李興坤，鄭旭光，王國暉，王玉海

（1. 中寰衛(wèi)星導(dǎo)航通信有限公司，北京 100094；2. 吉林大學(xué)，汽車仿真與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130000；3. 吉林大學(xué)青島汽車研究院，青島 266000）

前言

高級輔助駕駛系統(tǒng)（advanced driver assistance systems，ADAS）是發(fā)展較為成熟的技術(shù)之一。重型商用車主要承擔(dān)長途運(yùn)輸任務(wù)，目前商用車定速巡航控制系統(tǒng)（constant cruise system，CCS）已廣泛使用，而我國地形以山地、丘陵居多，起伏的道路勢必導(dǎo)致車輛為保持車速帶來轉(zhuǎn)矩變化，造成燃油消耗的提高，燃油經(jīng)濟(jì)性變差。較高的燃油消耗量使物流運(yùn)輸成本提高，降低燃油消耗成為商用車領(lǐng)域主要研究方向之一。因此，研發(fā)高效、節(jié)能、安全、舒適的商用車巡航控制系統(tǒng)勢在必行。

20 世紀(jì)40 年代，Ralph Teetor 發(fā)明了第一款“定速巡航”系統(tǒng)。20 世紀(jì)60 年代Diamind 提出了最早的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)雛形，通過控制主車與前車的車距，提高駕駛安全性，彌補(bǔ)了定速巡航安全性方面的不足。在政府的推動下，科研機(jī)構(gòu)加大對自適應(yīng)巡航的科研投入，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。文獻(xiàn)［4］～文獻(xiàn)［6］中考慮車間安全時(shí)距，設(shè)計(jì)了分層控制器實(shí)現(xiàn)了不同工況下車輛的自適應(yīng)跟車控制。但是目前的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)只考慮了安全性與舒適性需求，沒有考慮車輛燃油經(jīng)濟(jì)性。近年來，隨著節(jié)能減排意識的提高，經(jīng)濟(jì)性巡航方式迅速發(fā)展。經(jīng)濟(jì)性駕駛技術(shù)的節(jié)油潛力可達(dá)15%以上，集成現(xiàn)有硬件、算法實(shí)現(xiàn)“人—車—路”之間的協(xié)同與實(shí)時(shí)優(yōu)化，為巡航經(jīng)濟(jì)性提供了支持。王建強(qiáng)等搭建車輛油耗模型設(shè)計(jì)了基于前方道路的車輛節(jié)油控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車輛5%的節(jié)油效果。Zhuang 等設(shè)計(jì)了考慮道路坡度的分層能量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電動汽車的安全跟車控制同時(shí)降低了電池能量損耗。董昊軒等采集實(shí)際道路信息，結(jié)合道路限速實(shí)現(xiàn)了距離域上全程優(yōu)化問題的分段滾動優(yōu)化。Ozatay 等利用云端求解最優(yōu)速度控制序列，可以有效降低5%-15%油耗。Ye 等考慮周圍環(huán)境其他車輛，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動算法預(yù)測前車運(yùn)動狀態(tài)，優(yōu)化主車車速降低燃油消耗。但是目前的巡航經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)考慮的因素過于單一，只完成了在仿真層面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用中可能無法適應(yīng)真實(shí)道路環(huán)境，造成不可估計(jì)的危害。

為減少燃油消耗、降低駕駛員駕駛疲勞，利用車載ADAS 地圖，基于前方道路坡度重構(gòu)，結(jié)合道路限速，設(shè)計(jì)了預(yù)見性巡航控制系統(tǒng)（predictive cruise control system，PCC）并實(shí)現(xiàn)了批量測試。相比于定速巡航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用道路重力勢能，實(shí)現(xiàn)了車路協(xié)同的變速巡航，降低了燃油消耗率。但是，在巡航過程中難免會遇到前車阻礙主車巡航情況的發(fā)生，主車非預(yù)期的減速制動行為會導(dǎo)致巡航中斷，同時(shí)造成了非預(yù)期的燃油消耗。

