用于提高CACC系统中的燃料效率的控制装置和方法
阅读：301发布：2022-05-20
专利汇可以提供用于提高CACC系统中的燃料效率的控制装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本文公开了用于提高CACC系统中的 燃料 效率的控制装置和方法，其可以通过控制车辆速度，使得如果使用CACC系统的车辆感测到 前方车辆 并进入CACC激活模式，则考虑到目标车辆速度、当前车辆速度、车辆中设定的最小行驶速度和减速距离使用优 化成 本行驶车辆来提高燃料效率。用于提高CACC系统的燃料效率的控制方法包括基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径来设定目标 速度曲线 、确定是否存在主体车辆要跟随的目标车辆，以及根据是否存在目标车辆根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度。，下面是用于提高CACC系统中的燃料效率的控制装置和方法专利的具体信息内容。
1.一种设置在主体车辆中用于控制所述主体车辆的行驶速度的协作自适应巡航控制(CACC)系统，包括：
通信单元，被配置为使用车辆到车辆(V2V)通信从相邻车辆接收包括位置和行驶信息的车辆信息；
信息收集单元，被配置为使用设置在所述主体车辆上的传感器收集前方车辆的行驶信息和所述主体车辆的车辆信息；以及
控制单元，被配置为基于由所述通信单元获取的所述相邻车辆的车辆信息以及由所述信息收集单元收集的所述前方车辆的行驶信息来选择所述主体车辆要跟随的目标车辆，如果未选择所述主体车辆要跟随的目标车辆，则基于所述主体车辆的目标速度来控制所述主体车辆的行驶速度，如果选择了所述主体车辆要跟随的目标车辆，则基于所述目标车辆的速度信息、所述主体车辆的速度信息、以及目标时间间隔来控制所述主体车辆的行驶速度。
2.根据权利要求1所述的协作自适应巡航控制(CACC)系统，进一步包括：被配置为控制节气门和制动器的驱动单元，
其中，所述控制单元控制所述驱动单元以控制所述主体车辆的行驶速度。
3.根据权利要求1所述的协作自适应巡航控制(CACC)系统，进一步包括：驾驶员车辆界面(DVI)单元，被配置为接收从驾驶员输入的所述目标速度和/或所述目标时间间隔，并且向所述驾驶员通知所述协作自适应巡航控制(CACC)系统的状态信息。
4.根据权利要求1所述的协作自适应巡航控制(CACC)系统，其中，所述控制单元包括：
状态管理单元，被配置为管理所述协作自适应巡航控制(CACC)系统的状态；
目标车辆选择单元，被配置为基于从所述通信单元获取的所述相邻车辆的所述车辆信息以及由所述信息收集单元收集的所述前方车辆的所述行驶信息来选择所述主体车辆要跟随的所述目标车辆；
曲线管理单元，被配置为如果不存在由所述目标车辆选择单元选择的所述目标车辆，则所述曲线管理单元基于所述目标车辆的所述目标速度和预期行驶路径来设定目标速度曲线，如果存在由所述目标车辆选择单元选择的所述目标车辆，则所述曲线管理单元基于所述目标车辆的所述速度信息、所述主体车辆的所述速度信息、以及所述预期行驶路径来设定目标速度曲线；以及
行驶管理单元，被配置为根据所设定的目标速度曲线来控制所述主体车辆的行驶速度。
5.根据权利要求4所述的协作自适应巡航控制(CACC)系统，其中，所述状态管理单元将所述协作自适应巡航控制(CACC)系统的状态显示为以下各项之一：所述协作自适应巡航控制(CACC)系统不工作的关闭状态；所述协作自适应巡航控制(CACC)系统工作但不控制所述主体车辆的所述行驶速度的待机状态；在感兴趣区域中不存在通过车辆到车辆通信连接的车辆的状态下，所述主体车辆的所述行驶速度仅使用从所述主体车辆获取的信息来控制的自适应巡航控制激活状态；以及在所述感兴趣区域中存在通过车辆到车辆通信连接的所述相邻车辆并且使用通过所述车辆到车辆通信获取的来自所述相邻车辆的信息以及从所述主体车辆获取的信息来控制所述主体车辆的所述行驶速度的协作激活状态。
6.根据权利要求4所述的协作自适应巡航控制(CACC)系统，其中，如果当所述主体车辆的所述行驶速度根据所设定的目标速度曲线控制时存在碰撞的可能性，则所述行驶管理单元请求所述曲线管理单元设定新的目标速度曲线，以及
所述曲线管理单元根据来自所述行驶管理单元的针对设置所述新的目标速度曲线的请求，基于所述目标车辆的速度信息、所述主体车辆的所述速度信息、和预期路径信息来重置所述目标速度曲线。
7.一种用于提高协作自适应巡航控制(CACC)系统中的燃料效率的控制方法，所述协作自适应巡航控制(CACC)系统设置于主体车辆中用于控制所述主体车辆的行驶速度，所述控制方法包括以下步骤：
确定是否启动所述协作自适应巡航控制(CACC)系统运行；
基于所述主体车辆的目标速度和预期行驶路径，设定目标速度曲线；
确定是否存在所述主体车辆要跟随的目标车辆；
作为所述确定的结果，如果不存在所述目标车辆，则根据所设定的目标速度曲线来控制所述主体车辆的行驶速度；
作为所述确定的结果，如果存在所述目标车辆，则将最小距离Ds与距所述目标车辆的当前距离Dc进行比较，其中，即使所述主体车辆根据所述目标速度曲线行驶所述最小距离Ds也能够防止与所述目标车辆的碰撞；以及
作为所述比较的结果，如果所述当前距离Dc大于所述最小距离Ds，则根据所述目标速度曲线来控制所述主体车辆的所述行驶速度，如果所述当前距离Dc小于所述最小距离Ds，则执行燃料效率行驶，
其中，考虑以下各项执行所述燃料效率行驶：在减速后保持经减速的当前速度行驶，使得所述最小距离Ds变得小于所述当前距离Dc的情况下的行驶成本Cc；在根据基于经减速的当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol；所述目标车辆的速度；所述主体车辆的速度；所述主体车辆中设定的最小行驶速度；通过辅助减速装置达到所述目标车辆的速度Vtarget所需的距离；以及根据减速方法的距离余量。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，执行所述燃料效率行驶包括：
将以下项进行比较：在所述主体车辆减速后的当前恒速行驶使得所述最小距离Ds变得小于所述当前距离Dc的情况下的所述行驶成本Cc；在根据基于经减速的当前速度生成的所述新目标速度曲线行驶的情况下的所述行驶成本Ccontrol；
作为所述比较的结果，如果所述行驶成本Cc小于所述行驶成本Ccontrol，则通过将所述主体车辆的所述当前速度与所述目标车辆的速度进行比较，保持以所述主体车辆的当前速度恒速行驶或者执行减速；以及
作为所述比较的结果，如果所述行驶成本Cc大于所述行驶成本Ccontrol，则将所述主体车辆的所述当前速度与所述主体车辆中设定的最小速度进行比较，
其中，将所述主体车辆的所述当前速度与所述主体车辆中设定的所述最小速度进行比较，包括：如果所述主体车辆的当前速度高于所述主体车辆中设定的所述最小速度，则通过所述辅助减速装置执行减速行驶，如果所述主体车辆的当前速度低于所述主体车辆中设定的所述最小速度，则以所述主体车辆中设定的所述最小速度执行行驶。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，通过将所述主体车辆的当前速度与所述目标车辆的速度进行比较来保持以所述主体车辆的所述当前速度恒速行驶或执行减速进一步包括：
如果所述主体车辆的所述当前速度低于所述目标车辆的所述速度，则以所述主体车辆的当前速度执行行驶；以及
如果所述主体车辆的当前速度大于所述目标车辆的所述速度，则将以下各项进行比较：所述主体车辆与所述目标车辆之间的当前距离Dc2；通过所述辅助减速装置达到所述目标车辆的行驶速度所需的距离Dcruise和根据所述辅助减速装置的距离余量M1之和。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，将所述距离Dcruise和所述距离余量M1之和与所述当前距离Dc2进行比较，包括：
如果所述当前距离Dc2大于所述距离Dcruise和所述距离余量M1之和，则以所述车辆的当前车速执行行驶；以及
如果所述当前距离Dc2小于所述距离Dcruise和所述距离余量M1之和，则将以下各项进行比较：所述当前距离Dc2；通过制动器执行制动达到所述目标车辆的行驶速度所需的距离Dbrake和在所述制动器制动期间所需的距离余量M2之和。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，将所述当前距离Dc2与所述距离Dbrake和所述距离余量M2之和进行比较，包括：如果所述当前距离Dc2大于所述距离Dbrake和所述距离余量M2之和，则通过所述车辆的所述辅助减速装置执行减速，以及如果所述当前距离Dc2小于所述距离Dbrake和所述距离余量M2之和，则通过所述制动器制动执行减速。
12.根据权利要求7所述的控制方法，其中，考虑关于车辆的行驶路径的道路信息，设定所述目标速度曲线。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述道路信息包括道路曲率、等级、回转半径。
用于提高CACC系统中的燃料效率的控制装置和方法
技术领域
本发明的示例性实施例涉及用于提高协作自适应巡航控制(CACC，cooperative adaptive cruise control)系统中的CACC主动模式中的燃料效率的控制装置和方法，以及更具体地，涉及用于提高CACC主动模式中的燃料效率的控制装置和方法，其可以通过控制车辆速度来提高燃料效率，使得考虑车辆中设定的目标车速、车辆的当前速度、最小行驶速度以及如果使用CACC系统的车辆感测到前方车辆并进入CACC主动模式中的减速距离，车辆使用优化的成本行驶。
背景技术
自适应巡航控制(下文称为“ACC”)系统为进行操作以等于或低于由驾驶员设定的速度执行自动驾驶并将距目标车辆的车间距离保持为等于或大于预定距离的系统。ACC系统提供以下功能：用于保持足够的车辆距离，以防止与前方目标车辆碰撞，其通过安装在车辆上的距离和/或位置测量传感器或用于以用户设定的速度执行自动驾驶的巡航功能获取。
ACC系统可以使驾驶员能够无需连续操作加速器踏板来调整车辆的行驶速度，以便为驾驶员提供便利，并且可以通过保持与目标车辆的预定距离来实现安全驾驶，并且防止车辆以超过设定的速度行驶。
另一方面，CACC系统为通过向上述ACC系统添加V2X(车辆对一切事物，Vehicle to Everything)通信来提高ACC功能的系统。CACC系统可通过V2I(车辆到基础设施)接收道路的限速、通过V2V(车辆到车辆)接收在同一车道行驶的目标车辆的信息，然后根据接收到的信息提高ACC性能。
近年来，与位于车辆中的行驶路径设置系统(诸如导航)相关联，CACC系统可考虑有关行驶路径的道路信息，设定和使用目标速度曲线(target speed profile)来提高燃料效率。
一般来说，CACC系统操作为：在目标车辆不存在的情况下按照设定目标速度曲线进行行驶的方式来防止与目标车辆碰撞，并且如果发现了目标车辆或前方车辆连接到该CACC系统，则该CACC系统执行减速行驶以保持与目标车辆的预定距离。然而，如果发现了目标车辆并且通过制动执行车辆减速以便保持预定的车间距离，则以与初始设定的目标速度曲线不同的目标速度曲线执行行驶，并且根据目标车辆的速度来调整本主体车辆的速度。因此，可能执行频繁地进行加速/减速控制的刚性控制从而降低燃料效率。
ACC系统可以使驾驶员能够无需连续操作加速器踏板来调整车辆的行驶速度，以便为驾驶员提供便利，并且可以通过保持与目标车辆的预定距离来实现安全驾驶，并且防止车辆以超过设定的速度行驶。
另一方面，CACC系统为通过向上述ACC系统添加V2X(车辆对一切事物，Vehicle to Everything)通信来提高ACC功能的系统。CACC系统可通过V2I(车辆到基础设施)接收道路的限速、通过V2V(车辆到车辆)接收在同一车道行驶的目标车辆的信息，然后根据接收到的信息提高ACC性能。
近年来，与位于车辆中的行驶路径设置系统(诸如导航)相关联，CACC系统可考虑有关行驶路径的道路信息，设定和使用目标速度曲线(target speed profile)来提高燃料效率。
一般来说，CACC系统操作为：在目标车辆不存在的情况下按照设定目标速度曲线进行行驶的方式来防止与目标车辆碰撞，并且如果发现了目标车辆或前方车辆连接到该CACC系统，则该CACC系统执行减速行驶以保持与目标车辆的预定距离。然而，如果发现了目标车辆并且通过制动执行车辆减速以便保持预定的车间距离，则以与初始设定的目标速度曲线不同的目标速度曲线执行行驶，并且根据目标车辆的速度来调整本主体车辆的速度。因此，可能执行频繁地进行加速/减速控制的刚性控制从而降低燃料效率。
发明内容
本发明的目的是提供用于提高协作自适应巡航控制(CACC)系统中的燃料效率的控制装置和方法，其可以在目标车辆存在时控制主体车辆的当前速度，并且可以基于当前速度设定具有优化成本的新目标速度曲线，其中，当前速度根据CACC系统中的目标车辆改变，CACC系统基于V2X(车辆对一切事物)通信和雷达。
通过以下描述可以理解本发明的其他目的和优点，并参考本发明的实施例变得显而易见。此外，对于本发明所属领域的技术人员来说显而易见的是，本发明的目的和优点可以通过所要求保护的装置及其组合来实现。
根据本发明的一个方面，设置于主体车辆中用于控制主体车辆的行驶速度的协作自适应巡航控制(下文称为“CACC”)系统，包括：通信单元，其被配置为接收车辆信息，车辆信息包括相邻车辆的位置和行驶信息；信息收集单元，其被配置为使用设置在主体车辆上的传感器来收集前方车辆的行驶信息和主体车辆的车辆信息；以及控制单元，其被配置为基于由所述通信单元获取的相邻车辆的车辆信息和由所述信息收集单元收集的前方车辆的行驶信息来选择主体车辆所跟随的目标车辆，如果没有选择主体车辆要跟随的目标车辆，则基于主体车辆的目标速度来控制主体车辆的行驶速度，以及如果选择了主体车辆要跟随的目标车辆，则基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息以及目标时间间隔来控制主体车辆的行驶速度。
根据本发明的方面的CACC系统可进一步包括被配置为控制节气门和制动器的驱动单元，其中，所述控制单元控制所述驱动单元以控制主体车辆的行驶速度。此外，根据本发明的方面的CACC系统可进一步包括驾驶员车辆界面(DVI)单元，其被配置为接收从驾驶员输入的目标速度和/或目标时间间隔，并且向驾驶员通知CACC系统的状态信息。
控制单元可包括：状态管理单元，其被配置为管理CACC系统的状态；目标车辆选择单元，其被配置为基于从通信单元获取的相邻车辆的车辆信息和由信息收集单元收集的前方车辆的行驶信息来选择主体车辆要跟随的目标车辆；曲线管理单元，其被配置为如果不存在由目标车辆选择单元选择的目标车辆，则基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径来设定目标速度曲线，并且如果存在由目标车辆选择单元选择的目标车辆，则基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息和预期行驶路径设定目标速度曲线；以及行驶管理单元，其被配置为根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度。
状态管理单元可将CACC系统的状态显示为CACC系统不工作的关闭状态、CACC系统在工作但不控制主体车辆的行驶速度的待机状态、主体车辆的行驶速度在通过V2V通信连接的感兴趣区域中不存在车辆的状态下仅使用从主体车辆获取的信息来控制的ACC激活状态以及主体车辆的行驶速度在通过V2V通信连接的感兴趣区域中存在相邻车辆并且使用通过V2V通信获取的来自相邻车辆的信息和从主体车辆获取的信息来控制的协作激活状态中的一者。
如果当主体车辆的行驶速度根据所设定的目标速度曲线进行控制时存在碰撞的可能性，则行驶管理单元可请求曲线管理单元设定新的目标速度曲线，并且曲线管理单元可根据来自行驶管理单元的新目标速度曲线设置的请求，基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息和预期路径信息进行重置。
根据本发明的另一方面，用于提高在主体车辆中设置以用于控制主体车辆的行驶速度的协作自适应巡航控制(下文称为“CACC”)系统中的燃料效率的控制方法包括：确定是否启动CACC系统运行；基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径设定目标速度曲线；确定是否存在主体车辆要跟随的目标车辆；作为所述确定结果，如果不存在目标车辆，则根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度；作为所述确定结果，如果存在目标车辆，则将可以防止即使根据目标速度曲线行驶的主体车辆与目标车辆碰撞的最小距离Ds与到目标车辆的当前距离Dc进行比较；以及作为所述比较的结果，如果当前距离Dc大于最小距离Ds，则根据目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度，以及如果当前距离Dc小于最小距离Ds，则执行燃料效率行驶。
这里，燃料效率行驶可考虑在减速后保持减速当前速度，使得最小距离Ds变得小于当前距离Dc的行驶的情况下的行驶成本Cc、在根据基于减速当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol、目标车辆的速度、主体车辆的速度、主体车辆中设定的最小行驶速度、通过辅助减速装置达到目标车辆的速度Vtarget所需的距离以及根据减速方法的距离余量来执行。
执行燃料效率行驶可包括将在主体车辆减速之后使得最小距离Ds变得小于当前距离Dc的当前恒速行驶的情况下的行驶成本Cc与根据基于减速当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol进行比较；作为所述比较的结果，如果行驶成本Cc小于行驶成本Ccontrol，则将恒速行驶保持在主体车辆的当前速度，或通过将主体车辆的当前速度与目标车辆的速度进行比较来执行减速；以及作为所述比较的结果，如果行驶成本Cc大于行驶成本Ccontrol，则将主体车辆的当前速度与主体车辆中设定的最小速度进行比较，其中，将主体车辆的当前速度与在主体车辆中设定的最小速度进行比较包括，如果主体车辆的当前速度高于在主体车辆中设定的最小速度，则通过辅助减速装置执行减速行驶；如果主体车辆的当前速度低于在主体车辆中设定的最小速度，则以在主体车辆中设定的最小速度执行行驶。