本文針對預(yù)見性巡航控制系統(tǒng)的不足，提出了預(yù)見性自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（PACC），首先協(xié)同主車車速、前方道路坡度、前車位置和運(yùn)動狀態(tài)信息，減少了PCC 系統(tǒng)非預(yù)期制動行為。其次，提出了基于PCC 系統(tǒng)的巡航模式轉(zhuǎn)換策略，對比傳統(tǒng)自適應(yīng)巡航，在充分利用重力勢能情況下降低了燃油消耗。考慮了前方路網(wǎng)環(huán)境對跟車間距的影響，建立了基于前方路網(wǎng)環(huán)境及可變期望車間距的安全距離模型，建立了分層PACC控制策略，進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證。

1 PACC系統(tǒng)概念

PACC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛縱向自動控制，實(shí)現(xiàn)了無危險(xiǎn)環(huán)境下的預(yù)見性巡航及有碰撞風(fēng)險(xiǎn)下的預(yù)見性自適應(yīng)巡航。預(yù)見性巡航算法結(jié)合前方道路環(huán)境規(guī)劃車輛發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，降低燃油消耗。穩(wěn)定的預(yù)見性巡航控制系統(tǒng)是保證PACC 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，在周圍環(huán)境無危險(xiǎn)目標(biāo)時(shí)控制車輛運(yùn)行，是提高PACC 系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵算法。預(yù)見性自適應(yīng)巡航算法保證車輛在受前車干擾時(shí)仍保持良好的巡航性能，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和駕駛舒適性。

本文中設(shè)計(jì)了PACC 系統(tǒng)分層控制器，如圖1所示。上層控制器通過感知周圍環(huán)境信號及駕駛員駕駛意圖實(shí)現(xiàn)了PACC 系統(tǒng)策略轉(zhuǎn)換，求解主車期望加速度。下層控制器根據(jù)車輛縱向動力學(xué)控制理論和發(fā)動機(jī)MAP 圖，計(jì)算發(fā)動機(jī)期望轉(zhuǎn)矩，考慮主車傳遞效率、響應(yīng)速度等情況下，使車輛能快速準(zhǔn)確地響應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，準(zhǔn)確控制主車運(yùn)動狀態(tài)。

圖1 PACC系統(tǒng)分層控制器

2 上層控制器

PACC系統(tǒng)上層控制器獲取算法必要的參數(shù)，包括地圖數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)、駕駛員駕駛意圖等，通過路網(wǎng)重構(gòu)算法將道路分段減少迭代次數(shù)，減小系統(tǒng)計(jì)算壓力。判斷兩車相對運(yùn)動狀態(tài)關(guān)系，選擇合適的巡航模式，計(jì)算主車期望加速度，在保證安全車間距的基礎(chǔ)上使主車以更經(jīng)濟(jì)、更舒適方式行駛。

2.1 基于車間距的模式切換策略

傳統(tǒng)ACC 系統(tǒng)在跟車過程中以前方車輛運(yùn)動狀態(tài)為目標(biāo)，跟隨前車加速、減速，直到前方車輛駛離轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)定速巡航模式。在跟車過程中主車頻繁的加速、減速行為勢必會導(dǎo)致燃油消耗量的增加。在前車駛離過程中，主車會一直加速到設(shè)定車速，沒有考慮前方地形對主車未來車速的影響，導(dǎo)致未來道路出現(xiàn)下坡主車車速過大，一方面造成不必要的加速行為，另一方面也會影響駕駛舒適性與安全性。本文基于可變車間距提出了PACC 系統(tǒng)模式切換策略，圖2為PACC系統(tǒng)模式切換策略示意圖。

圖2 PACC系統(tǒng)模式切換策略

PACC 系統(tǒng)整個(gè)巡航過程分為預(yù)見性巡航模式和自適應(yīng)巡航模式，自適應(yīng)巡航過程中，車間距小于極限跟車距離時(shí)系統(tǒng)報(bào)警處理。系統(tǒng)依據(jù)兩車相對距離在兩種控制模式中切換。