将恒速行驶保持在主体车辆的当前速度或通过将主体车辆的当前速度与目标车辆的速度进行比较以执行减速可进一步包括，如果主体车辆的当前速度低于目标车辆的速度，以主体车辆的当前速度执行行驶；以及如果主体车辆的当前速度大于目标车辆的速度，将主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2与通过辅助减速装置达到目标车辆的行驶速度所需的距离Dcruise和根据辅助减速装置的距离余量M1之和进行比较。
将当前距离Dc2与距离Dcruise和距离余量M1之和进行比较可包括如果当前距离Dc2大于距离Dcruise和距离余量M1之和，则以当前车速行驶；以及如果当前距离Dc2小于距离Dcruise和距离余量M1之和，将当前距离Dc2与通过制动器执行制动达到目标车辆的行驶速度所需的距离Dbrake和通过制动器制动期间所需的距离余量M2之和进行比较。
将当前距离Dc2与距离Dbrake和距离余量M2之和进行比较可包括如果当前距离Dc2大于距离Dbrake和距离余量M2之和，则通过车辆的辅助减速装置执行减速；以及如果当前距离Dc2小于距离Dbrake和距离余量M2之和，则通过制动器制动执行减速。
可考虑关于车辆的行驶路径的道路信息来设定目标速度曲线，以及道路信息可包括道路曲率、等级和旋转半径。
根据配置及其组合以及根据如上所述的本发明的实施例的它们之间的使用关系可以实现以下效果。
在执行CACC系统时，即使在目标车辆存在的情况下，也可以通过跟随新的目标速度曲线而不发生碰撞来提高燃料效率。
此外，由于不需要根据到目标车辆的距离人为地进行连续减速，因此可以在燃料效率的一侧提供附加的优点。
此外，在确保足够的距离以防止与目标车辆碰撞的情况下，系统被配置为遵循根据车辆当前速度的新驾驶方法，并因此可以优化行驶成本。
应理解，本发明的前述一般描述和以下详细描述均为示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1为应用本发明的CACC系统的示意性示意图；
图2为示出直线道路上的CACC系统的感兴趣区域(ROI)的示意图；
图3为示出根据本发明的实施例的CACC系统的配置的框图；
图4为示出根据本发明的实施例的CACC系统的状态变换的示意图；
图5为示出根据本发明的实施例的由曲线管理单元337依据驾驶员的目标速度设定和目标车辆的行驶速度所生成的目标速度曲线的示意图；
图6为示出由曲线管理单元337根据目标车辆的行驶速度设定的新的目标速度曲线的示意图；
图7为示出根据本发明的实施例的在执行减速后设定新的目标速度曲线以保持预设的最小车间距离或最小时间间隔的示例的示意图；
图8为示出根据本发明的根据车间距离以及Cc和Ccontrol的成本大小的主体车辆的行驶速度的示例的示意图；
图9为示出根据本发明的实施例的在主体车辆以比目标车辆行驶速度更高的速度恒速行驶的情况下的在主体车辆与目标车辆之间的车间距离的变化的示意图；
图10为示出Dcruise、Dbrake、M1和M2之间的距离关系的示意图；
图11为根据本发明的实施例的如果存在目标车辆使用目标速度曲线用于提高CACC系统的燃料效率的控制方法的流程图；以及
图12为示出根据本发明的实施例的用于执行燃料效率行驶的控制方法的流程图。
通过以下描述可以理解本发明的其他目的和优点，并参考本发明的实施例变得显而易见。此外，对于本发明所属领域的技术人员来说显而易见的是，本发明的目的和优点可以通过所要求保护的装置及其组合来实现。
根据本发明的一个方面，设置于主体车辆中用于控制主体车辆的行驶速度的协作自适应巡航控制(下文称为“CACC”)系统，包括：通信单元，其被配置为接收车辆信息，车辆信息包括相邻车辆的位置和行驶信息；信息收集单元，其被配置为使用设置在主体车辆上的传感器来收集前方车辆的行驶信息和主体车辆的车辆信息；以及控制单元，其被配置为基于由所述通信单元获取的相邻车辆的车辆信息和由所述信息收集单元收集的前方车辆的行驶信息来选择主体车辆所跟随的目标车辆，如果没有选择主体车辆要跟随的目标车辆，则基于主体车辆的目标速度来控制主体车辆的行驶速度，以及如果选择了主体车辆要跟随的目标车辆，则基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息以及目标时间间隔来控制主体车辆的行驶速度。
根据本发明的方面的CACC系统可进一步包括被配置为控制节气门和制动器的驱动单元，其中，所述控制单元控制所述驱动单元以控制主体车辆的行驶速度。此外，根据本发明的方面的CACC系统可进一步包括驾驶员车辆界面(DVI)单元，其被配置为接收从驾驶员输入的目标速度和/或目标时间间隔，并且向驾驶员通知CACC系统的状态信息。
控制单元可包括：状态管理单元，其被配置为管理CACC系统的状态；目标车辆选择单元，其被配置为基于从通信单元获取的相邻车辆的车辆信息和由信息收集单元收集的前方车辆的行驶信息来选择主体车辆要跟随的目标车辆；曲线管理单元，其被配置为如果不存在由目标车辆选择单元选择的目标车辆，则基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径来设定目标速度曲线，并且如果存在由目标车辆选择单元选择的目标车辆，则基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息和预期行驶路径设定目标速度曲线；以及行驶管理单元，其被配置为根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度。
状态管理单元可将CACC系统的状态显示为CACC系统不工作的关闭状态、CACC系统在工作但不控制主体车辆的行驶速度的待机状态、主体车辆的行驶速度在通过V2V通信连接的感兴趣区域中不存在车辆的状态下仅使用从主体车辆获取的信息来控制的ACC激活状态以及主体车辆的行驶速度在通过V2V通信连接的感兴趣区域中存在相邻车辆并且使用通过V2V通信获取的来自相邻车辆的信息和从主体车辆获取的信息来控制的协作激活状态中的一者。
如果当主体车辆的行驶速度根据所设定的目标速度曲线进行控制时存在碰撞的可能性，则行驶管理单元可请求曲线管理单元设定新的目标速度曲线，并且曲线管理单元可根据来自行驶管理单元的新目标速度曲线设置的请求，基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息和预期路径信息进行重置。
根据本发明的另一方面，用于提高在主体车辆中设置以用于控制主体车辆的行驶速度的协作自适应巡航控制(下文称为“CACC”)系统中的燃料效率的控制方法包括：确定是否启动CACC系统运行；基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径设定目标速度曲线；确定是否存在主体车辆要跟随的目标车辆；作为所述确定结果，如果不存在目标车辆，则根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度；作为所述确定结果，如果存在目标车辆，则将可以防止即使根据目标速度曲线行驶的主体车辆与目标车辆碰撞的最小距离Ds与到目标车辆的当前距离Dc进行比较；以及作为所述比较的结果，如果当前距离Dc大于最小距离Ds，则根据目标速度曲线来控制主体车辆的行驶速度，以及如果当前距离Dc小于最小距离Ds，则执行燃料效率行驶。
这里，燃料效率行驶可考虑在减速后保持减速当前速度，使得最小距离Ds变得小于当前距离Dc的行驶的情况下的行驶成本Cc、在根据基于减速当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol、目标车辆的速度、主体车辆的速度、主体车辆中设定的最小行驶速度、通过辅助减速装置达到目标车辆的速度Vtarget所需的距离以及根据减速方法的距离余量来执行。
执行燃料效率行驶可包括将在主体车辆减速之后使得最小距离Ds变得小于当前距离Dc的当前恒速行驶的情况下的行驶成本Cc与根据基于减速当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol进行比较；作为所述比较的结果，如果行驶成本Cc小于行驶成本Ccontrol，则将恒速行驶保持在主体车辆的当前速度，或通过将主体车辆的当前速度与目标车辆的速度进行比较来执行减速；以及作为所述比较的结果，如果行驶成本Cc大于行驶成本Ccontrol，则将主体车辆的当前速度与主体车辆中设定的最小速度进行比较，其中，将主体车辆的当前速度与在主体车辆中设定的最小速度进行比较包括，如果主体车辆的当前速度高于在主体车辆中设定的最小速度，则通过辅助减速装置执行减速行驶；如果主体车辆的当前速度低于在主体车辆中设定的最小速度，则以在主体车辆中设定的最小速度执行行驶。
将恒速行驶保持在主体车辆的当前速度或通过将主体车辆的当前速度与目标车辆的速度进行比较以执行减速可进一步包括，如果主体车辆的当前速度低于目标车辆的速度，以主体车辆的当前速度执行行驶；以及如果主体车辆的当前速度大于目标车辆的速度，将主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2与通过辅助减速装置达到目标车辆的行驶速度所需的距离Dcruise和根据辅助减速装置的距离余量M1之和进行比较。
将当前距离Dc2与距离Dcruise和距离余量M1之和进行比较可包括如果当前距离Dc2大于距离Dcruise和距离余量M1之和，则以当前车速行驶；以及如果当前距离Dc2小于距离Dcruise和距离余量M1之和，将当前距离Dc2与通过制动器执行制动达到目标车辆的行驶速度所需的距离Dbrake和通过制动器制动期间所需的距离余量M2之和进行比较。
将当前距离Dc2与距离Dbrake和距离余量M2之和进行比较可包括如果当前距离Dc2大于距离Dbrake和距离余量M2之和，则通过车辆的辅助减速装置执行减速；以及如果当前距离Dc2小于距离Dbrake和距离余量M2之和，则通过制动器制动执行减速。
可考虑关于车辆的行驶路径的道路信息来设定目标速度曲线，以及道路信息可包括道路曲率、等级和旋转半径。
根据配置及其组合以及根据如上所述的本发明的实施例的它们之间的使用关系可以实现以下效果。
在执行CACC系统时，即使在目标车辆存在的情况下，也可以通过跟随新的目标速度曲线而不发生碰撞来提高燃料效率。
此外，由于不需要根据到目标车辆的距离人为地进行连续减速，因此可以在燃料效率的一侧提供附加的优点。
此外，在确保足够的距离以防止与目标车辆碰撞的情况下，系统被配置为遵循根据车辆当前速度的新驾驶方法，并因此可以优化行驶成本。
应理解，本发明的前述一般描述和以下详细描述均为示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1为应用本发明的CACC系统的示意性示意图；
图2为示出直线道路上的CACC系统的感兴趣区域(ROI)的示意图；
图3为示出根据本发明的实施例的CACC系统的配置的框图；
图4为示出根据本发明的实施例的CACC系统的状态变换的示意图；
图5为示出根据本发明的实施例的由曲线管理单元337依据驾驶员的目标速度设定和目标车辆的行驶速度所生成的目标速度曲线的示意图；
图6为示出由曲线管理单元337根据目标车辆的行驶速度设定的新的目标速度曲线的示意图；
图7为示出根据本发明的实施例的在执行减速后设定新的目标速度曲线以保持预设的最小车间距离或最小时间间隔的示例的示意图；
图8为示出根据本发明的根据车间距离以及Cc和Ccontrol的成本大小的主体车辆的行驶速度的示例的示意图；
图9为示出根据本发明的实施例的在主体车辆以比目标车辆行驶速度更高的速度恒速行驶的情况下的在主体车辆与目标车辆之间的车间距离的变化的示意图；
图10为示出Dcruise、Dbrake、M1和M2之间的距离关系的示意图；
图11为根据本发明的实施例的如果存在目标车辆使用目标速度曲线用于提高CACC系统的燃料效率的控制方法的流程图；以及
图12为示出根据本发明的实施例的用于执行燃料效率行驶的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了清楚地说明本发明，省略了与说明书无关的部分，在本发明的整个说明中，各图中的相同或相似的元件使用相同的附图标记。
在本发明的整个描述中，用于表示一个元件与另一元件的连接或耦合的术语“连接到”或“耦合到”包括元件“直接连接或耦合到”另一元件的情况以及元件经由另一元件连接或耦合到另一元件的情况。在本说明书中使用的术语“包括”意味着除了所描述的部件之外，还不排除一或多个其他部件。
用于表示元件在另一元件上的术语“在...上”包括元件直接位于另一元件上的情况和元件经由另一元件位于另一元件上的情况。相比之下，术语“直接在...上”意味着元件直接在另一个元件上，而没有任何其他元件的干预。
尽管术语“第一、第二等”用于描述不同的元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段应并不受这些术语限制。这些术语仅用于将元件、部件、区域、层或区段与其他元件、部件、区域、层或区段区分开。因此，在下面的描述中，第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一区段可在不偏离本发明的范围的范围内与第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二区段不同或相同。
在本发明的以下描述中，所使用的术语用于说明本发明的实施例，但并不限制本发明的范围。在本描述中，除非特别描述，单数表达可包括复数表达。在说明书中使用的术语“包括”意味着除了存在或添加所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件之外，还不排除一或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件。
可使用如图所示的“下方”、“下面”、“低”、“上方”、“上面”等的空间相对措辞来促成对元件或构成元件与另一元件或其他构成元件之间的关系的描述。空间相对措辞应理解为除了在附图中示出的方向之外，还包括在使用或操作时的元件的不同方向。例如，如果相反地说明了图中所示的元件，则被描述为在另一元件“下方”或“下面”的元件可被放置在另一元件“上方”。因此，“在下面”的示例性措辞可包括对应于“在下面”和“上面”的两个方向。元件可旋转90°或另一角度，并因此可相应解释空间相对措辞。
除非特别定义，在本说明书中使用的所有术语(包括技术和科学术语)可以用作本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。另外，通常使用但在词典中没有定义的术语除非已被清楚和明确地定义，否则不应理想或过度地说明。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在本说明书中定义的事项，诸如详细构造和元件，仅仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节。然而，本发明不限于下文公开的实施例，而是可以以各种形式实现。
首先，将定义可能在说明书中使用的措辞。
前方车辆：在主体车辆前方并沿主体车辆的同一道路在同一方向移动的车辆
间隙：前方车辆的尾部与主体车辆的头部之间的距离
感兴趣区域：其中存在稍后描述的潜在感兴趣车辆和目标车辆并且可能对设置在主体车辆中的CACC系统的控制产生影响的区域
潜在感兴趣车辆：存在于感兴趣区域并与主体车辆进行V2V通信的车辆
目标车辆：跟随主体车辆并且可通过V2V通信连接或可能未连接到主体车辆的车辆时间间隔：根据主体车辆的速度和主体车辆与前方车辆之间的间隔计算的值(时间间隔＝间隔/速度)
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1为应用本发明的CACC系统的示意性示意图。
如图1所示，应用于本发明的CACC系统300为其中加入了与前方车辆和/或基础设施进行无线通信以便加强现有技术的ACC系统的感测能力的系统。CACC系统300可使用V2I通信接收道路限速、时间间隔(主体车辆和前方车辆之间的时间差)、和/或来自路边设备(RSE)的其他标准消息。也就是说，车辆的CACC系统300可通过V2I通信从区域性交通控制系统接收信息(诸如推荐的设定速度或时间间隔)的输入。此外，CACC系统可通过与至少一个相邻车辆20的V2V通信来接收包括相邻车辆20的行驶信息(速度和加速度)的相邻车辆信息，或者可将其自己的车辆信息传送到相邻车辆20。此外，CACC系统可使用现有技术中的传感器来获取可能在主体车辆前方的车辆的车辆信息。
在此情况下，行驶车辆信息可包括用于与其他车辆区分的车辆标识(ID)，车辆形状，大小，制动性能，包括总车辆重量的车辆财务资源信息，由纬度、经度和海拔的3D坐标所指示的车辆位置信息，基于正北方向测量的车辆渐进角度，车速，加速度，横摆率，制动状态，节气门位置和转向角度。
此外，CACC系统可通过驾驶员车辆界面(DVI)60接收来自驾驶员的设定速度或时间间隔的输入，并且可向驾驶员通知CACC系统的状态信息。此外，CACC系统可从设置在车辆内部的各种传感器或控制装置获取车辆信息50。CACC系统可基于通过上述方法收集的各种数据通过控制节气门或制动器来控制车辆的速度。
如上所述，通过V2V通信和/或V2I通信获取信息，CACC系统可以更准确地控制与前方车辆的时间间隔，同时保持平稳的行驶舒适度，并且可以极为快速地对多个前方车辆的速度变化做出响应。此外，CACC系统的优点在于在不削弱安全性或驾驶员的稳定感的情况下设定更短的时间间隔。
图2为示出直线道路上的CACC系统的感兴趣区域(ROI)的示意图。
CACC系统可能仅对进入感兴趣区域(ROI)的相邻车辆感兴趣。来自ROI之外的车辆的信息对于控制车辆可能是几乎毫无意义的信息。因此，CACC系统可仅使用来自感兴趣区域内的车辆的信息来执行控制操作，以减少施加到CACC系统的负载。
参考图2，感兴趣区域可被设定成在基于安装有CACC系统的车辆的中心的左右方向上分别具有16m和32m的长度。此外，感兴趣区域可被设定成在驾驶员座椅附近的前方具有
250m的长度，以及后方具有100m的长度。在弯曲道路的情况下，感兴趣区域可被设定成弯曲在直路上所设定的感兴趣区域以匹配弯曲道路的曲率。