式中：為兩車制動停車時(shí)的極限最小距離；為巡航模式標(biāo)志位，1 為預(yù)見性巡航模式，2 為跟車模式，3為報(bào)警模式。

當(dāng)相對距離大于極限跟車距離或沒有危險(xiǎn)目標(biāo)（設(shè)置相對距離為200 m）時(shí)，主車沒有碰撞危險(xiǎn)，以保證時(shí)效性與燃油經(jīng)濟(jì)性為主，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)見性巡航模式。

當(dāng)系統(tǒng)判斷有碰撞風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生或兩車車間距過小時(shí)，依據(jù)距離域分別進(jìn)入跟車控制模式或報(bào)警模式。

2.2 預(yù)見性巡航經(jīng)濟(jì)車速規(guī)劃

預(yù)見性巡航算法對前方2 km 道路坡度進(jìn)行重構(gòu)，并基于路網(wǎng)重構(gòu)建立了滾動優(yōu)化算法，在保證車輛和駕駛員安全的前提下，通過控制算法，模擬最優(yōu)秀駕駛員的駕駛行為，根據(jù)路網(wǎng)重構(gòu)后坡度信息，求解車輛前方道路上最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩輸出和擋位，控制發(fā)動機(jī)使其工作在燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)轉(zhuǎn)矩，對車輛車速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)基于前方路網(wǎng)重構(gòu)的最優(yōu)控制。預(yù)見性巡航算法會在上坡之前計(jì)算出一個(gè)目標(biāo)速度以及確定該段道路發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，使車輛在上坡之前進(jìn)行加速，同時(shí)最大限度減少換擋次數(shù)。在接近下坡時(shí)預(yù)測前方道路的坡度及其節(jié)約燃油的潛力，如果預(yù)測的坡度過大車輛會先減速，車輛將會以帶擋滑行方式進(jìn)行行駛，這樣避免了不必要的制動，提高了系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性。圖3 為PACC 系統(tǒng)路網(wǎng)重構(gòu)算法示意圖。

圖3 PACC系統(tǒng)路網(wǎng)重構(gòu)算法示意圖

預(yù)見性巡航經(jīng)濟(jì)車速滾動優(yōu)化過程如下：

步驟1，系統(tǒng)讀取前方2 km 道路坡度，依據(jù)每段道路坡度將道路重新歸類。

其中：++=

式中：為道路分類；為車輛上坡極限角；為車輛下坡極限角；S為分段道路距離；α為分段道路坡度；為分段道路集合。

步驟2，合并連續(xù)同類道路，重構(gòu)該段道路坡度。

步驟3，設(shè)置轉(zhuǎn)矩限制、速度限制等邊界函數(shù)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定及車輛安全。

式中：（+）為車輛發(fā)動機(jī)在+段道路轉(zhuǎn)矩；與分別為系統(tǒng)允許最小轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩；（+）為車輛在+段道路加速度；與分別為系統(tǒng)允許最小加速度與最大加速度；（+）為車輛在+段道路車速；與分別為系統(tǒng)允許最小速度與最大速度。

步驟4，依據(jù)重構(gòu)后坡度，將車輛從段道路轉(zhuǎn)移到1 段道路油耗作為最終目標(biāo)，規(guī)劃發(fā)動機(jī)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩。

式中：為油耗函數(shù)；為分段油耗；（+）為第+段道路預(yù)見性經(jīng)濟(jì)車速，本文選用=2，求解最優(yōu)速度序列（）、（+1），依據(jù)重構(gòu)后的道路類型，選擇車輛的行駛方式，計(jì)算行駛轉(zhuǎn)矩。

步驟5，車輛在段道路按計(jì)算轉(zhuǎn)矩行駛。

步驟6，車輛轉(zhuǎn)移到+1 段道路時(shí)，重新計(jì)算車輛發(fā)動機(jī)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩。

預(yù)見性巡航經(jīng)濟(jì)車速為PACC 系統(tǒng)提供了無危險(xiǎn)環(huán)境下的經(jīng)濟(jì)行駛車速，為動態(tài)跟車算法的開發(fā)提供了參考車速，為動態(tài)跟車算法節(jié)油方面提供理論支持。