此外，CACC系统可设定目标车辆和潜在感兴趣车辆(PVOI)。目标车辆是指被安装有CACC系统的主体车辆跟随的前方车辆。也就是说，当计算时间间隔时，CACC系统使用保持在主体车辆和目标车辆之间的距离，并且目标车辆成为对其持续保持时间间隔的目标。潜在感兴趣车辆是指在感兴趣区域内并通过V2V通信连接到CACC系统的车辆。潜在感兴趣车辆可为可对安装有CACC系统的主体车辆的速度控制产生影响的车辆。在侧车道中并预计加入主体车辆的车道的车辆、或与主体车辆和目标车辆处于同一车道并且在目标车辆前方的车辆可为潜在感兴趣车辆，并且潜在感兴趣车辆可能成为目标车辆。
图3为示出根据本发明的实施例的CACC系统的配置的框图。
参考图3，根据本发明的CACC系统可包括信息收集单元310、通信单元320、DVI单元340和控制单元330。控制单元330可包括状态管理单元331、行驶管理单元333和目标车辆选择单元335，并且可进一步包括曲线管理单元337。
通信单元320可基于V2I通信接收道路限速、时间间隔(主体车辆和前方车辆之间的时间差)和/或来自RSE 10的其他标准消息。也就是说，车辆的CACC系统300不仅可通过V2I通信从区域性交通控制系统接收推荐的设定速度或时间间隔信息，而且可接收与道路、交通、天气和生活有关的信息。此外，通信单元320可通过与至少一个相邻车辆20的V2V通信接收包括相邻车辆20的行驶信息(速度和加速度)的相邻车辆信息，或者可将其自己的车辆信息传送到相邻车辆20。具体地，在此情况下，通信单元不仅可向相邻车辆20提供其自己的行驶信息，而且可提供前方车辆的识别信息或行驶信息。在相邻车辆仅提供识别信息的情况下，通信单元可使用来自相邻车辆的具有识别信息的信息来获取已发送了该识别信息的相邻车辆的前方车辆的车辆信息。因此，主体车辆(subject vehicle)可以获取甚至相对于目标车辆和目标车辆的前方车辆的车辆信息。另一方面，在仅发送识别信息的情况下，可以减少由各个车辆发送的数据量。
此外，信息收集单元310可收集使用传感器收集的周围环境信息以及控制CACC系统所需的主体车辆信息。主体车辆信息可包括主体车辆行驶速度、节气门和制动控制信息，以及周围环境信息可包括通过传感器收集的相邻车辆20的信息。具体地，如果在主体车辆前方存在目标车辆，则信息收集单元可通过基于雷达或激光雷达计算间隔距离和目标车辆的行驶速度来收集周围环境信息。
DVI单元340可接收驾驶员通过驾驶员-车辆界面输入的设置信息，并且可向驾驶员传送需要向驾驶员通知的信息，诸如CACC系统300的状态信息和可由CACC系统300生成的告警信息。作为示例，驾驶员可通过DVI单元340输入目标速度和/或目标时间间隔，以及CACC系统300可操作主体车辆以匹配输入目标速度和/或目标时间间隔。作为稍后描述的另一示例，可通过DVI单元340向驾驶员通知关于CACC系统处于关闭状态、待机状态还是激活状态的状态信息。
此外，CACC系统可进一步包括驱动单元(未示出)。驱动单元可根据稍后描述的控制单元330的控制信号来控制节气门和/或制动器。
控制单元330可基于由信息收集单元310和通信单元320获取的信息来控制主体车辆的行驶速度。也就是说，控制单元330可基于由通信单元320获取的相邻车辆的车辆信息和由信息收集单元310收集的前方车辆的行驶信息来选择主体车辆要跟随的目标车辆，如果未选择主体车辆要跟随的目标车辆，则可基于主体车辆的目标速度来控制主体车辆的行驶速度，以及如果选择了主体车辆要跟随的目标车辆，可基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息以及目标时间间隔来控制主体车辆的行驶速度。在此情况下，用户可设定目标速度和目标时间间隔，或者CACC系统可基于由信息收集单元310和通信单元320获取的信息自动设定目标速度和目标时间间隔以匹配该情况。
为了执行上述功能，控制单元330可包括状态管理单元331、行驶管理单元333和目标车辆选择单元335和/或曲线管理单元337。
目标车辆选择单元335可基于通过通信单元320获取的多个相邻车辆20的车辆信息来选择潜在感兴趣车辆和目标车辆。潜在感兴趣车辆是指如上所述存在于感兴趣区域中的相邻车辆。如果相邻车辆在基于从相邻车辆接收到的位置信息和主体车辆的位置信息的感兴趣区域内，则可选择相应的相邻车辆并将其登记为潜在感兴趣车辆。此外，潜在感兴趣车辆中正好在目标车辆前方的前方车辆可被选择为目标车辆。具体地，在目标车辆的情况下，需要以非常高的可靠性来验证目标车辆，并因此可基于通过信息收集单元310收集的前方车辆信息通过验证以下三种条件来选择目标车辆。
1.使用潜在感兴趣车辆的位置信息，选择在与主体车辆的车道相同车道中行驶的潜在感兴趣车辆(下文称为“第一组潜在感兴趣车辆”)。
2.选择了潜在感兴趣车辆(下文称为“第二组潜在感兴趣车辆”)，其中，从第一组潜在感兴趣车辆的每个潜在感兴趣车辆接收到的存在范围信息存在于大于其他值的一个值内(0.1×(由传感器测量的范围))和(0.7×(每个潜在感兴趣车辆的长度))。在此情况下，如果潜在感兴趣车辆的长度未知，则值(0.7×(每个潜在感兴趣车辆的长度))可为3.3m。
3.选择了潜在感兴趣车辆(下文称为“第三组潜在感兴趣车辆”)，其中，从第二组潜在感兴趣车辆的每个潜在感兴趣车辆接收到的速度信息与由传感器测量的速度的差值在1m/s内。
一般来说，只有一个潜在感兴趣车辆被包含在通过验证三种条件选择的第三组潜在感兴趣车辆中。然而，在第三组潜在感兴趣车辆中包括两个或更多个潜在感兴趣车辆的情况下，可基于第三组潜在感兴趣车辆的每个潜在感兴趣车辆的位置信息将处于最接近位置的潜在感兴趣车辆选择为目标车辆。
如果目标车辆或潜在感兴趣车辆的存在/不存在由目标车辆选择单元335确定，则可将此类信息传送到状态管理单元331、行驶管理单元333和/或曲线管理单元337以用于匹配各个功能的目的。
状态管理单元331可管理CACC系统的状态。CACC系统可根据主体车辆的状态以及目标车辆和/或潜在感兴趣车辆的存在/不存在而处于关闭状态、待机状态或激活状态。
图4为示出根据本发明的实施例的CACC系统的状态变换的示意图。
参考图4，CACC系统可包括CACC系统不工作的关闭状态400、CACC系统在工作但不控制主体车辆的行驶速度的待机状态500、以及控制了主体车辆的行驶速度的激活状态600。具体地，激活状态600可包括ACC激活状态610以及协作激活状态620，其中，在ACC激活状态610中，在感兴趣区域中没有通过V2V通信连接的车辆的状态下仅使用从主体车辆获取的信息来控制主体车辆的行驶速度，在协作激活状态620，在感兴趣区域中存在通过V2V通信连接的相邻车辆，并且主体车辆的行驶速度使用通过V2V通信获取的来自相邻车辆的信息和从主体车辆获取的信息来控制。
关闭状态400为CACC系统不工作的状态。也就是说，在关闭状态400中，CACC系统不起作用。可通过熄火(stall)主体车辆或驾驶员的手动操作，CACC系统变换为关闭状态400。
待机状态500为CACC系统等待被激活的状态，在待机状态500中，CACC系统并不执行速度控制。如果主体车辆启动，则在关闭状态400中自动完成自诊断之后，CACC系统可变换为待机状态500，或者可通过驾驶员的手动操作从关闭状态400变换为待机状态500。此外，如果在激活状态600中接收到驾驶员的手动控制输入(诸如制动器或节气门控制)，则CACC系统可变换为待机状态500。
激活状态600为CACC系统被激活以执行速度控制的状态。如上所述，激活状态600可包括ACC激活状态610和协作激活状态620。如果不存在通过V2V通信连接的潜在感兴趣车辆或目标车辆，则CACC系统在ACC激活状态610下工作，而如果存在通过V2V通信连接的潜在感兴趣车辆或目标车辆，则CACC系统在协作激活状态620下工作。如果CACC系统在待机状态500中时，主体车辆的速度变得高于预定速度(下文称为“第一速度”)，则可变换为激活状态
600。此外，如果在激活状态600中，主体车辆的速度降低到低于第一速度，则CACC系统可禁止加速或者可变换为待机状态500。
当CACC系统变换为激活状态600时，它可首先在ACC激活状态610中工作。在ACC激活状态610中，可执行巡航控制以匹配在现有技术中像ACC系统设定的最高速度，或者如果存在前方车辆，则可执行后续控制。在ACC激活状态610中，如果存在通过V2V通信连接的潜在感兴趣车辆或目标车辆，并且从潜在感兴趣车辆或目标车辆接收的数据是合理的，则CACC系统可变换为协作激活状态620。在本发明的实施例中，如果使用V2V通信接收到的潜在感兴趣车辆或目标车辆的相关信息与通过信息收集单元310由主体车辆的传感器获取的车辆信息一致，则可验证数据是合理的。此验证可由目标车辆选择单元335执行。
此外，如果在协作激活状态620中不存在潜在感兴趣车辆或目标车辆，则CACC系统可变换为ACC激活状态610，并且即使没有执行V2V通信或者仅接收到不合理的数据，则CACC系统可变换为ACC激活状态610。
CACC系统的协作激活状态620可包括非跟随模式621、紧跟模式622和跟随模式623。非跟随模式621为在潜在感兴趣车辆通过V2V通信连接但不存在目标车辆的情况下执行的模式，并且通过CACC系统的主体车辆的速度控制可能受从潜在感兴趣车辆收到的数据的影响。