2.3 跟車控制算法

車間距處于極限跟車距離與區(qū)間時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入跟車控制，此時(shí)系統(tǒng)以保證安全性為主，同時(shí)考慮燃油經(jīng)濟(jì)性。自適應(yīng)巡航核心為安全距離模型的確定，本文中提出了基于前方道路坡度的自適應(yīng)車間距模型，基于該模型確定了兩車相對運(yùn)動關(guān)系模型，該運(yùn)動關(guān)系模型表述了兩車相對距離、相對速度及主車的運(yùn)動狀態(tài)，狀態(tài)方式表達(dá)式如下：

式中：Δ為兩車相對距離誤差；為兩車相對距離；為期望車間距；Δ為相對速度誤差值；為兩車相對速度；Δ為主車加速度偏差；為主車加速度；為主車期望加速度。系統(tǒng)的兩車相對距離、相對速度由毫米波雷達(dá)直接獲取，通過卡爾曼濾波算法減小噪聲擾動。

當(dāng)前車阻礙巡航工況時(shí)，PACC系統(tǒng)以自適應(yīng)車間距跟車行駛，自動與前車保持一定的安全距離。安全距離模型極大程度上影響了巡航系統(tǒng)的舒適性、安全性和駕駛員可接受程度，合適的間距控制策略可以使系統(tǒng)平滑的進(jìn)行模式切換。自適應(yīng)車間距為以期望車間距為基礎(chǔ)的可變化量，期望車間距與前車狀態(tài)和前方坡度相關(guān)。當(dāng)上坡時(shí)，前車減速會導(dǎo)致兩車車間距變小，系統(tǒng)預(yù)見主車未來減速行為，期望車間距允許變小，主車可以避免碰撞風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)積蓄較大的動能上坡；下坡時(shí)，期望車間距變大，主車可以提前降低轉(zhuǎn)矩減小車速，防止下坡過程中發(fā)生超速等危險(xiǎn)情況，避免不必要的制動行為，減少燃油消耗。期望車間距模型如下：

式中：為設(shè)定車間時(shí)距；為目標(biāo)車車速；為制動停車時(shí)兩車最小距離；為設(shè)定車間距偏移量；i為目標(biāo)車位置道路坡度；、分別為上坡與下坡的坡度適應(yīng)系數(shù)。

基于期望車間距設(shè)置了極限跟車距離與為

式中：與分別為極限跟車距離與的緩沖區(qū)間。

預(yù)見性自適應(yīng)巡航控制算法考慮前方路型，并依據(jù)不同的路型劃分情況規(guī)劃主車在未來道路中的車速，保證駕駛安全，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。本文以預(yù)見性巡航經(jīng)濟(jì)車速為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了考慮經(jīng)濟(jì)性與安全性的預(yù)見性自適應(yīng)巡航車速，選用前車車速與預(yù)見性經(jīng)濟(jì)車速較小值作為預(yù)見性自適應(yīng)巡航目標(biāo)車速，防止主車跟隨車前加速過大造成不必要的燃油消耗浪費(fèi)，目標(biāo)車速模型如下：

主車首先趨近于期望車間距，控制主車轉(zhuǎn)矩保持兩車相對距離及相對速度穩(wěn)定。由于前車不可控性及毫米波雷達(dá)測量的數(shù)據(jù)存在測量噪聲，兩車相對速度不可能長時(shí)間保持為0，兩車相對距離也不可能保持絕對的期望車間距，為減少系統(tǒng)波動，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，當(dāng)主車到達(dá)設(shè)定車間距后，與區(qū)間為跟車距離域，在該距離域內(nèi)視為主車到達(dá)預(yù)期的自適應(yīng)車間距。

3 下層控制器

PACC下層控制器輸入量為期望加速度，輸出量為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，區(qū)別于傳統(tǒng)巡航系統(tǒng)，為最大程度上保證駕駛員可以隨時(shí)完全控制車輛，PACC系統(tǒng)不控制車輛節(jié)氣門及制動裝置，對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，減少了中間傳遞裝置，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度與準(zhǔn)度。

建立車輛縱向動力學(xué)模型，汽車縱向動力學(xué)行駛方程式為

式中：為驅(qū)動力；為行駛阻力之和；為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；為汽車整車質(zhì)量；為車輛速度；為時(shí)間。