紧跟模式622为在存在通过V2V通信连接的目标车辆的情况下执行的模式，并且在此情况下，通过CACC系统的主体车辆的速度控制可能受到来自所连接的目标车辆和潜在感兴趣车辆的信息的影响。
跟随模式623为在存在目标车辆但未通过V2V通信连接的情况下执行的模式。在此情况下，目标车辆可由主体车辆的传感器感测，并且此信息可通过信息收集单元310获取。在此情况下，通过CACC系统的主体车辆的速度控制可能受到来自所连接的潜在感兴趣车辆和目标车辆的由传感器感测到的信息的影响。
在协作激活状态620中，CACC系统可以上述三种模式之一工作，并且三种模式可根据目标车辆是否存在以及目标车辆是否通过V2V通信连接来确定。
也就是说，参考图4，在协作激活状态620中，如果感兴趣区域中不存在目标车辆但是存在潜在感兴趣车辆，则CACC系统可变换(A)为非跟随模式621，以及如果存在通过V2V通信连接的目标车辆，则CACC系统可变换(B)为紧跟模式。如果在感兴趣的区域中存在未通过V2V通信连接的目标车辆，并且在该感兴趣的区域中也存在潜在感兴趣车辆，则CACC系统可变换为(C)跟随模式623。
如果既不存在连接的目标车辆也不存在潜在感兴趣车辆，则CACC系统可变换为ACC激活状态610。
可在CACC系统的激活状态600中控制的每个模式的最大和最小要求可如下表1所定义。
[表格1]
参考表1，CACC系统不能将最小时间间隔设定为0.5s或更小，不能通过控制最大制动执行5m/s^2或以上的减速控制，以及不能通过控制节气门执行2.75m/s^2或以上的加速控制。
再次参考图3，状态管理单元331可根据上述方法管理CACC系统300的状态，并且如果CACC系统300处于激活状态，则行驶管理单元333可控制主体车辆的行驶速度。在CACC系统
300的情况下，通常控制行驶速度，使得驾驶员可以执行驾驶以匹配所设定的目标速度。然而，如果存在目标车辆，则可控制行驶速度，使得主体车辆可跟随目标车辆。
根据本发明，驾驶员可设定基于所设定的目标速度能够使燃料效率最大化的目标速度曲线，以及行驶管理单元333可根据所设定的目标速度曲线来管理主体车辆的行驶速度。也就是说，行驶管理单元333可通过控制包括节气门、制动器和燃料切断的辅助减速装置来控制主体车辆的行驶速度。
在此情况下，所使用的目标速度曲线可由曲线管理单元337设定。然而，如果前方存在目标车辆并执行跟随控制，则可能不可以根据所设定的目标速度曲线执行行驶，并且在此情况下，需要生成新的目标速度曲线以使燃料效率最大化。
图5为示出根据本发明的实施例的由曲线管理单元337根据驾驶员的目标速度设定和目标车辆的行驶速度生成的目标速度曲线的示意图。
参考图5，如果驾驶员设定目标速度Vset，则曲线管理单元337可通过综合可以基于所设定的目标速度Vset相对于未来行驶路径获取的道路信息来计算目标速度曲线Vold_calc(t)，以用于提高或最大化燃料效率。曲线管理单元337可基于由驾驶员输入或自动计算的路径信息来收集存储在主体车辆中的地图信息和导航以及诸如使用V2I通信来自区域性交通控制系统和/或使用V2V通信来自前方车辆的相关路径的道路上的特定道路的曲率、坡度和旋转半径的道路信息，并且可使用所收集的道路信息来设定目标速度曲线。无论何时驾驶员设定目标速度还是改变路径，都可自动生成目标速度曲线，而不管CACC系统的当前状态如何。
由曲线管理单元330生成的目标速度曲线可传送到行驶管理单元333，以及行驶管理单元333可控制主体车辆的行驶速度以匹配目标速度曲线。
然而，如果前方存在以恒定速度行驶的目标车辆，尽管设定了目标速度曲线并且主体车辆相应地行驶，行驶管理单元333可执行忽略目标速度曲线的控制，以便匹配间隔距离或时间间隔以用于预设的安全。在此情况下，如图5的示例所示，在目标车辆的速度低于根据目标速度曲线的速度的情况下，如果主体车辆根据目标速度曲线行驶，则主车辆和目标车辆之间将在一段时间后发生碰撞。
也就是说，如果当前时间为t0，则可能在实现以下的最小时间t1内发生碰撞。
这里，D(t0)表示在t0主体车辆与目标车辆之间的距离，Vold_calc(t)表示通过目标速度曲线在时刻t的主体车辆的行驶速度，以及Vtarget表示目标车辆的行驶速度。
为了防止此类碰撞，行驶管理单元333可执行跟随控制而不管目标速度曲线如何，但为了最大化燃料效率，需要设定新的目标速度曲线并相应地执行行驶。因此，行驶管理单元
333可请求曲线管理单元337根据目标车辆的存在来设定新的目标速度曲线，以及曲线管理单元337可设定新的目标速度曲线以匹配此请求。
作为设定新的目标速度曲线的示例，曲线管理单元337可设定新的目标速度曲线以匹配目标车辆的速度。
图6为示出由曲线管理单元337根据目标车辆的行驶速度设定的新的目标速度曲线的示意图。
参考图6，曲线管理单元337可基于目标车辆的行驶速度来设定新的目标速度曲线Vnew_calc_0(t)。新设定的目标速度曲线可传送到行驶管理单元333，以控制主体车辆的行驶速度。也就是说，如果存在目标车辆，则曲线管理单元337可基于目标车辆的行驶速度而不是由驾驶员设定的目标速度设定与现有技术中的目标速度曲线的速度变化具有相同速度变化的新的目标速度曲线，以便提高或最大化燃料效率。参考图6的示例，如果由驾驶员设定的目标速度为80km/h并且目标车辆的行驶速度为60km/h，则曲线管理单元337可将新的燃料效率提高目标速度曲线设定为Vnew_calc_0＝Vold_calc(t)-20。新设定的目标速度曲线可被传送到行驶管理单元333，行驶管理单元333可根据新设定的目标速度曲线来管理行驶。
然而，在该方法中设定新的燃料效率提高目标速度曲线的情况下，需要确定是否能够保持预设的最小间隔距离或最小时间间隔。如果不能，则需要行驶管理单元333执行包括人为减速区段的速度变化。
更具体地，当主体车辆以新的目标速度曲线行驶时，为了防止主体车辆与目标车辆之间的碰撞，主体车辆和目标车辆之间的距离应满足预设的允许最小距离Dmin或预设的允许时间间隔τ分钟。这里，允许的最小距离Dmin可为Dmin＝τ分钟×E(V)。这里，E(V)可为在时间间隔τ分钟期间主体车辆的行驶速度的平均值。在此情况下，如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离等于或大于通过下面的等式计算出的Ds，则当主体车辆以新的目标速度曲线行驶时，主体车辆与目标车辆之间的最小距离变得大于Dmin以防止碰撞。也就是说，Ds可指的是在遵循新的目标速度曲线期间用于防止目标车辆和主体车辆之间的碰撞的最小距离，并且可通过以下等式计算。
在本发明的整个描述中，用于表示一个元件与另一元件的连接或耦合的术语“连接到”或“耦合到”包括元件“直接连接或耦合到”另一元件的情况以及元件经由另一元件连接或耦合到另一元件的情况。在本说明书中使用的术语“包括”意味着除了所描述的部件之外，还不排除一或多个其他部件。
用于表示元件在另一元件上的术语“在...上”包括元件直接位于另一元件上的情况和元件经由另一元件位于另一元件上的情况。相比之下，术语“直接在...上”意味着元件直接在另一个元件上，而没有任何其他元件的干预。
尽管术语“第一、第二等”用于描述不同的元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段应并不受这些术语限制。这些术语仅用于将元件、部件、区域、层或区段与其他元件、部件、区域、层或区段区分开。因此，在下面的描述中，第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一区段可在不偏离本发明的范围的范围内与第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二区段不同或相同。
在本发明的以下描述中，所使用的术语用于说明本发明的实施例，但并不限制本发明的范围。在本描述中，除非特别描述，单数表达可包括复数表达。在说明书中使用的术语“包括”意味着除了存在或添加所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件之外，还不排除一或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件。
可使用如图所示的“下方”、“下面”、“低”、“上方”、“上面”等的空间相对措辞来促成对元件或构成元件与另一元件或其他构成元件之间的关系的描述。空间相对措辞应理解为除了在附图中示出的方向之外，还包括在使用或操作时的元件的不同方向。例如，如果相反地说明了图中所示的元件，则被描述为在另一元件“下方”或“下面”的元件可被放置在另一元件“上方”。因此，“在下面”的示例性措辞可包括对应于“在下面”和“上面”的两个方向。元件可旋转90°或另一角度，并因此可相应解释空间相对措辞。
除非特别定义，在本说明书中使用的所有术语(包括技术和科学术语)可以用作本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。另外，通常使用但在词典中没有定义的术语除非已被清楚和明确地定义，否则不应理想或过度地说明。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在本说明书中定义的事项，诸如详细构造和元件，仅仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节。然而，本发明不限于下文公开的实施例，而是可以以各种形式实现。