驅(qū)動力可表示為

式中：為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩；為變速器傳動比；為主減速器的傳動比；為汽車傳動系傳動效率。

式中：為道路坡度；為重力加速度；為摩擦阻力系數(shù)；為空氣阻力系數(shù)；為迎風(fēng)面積；為主車車速；為摩擦阻力；為坡道阻力；為空氣阻力。

因此，車輛逆縱向動力學(xué)模型可表示為

下層控制器通過車輛逆縱向動力學(xué)模型計(jì)算車輛當(dāng)前所需轉(zhuǎn)矩，控制發(fā)動機(jī)按計(jì)算轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，使系統(tǒng)按計(jì)算速度序列行駛，降低燃油消耗，保證車輛安全。

4 實(shí)車試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)車輛與裝置

為驗(yàn)證PACC 系統(tǒng)的有效性，本文中建立一汽解放JH6 手動擋載貨車實(shí)車試驗(yàn)平臺，試驗(yàn)車輛如圖4 所示，試驗(yàn)車輛基本參數(shù)見表1，試驗(yàn)道路為青島某段高速公路，如圖5 所示。基于系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)需求，安裝預(yù)見性自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)所需硬件，主要包括：車載VCU、T-BOX、整車線束、毫米波雷達(dá)等。試驗(yàn)時(shí)對車輛加載試驗(yàn)載質(zhì)量塊，使車輛達(dá)到滿載狀態(tài)。在不同工況下對該系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)分析，分別對預(yù)見性巡航算法節(jié)油性、舒適性效果及預(yù)見性自適應(yīng)巡航舒適性、安全性效果進(jìn)行評價(jià)。

圖4 PACC系統(tǒng)試驗(yàn)車輛JH6

圖5 PACC系統(tǒng)實(shí)車試驗(yàn)道路

表1 JH6主要參數(shù)

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

為驗(yàn)證該系統(tǒng)的節(jié)油效果，減少過多不可控變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，對無車環(huán)境下預(yù)見性巡航算法進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，巡航車速設(shè)定為75 km/h。

圖6為PCC試驗(yàn)道路坡度與路網(wǎng)重構(gòu)后坡度。

圖6 PCC試驗(yàn)路網(wǎng)重構(gòu)坡度

整個(gè)試驗(yàn)過程路網(wǎng)重構(gòu)算法將道路實(shí)際坡度重新分段組合，將多段坡度不同路型整合為一段同等坡度路型，有效降低了前方道路分段數(shù)量，減少了預(yù)見性巡航算法的迭代次數(shù)，延長了預(yù)測距離，保證系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)有效地迭代計(jì)算經(jīng)濟(jì)車速，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖7為PCC試驗(yàn)控制效果曲線。

圖7 PCC試驗(yàn)控制效果曲線

預(yù)見性巡航過程中，經(jīng)濟(jì)車速與實(shí)際車速依據(jù)道路坡度大小在設(shè)定車速附近波動，車輛在上坡之前提前加速積蓄能量，下坡之前避免加速行為，防止下坡過程中的超速及減速行為，避免非必要的能量損耗。上坡前車輛提前加速積蓄能量，沖坡過程車速降低，下坡前提前減速，依靠重力勢能加速，使巡航車速趨近設(shè)定車速。整個(gè)加速減速過程充分利用動能與重力勢能轉(zhuǎn)換，減少了能量損耗。

該系統(tǒng)在預(yù)見性經(jīng)濟(jì)巡航過程中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩為分段恒轉(zhuǎn)矩，根據(jù)路網(wǎng)重構(gòu)后的道路坡度預(yù)測車輛車速，計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，上坡路段前發(fā)動機(jī)提高轉(zhuǎn)矩，車輛加速；到達(dá)下坡路段前，發(fā)動機(jī)提前降低轉(zhuǎn)矩，控制車速在下坡過程中處在合理范圍內(nèi)，避免了車輛頻繁的加速減速行為，降低燃油消耗，同時(shí)保證車輛行駛穩(wěn)定性，提高車輛駕駛舒適性。

該試驗(yàn)過程車輛百公里油耗約為20 L，通過與大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)同道路熟練駕駛員燃油消耗量（約為22 L）對比，PCC 控車節(jié)油量約為8%。經(jīng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)見性巡航經(jīng)濟(jì)車速算法在全國范圍內(nèi)已完成累積超過130 萬km 的道路測試，與熟練駕駛員相比綜合節(jié)油率可達(dá)到6%～8%。

為驗(yàn)證跟車過程中系統(tǒng)功能，設(shè)定較高的巡航車速90 km/h，選取某車速較低車輛做跟車控制實(shí)車試驗(yàn)。

圖8 為PACC 實(shí)車試驗(yàn)控制效果曲線。區(qū)別于傳統(tǒng)ACC 系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)允許兩車相對距離在一定范圍內(nèi)波動，兩車相對車速與相對距離波動較大，但仍在安全范圍之內(nèi)。圖9 為PACC 試驗(yàn)主車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。

圖8 PACC實(shí)車試驗(yàn)控制效果曲線

圖9 PACC試驗(yàn)主車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩

由PACC 實(shí)車試驗(yàn)控制效果曲線與主車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩可以看出：

（1）0 處，前車車速小于主車車速且道路為下坡，兩車相對車速較小，主車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩為0，主車車速降低，兩車相對車速由-2 m/s 向0 趨近，相對距離趨近設(shè)定跟車距離；

（2）400 m 處主車車速趨近于前車車速，兩車相對車速保持0 附近波動，相對距離由于車速波動在允許范圍內(nèi)緩慢增加；

（3）1 700 m 處兩車相對距離超過最大跟車距離，前車為加速狀態(tài)，車速持續(xù)增加，此時(shí)主車沒有碰撞風(fēng)險(xiǎn)，主車以不超過前車車速的巡航車速行駛；

（4）2 300 m 處前車減速，系統(tǒng)判定主車存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，但該處為上坡路段且坡度減緩，前車未來存在可能的加速行為，且車輛需要保持較大的動力上坡，主車以較小的減速度減速，相對距離趨近車間距，到達(dá)安全車間距時(shí)前車仍為減速狀態(tài)，主車降低轉(zhuǎn)矩以較大的減速度減速，前車加速后，調(diào)整主車轉(zhuǎn)矩以較小的減速度減速，直至兩車車速相同。

預(yù)見性自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)基于JH6 重型商用車試驗(yàn)平臺，已完成超過1 萬km 的實(shí)車道路測試。試驗(yàn)證明：主車巡航狀態(tài)受前車運(yùn)動狀態(tài)及道路坡度影響，主車依據(jù)前車車速及道路坡度調(diào)整巡航車速，兼顧經(jīng)濟(jì)性與安全性，保證車輛及駕駛員安全，降低了燃油消耗。整段道路主車保持穩(wěn)定巡航，控制兩車相對距離在設(shè)定跟車距離附近波動，符合駕駛員心理接受程度，使車輛可以穩(wěn)定跟車，同時(shí)有效避免了旁車匯入，提高巡航連續(xù)性。

5 結(jié)論

（1）針對高速路環(huán)境節(jié)能需求，設(shè)計(jì)了預(yù)見性自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，可以有效控制車輛的縱向自動駕駛，實(shí)車試驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)的無危險(xiǎn)環(huán)境下的預(yù)見性巡航經(jīng)濟(jì)車速算法可以控制車輛提前加速、減速行為，與熟練駕駛員相比綜合節(jié)油率可達(dá)到6%～8%，有效的提高了商用車的燃油經(jīng)濟(jì)性；

（2）巡航過程中遇見潛在碰撞目標(biāo)時(shí)，該系統(tǒng)可以控制車輛穩(wěn)定跟車，通過可變期望車間距算法實(shí)現(xiàn)了主車的變速變矩跟車控制，有效保證了安全性的同時(shí)提高了駕駛舒適性；

（3）預(yù)見性自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)已完成累積超過1 萬km 的道路測試，該系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了無危險(xiǎn)環(huán)境下的經(jīng)濟(jì)駕駛及碰撞風(fēng)險(xiǎn)下的動態(tài)跟車，在各種工況下均能保持良好的穩(wěn)定性與適應(yīng)性。