首先，将定义可能在说明书中使用的措辞。
前方车辆：在主体车辆前方并沿主体车辆的同一道路在同一方向移动的车辆
间隙：前方车辆的尾部与主体车辆的头部之间的距离
感兴趣区域：其中存在稍后描述的潜在感兴趣车辆和目标车辆并且可能对设置在主体车辆中的CACC系统的控制产生影响的区域
潜在感兴趣车辆：存在于感兴趣区域并与主体车辆进行V2V通信的车辆
目标车辆：跟随主体车辆并且可通过V2V通信连接或可能未连接到主体车辆的车辆时间间隔：根据主体车辆的速度和主体车辆与前方车辆之间的间隔计算的值(时间间隔＝间隔/速度)
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1为应用本发明的CACC系统的示意性示意图。
如图1所示，应用于本发明的CACC系统300为其中加入了与前方车辆和/或基础设施进行无线通信以便加强现有技术的ACC系统的感测能力的系统。CACC系统300可使用V2I通信接收道路限速、时间间隔(主体车辆和前方车辆之间的时间差)、和/或来自路边设备(RSE)的其他标准消息。也就是说，车辆的CACC系统300可通过V2I通信从区域性交通控制系统接收信息(诸如推荐的设定速度或时间间隔)的输入。此外，CACC系统可通过与至少一个相邻车辆20的V2V通信来接收包括相邻车辆20的行驶信息(速度和加速度)的相邻车辆信息，或者可将其自己的车辆信息传送到相邻车辆20。此外，CACC系统可使用现有技术中的传感器来获取可能在主体车辆前方的车辆的车辆信息。
在此情况下，行驶车辆信息可包括用于与其他车辆区分的车辆标识(ID)，车辆形状，大小，制动性能，包括总车辆重量的车辆财务资源信息，由纬度、经度和海拔的3D坐标所指示的车辆位置信息，基于正北方向测量的车辆渐进角度，车速，加速度，横摆率，制动状态，节气门位置和转向角度。
此外，CACC系统可通过驾驶员车辆界面(DVI)60接收来自驾驶员的设定速度或时间间隔的输入，并且可向驾驶员通知CACC系统的状态信息。此外，CACC系统可从设置在车辆内部的各种传感器或控制装置获取车辆信息50。CACC系统可基于通过上述方法收集的各种数据通过控制节气门或制动器来控制车辆的速度。
如上所述，通过V2V通信和/或V2I通信获取信息，CACC系统可以更准确地控制与前方车辆的时间间隔，同时保持平稳的行驶舒适度，并且可以极为快速地对多个前方车辆的速度变化做出响应。此外，CACC系统的优点在于在不削弱安全性或驾驶员的稳定感的情况下设定更短的时间间隔。
图2为示出直线道路上的CACC系统的感兴趣区域(ROI)的示意图。
CACC系统可能仅对进入感兴趣区域(ROI)的相邻车辆感兴趣。来自ROI之外的车辆的信息对于控制车辆可能是几乎毫无意义的信息。因此，CACC系统可仅使用来自感兴趣区域内的车辆的信息来执行控制操作，以减少施加到CACC系统的负载。
参考图2，感兴趣区域可被设定成在基于安装有CACC系统的车辆的中心的左右方向上分别具有16m和32m的长度。此外，感兴趣区域可被设定成在驾驶员座椅附近的前方具有
250m的长度，以及后方具有100m的长度。在弯曲道路的情况下，感兴趣区域可被设定成弯曲在直路上所设定的感兴趣区域以匹配弯曲道路的曲率。
此外，CACC系统可设定目标车辆和潜在感兴趣车辆(PVOI)。目标车辆是指被安装有CACC系统的主体车辆跟随的前方车辆。也就是说，当计算时间间隔时，CACC系统使用保持在主体车辆和目标车辆之间的距离，并且目标车辆成为对其持续保持时间间隔的目标。潜在感兴趣车辆是指在感兴趣区域内并通过V2V通信连接到CACC系统的车辆。潜在感兴趣车辆可为可对安装有CACC系统的主体车辆的速度控制产生影响的车辆。在侧车道中并预计加入主体车辆的车道的车辆、或与主体车辆和目标车辆处于同一车道并且在目标车辆前方的车辆可为潜在感兴趣车辆，并且潜在感兴趣车辆可能成为目标车辆。
图3为示出根据本发明的实施例的CACC系统的配置的框图。
参考图3，根据本发明的CACC系统可包括信息收集单元310、通信单元320、DVI单元340和控制单元330。控制单元330可包括状态管理单元331、行驶管理单元333和目标车辆选择单元335，并且可进一步包括曲线管理单元337。
通信单元320可基于V2I通信接收道路限速、时间间隔(主体车辆和前方车辆之间的时间差)和/或来自RSE 10的其他标准消息。也就是说，车辆的CACC系统300不仅可通过V2I通信从区域性交通控制系统接收推荐的设定速度或时间间隔信息，而且可接收与道路、交通、天气和生活有关的信息。此外，通信单元320可通过与至少一个相邻车辆20的V2V通信接收包括相邻车辆20的行驶信息(速度和加速度)的相邻车辆信息，或者可将其自己的车辆信息传送到相邻车辆20。具体地，在此情况下，通信单元不仅可向相邻车辆20提供其自己的行驶信息，而且可提供前方车辆的识别信息或行驶信息。在相邻车辆仅提供识别信息的情况下，通信单元可使用来自相邻车辆的具有识别信息的信息来获取已发送了该识别信息的相邻车辆的前方车辆的车辆信息。因此，主体车辆(subject vehicle)可以获取甚至相对于目标车辆和目标车辆的前方车辆的车辆信息。另一方面，在仅发送识别信息的情况下，可以减少由各个车辆发送的数据量。
此外，信息收集单元310可收集使用传感器收集的周围环境信息以及控制CACC系统所需的主体车辆信息。主体车辆信息可包括主体车辆行驶速度、节气门和制动控制信息，以及周围环境信息可包括通过传感器收集的相邻车辆20的信息。具体地，如果在主体车辆前方存在目标车辆，则信息收集单元可通过基于雷达或激光雷达计算间隔距离和目标车辆的行驶速度来收集周围环境信息。
DVI单元340可接收驾驶员通过驾驶员-车辆界面输入的设置信息，并且可向驾驶员传送需要向驾驶员通知的信息，诸如CACC系统300的状态信息和可由CACC系统300生成的告警信息。作为示例，驾驶员可通过DVI单元340输入目标速度和/或目标时间间隔，以及CACC系统300可操作主体车辆以匹配输入目标速度和/或目标时间间隔。作为稍后描述的另一示例，可通过DVI单元340向驾驶员通知关于CACC系统处于关闭状态、待机状态还是激活状态的状态信息。
此外，CACC系统可进一步包括驱动单元(未示出)。驱动单元可根据稍后描述的控制单元330的控制信号来控制节气门和/或制动器。
控制单元330可基于由信息收集单元310和通信单元320获取的信息来控制主体车辆的行驶速度。也就是说，控制单元330可基于由通信单元320获取的相邻车辆的车辆信息和由信息收集单元310收集的前方车辆的行驶信息来选择主体车辆要跟随的目标车辆，如果未选择主体车辆要跟随的目标车辆，则可基于主体车辆的目标速度来控制主体车辆的行驶速度，以及如果选择了主体车辆要跟随的目标车辆，可基于目标车辆的速度信息、主体车辆的速度信息以及目标时间间隔来控制主体车辆的行驶速度。在此情况下，用户可设定目标速度和目标时间间隔，或者CACC系统可基于由信息收集单元310和通信单元320获取的信息自动设定目标速度和目标时间间隔以匹配该情况。
为了执行上述功能，控制单元330可包括状态管理单元331、行驶管理单元333和目标车辆选择单元335和/或曲线管理单元337。
目标车辆选择单元335可基于通过通信单元320获取的多个相邻车辆20的车辆信息来选择潜在感兴趣车辆和目标车辆。潜在感兴趣车辆是指如上所述存在于感兴趣区域中的相邻车辆。如果相邻车辆在基于从相邻车辆接收到的位置信息和主体车辆的位置信息的感兴趣区域内，则可选择相应的相邻车辆并将其登记为潜在感兴趣车辆。此外，潜在感兴趣车辆中正好在目标车辆前方的前方车辆可被选择为目标车辆。具体地，在目标车辆的情况下，需要以非常高的可靠性来验证目标车辆，并因此可基于通过信息收集单元310收集的前方车辆信息通过验证以下三种条件来选择目标车辆。
1.使用潜在感兴趣车辆的位置信息，选择在与主体车辆的车道相同车道中行驶的潜在感兴趣车辆(下文称为“第一组潜在感兴趣车辆”)。
2.选择了潜在感兴趣车辆(下文称为“第二组潜在感兴趣车辆”)，其中，从第一组潜在感兴趣车辆的每个潜在感兴趣车辆接收到的存在范围信息存在于大于其他值的一个值内(0.1×(由传感器测量的范围))和(0.7×(每个潜在感兴趣车辆的长度))。在此情况下，如果潜在感兴趣车辆的长度未知，则值(0.7×(每个潜在感兴趣车辆的长度))可为3.3m。
3.选择了潜在感兴趣车辆(下文称为“第三组潜在感兴趣车辆”)，其中，从第二组潜在感兴趣车辆的每个潜在感兴趣车辆接收到的速度信息与由传感器测量的速度的差值在1m/s内。
一般来说，只有一个潜在感兴趣车辆被包含在通过验证三种条件选择的第三组潜在感兴趣车辆中。然而，在第三组潜在感兴趣车辆中包括两个或更多个潜在感兴趣车辆的情况下，可基于第三组潜在感兴趣车辆的每个潜在感兴趣车辆的位置信息将处于最接近位置的潜在感兴趣车辆选择为目标车辆。
如果目标车辆或潜在感兴趣车辆的存在/不存在由目标车辆选择单元335确定，则可将此类信息传送到状态管理单元331、行驶管理单元333和/或曲线管理单元337以用于匹配各个功能的目的。
状态管理单元331可管理CACC系统的状态。CACC系统可根据主体车辆的状态以及目标车辆和/或潜在感兴趣车辆的存在/不存在而处于关闭状态、待机状态或激活状态。
图4为示出根据本发明的实施例的CACC系统的状态变换的示意图。
参考图4，CACC系统可包括CACC系统不工作的关闭状态400、CACC系统在工作但不控制主体车辆的行驶速度的待机状态500、以及控制了主体车辆的行驶速度的激活状态600。具体地，激活状态600可包括ACC激活状态610以及协作激活状态620，其中，在ACC激活状态610中，在感兴趣区域中没有通过V2V通信连接的车辆的状态下仅使用从主体车辆获取的信息来控制主体车辆的行驶速度，在协作激活状态620，在感兴趣区域中存在通过V2V通信连接的相邻车辆，并且主体车辆的行驶速度使用通过V2V通信获取的来自相邻车辆的信息和从主体车辆获取的信息来控制。
关闭状态400为CACC系统不工作的状态。也就是说，在关闭状态400中，CACC系统不起作用。可通过熄火(stall)主体车辆或驾驶员的手动操作，CACC系统变换为关闭状态400。
待机状态500为CACC系统等待被激活的状态，在待机状态500中，CACC系统并不执行速度控制。如果主体车辆启动，则在关闭状态400中自动完成自诊断之后，CACC系统可变换为待机状态500，或者可通过驾驶员的手动操作从关闭状态400变换为待机状态500。此外，如果在激活状态600中接收到驾驶员的手动控制输入(诸如制动器或节气门控制)，则CACC系统可变换为待机状态500。
激活状态600为CACC系统被激活以执行速度控制的状态。如上所述，激活状态600可包括ACC激活状态610和协作激活状态620。如果不存在通过V2V通信连接的潜在感兴趣车辆或目标车辆，则CACC系统在ACC激活状态610下工作，而如果存在通过V2V通信连接的潜在感兴趣车辆或目标车辆，则CACC系统在协作激活状态620下工作。如果CACC系统在待机状态500中时，主体车辆的速度变得高于预定速度(下文称为“第一速度”)，则可变换为激活状态
600。此外，如果在激活状态600中，主体车辆的速度降低到低于第一速度，则CACC系统可禁止加速或者可变换为待机状态500。
当CACC系统变换为激活状态600时，它可首先在ACC激活状态610中工作。在ACC激活状态610中，可执行巡航控制以匹配在现有技术中像ACC系统设定的最高速度，或者如果存在前方车辆，则可执行后续控制。在ACC激活状态610中，如果存在通过V2V通信连接的潜在感兴趣车辆或目标车辆，并且从潜在感兴趣车辆或目标车辆接收的数据是合理的，则CACC系统可变换为协作激活状态620。在本发明的实施例中，如果使用V2V通信接收到的潜在感兴趣车辆或目标车辆的相关信息与通过信息收集单元310由主体车辆的传感器获取的车辆信息一致，则可验证数据是合理的。此验证可由目标车辆选择单元335执行。
此外，如果在协作激活状态620中不存在潜在感兴趣车辆或目标车辆，则CACC系统可变换为ACC激活状态610，并且即使没有执行V2V通信或者仅接收到不合理的数据，则CACC系统可变换为ACC激活状态610。
CACC系统的协作激活状态620可包括非跟随模式621、紧跟模式622和跟随模式623。非跟随模式621为在潜在感兴趣车辆通过V2V通信连接但不存在目标车辆的情况下执行的模式，并且通过CACC系统的主体车辆的速度控制可能受从潜在感兴趣车辆收到的数据的影响。
紧跟模式622为在存在通过V2V通信连接的目标车辆的情况下执行的模式，并且在此情况下，通过CACC系统的主体车辆的速度控制可能受到来自所连接的目标车辆和潜在感兴趣车辆的信息的影响。
跟随模式623为在存在目标车辆但未通过V2V通信连接的情况下执行的模式。在此情况下，目标车辆可由主体车辆的传感器感测，并且此信息可通过信息收集单元310获取。在此情况下，通过CACC系统的主体车辆的速度控制可能受到来自所连接的潜在感兴趣车辆和目标车辆的由传感器感测到的信息的影响。
在协作激活状态620中，CACC系统可以上述三种模式之一工作，并且三种模式可根据目标车辆是否存在以及目标车辆是否通过V2V通信连接来确定。
也就是说，参考图4，在协作激活状态620中，如果感兴趣区域中不存在目标车辆但是存在潜在感兴趣车辆，则CACC系统可变换(A)为非跟随模式621，以及如果存在通过V2V通信连接的目标车辆，则CACC系统可变换(B)为紧跟模式。如果在感兴趣的区域中存在未通过V2V通信连接的目标车辆，并且在该感兴趣的区域中也存在潜在感兴趣车辆，则CACC系统可变换为(C)跟随模式623。
如果既不存在连接的目标车辆也不存在潜在感兴趣车辆，则CACC系统可变换为ACC激活状态610。
可在CACC系统的激活状态600中控制的每个模式的最大和最小要求可如下表1所定义。
[表格1]
参考表1，CACC系统不能将最小时间间隔设定为0.5s或更小，不能通过控制最大制动执行5m/s^2或以上的减速控制，以及不能通过控制节气门执行2.75m/s^2或以上的加速控制。
再次参考图3，状态管理单元331可根据上述方法管理CACC系统300的状态，并且如果CACC系统300处于激活状态，则行驶管理单元333可控制主体车辆的行驶速度。在CACC系统
300的情况下，通常控制行驶速度，使得驾驶员可以执行驾驶以匹配所设定的目标速度。然而，如果存在目标车辆，则可控制行驶速度，使得主体车辆可跟随目标车辆。
根据本发明，驾驶员可设定基于所设定的目标速度能够使燃料效率最大化的目标速度曲线，以及行驶管理单元333可根据所设定的目标速度曲线来管理主体车辆的行驶速度。也就是说，行驶管理单元333可通过控制包括节气门、制动器和燃料切断的辅助减速装置来控制主体车辆的行驶速度。
在此情况下，所使用的目标速度曲线可由曲线管理单元337设定。然而，如果前方存在目标车辆并执行跟随控制，则可能不可以根据所设定的目标速度曲线执行行驶，并且在此情况下，需要生成新的目标速度曲线以使燃料效率最大化。
图5为示出根据本发明的实施例的由曲线管理单元337根据驾驶员的目标速度设定和目标车辆的行驶速度生成的目标速度曲线的示意图。
参考图5，如果驾驶员设定目标速度Vset，则曲线管理单元337可通过综合可以基于所设定的目标速度Vset相对于未来行驶路径获取的道路信息来计算目标速度曲线Vold_calc(t)，以用于提高或最大化燃料效率。曲线管理单元337可基于由驾驶员输入或自动计算的路径信息来收集存储在主体车辆中的地图信息和导航以及诸如使用V2I通信来自区域性交通控制系统和/或使用V2V通信来自前方车辆的相关路径的道路上的特定道路的曲率、坡度和旋转半径的道路信息，并且可使用所收集的道路信息来设定目标速度曲线。无论何时驾驶员设定目标速度还是改变路径，都可自动生成目标速度曲线，而不管CACC系统的当前状态如何。
由曲线管理单元330生成的目标速度曲线可传送到行驶管理单元333，以及行驶管理单元333可控制主体车辆的行驶速度以匹配目标速度曲线。
然而，如果前方存在以恒定速度行驶的目标车辆，尽管设定了目标速度曲线并且主体车辆相应地行驶，行驶管理单元333可执行忽略目标速度曲线的控制，以便匹配间隔距离或时间间隔以用于预设的安全。在此情况下，如图5的示例所示，在目标车辆的速度低于根据目标速度曲线的速度的情况下，如果主体车辆根据目标速度曲线行驶，则主车辆和目标车辆之间将在一段时间后发生碰撞。
也就是说，如果当前时间为t0，则可能在实现以下的最小时间t1内发生碰撞。
这里，D(t0)表示在t0主体车辆与目标车辆之间的距离，Vold_calc(t)表示通过目标速度曲线在时刻t的主体车辆的行驶速度，以及Vtarget表示目标车辆的行驶速度。
为了防止此类碰撞，行驶管理单元333可执行跟随控制而不管目标速度曲线如何，但为了最大化燃料效率，需要设定新的目标速度曲线并相应地执行行驶。因此，行驶管理单元
333可请求曲线管理单元337根据目标车辆的存在来设定新的目标速度曲线，以及曲线管理单元337可设定新的目标速度曲线以匹配此请求。
作为设定新的目标速度曲线的示例，曲线管理单元337可设定新的目标速度曲线以匹配目标车辆的速度。
图6为示出由曲线管理单元337根据目标车辆的行驶速度设定的新的目标速度曲线的示意图。
参考图6，曲线管理单元337可基于目标车辆的行驶速度来设定新的目标速度曲线Vnew_calc_0(t)。新设定的目标速度曲线可传送到行驶管理单元333，以控制主体车辆的行驶速度。也就是说，如果存在目标车辆，则曲线管理单元337可基于目标车辆的行驶速度而不是由驾驶员设定的目标速度设定与现有技术中的目标速度曲线的速度变化具有相同速度变化的新的目标速度曲线，以便提高或最大化燃料效率。参考图6的示例，如果由驾驶员设定的目标速度为80km/h并且目标车辆的行驶速度为60km/h，则曲线管理单元337可将新的燃料效率提高目标速度曲线设定为Vnew_calc_0＝Vold_calc(t)-20。新设定的目标速度曲线可被传送到行驶管理单元333，行驶管理单元333可根据新设定的目标速度曲线来管理行驶。
然而，在该方法中设定新的燃料效率提高目标速度曲线的情况下，需要确定是否能够保持预设的最小间隔距离或最小时间间隔。如果不能，则需要行驶管理单元333执行包括人为减速区段的速度变化。
更具体地，当主体车辆以新的目标速度曲线行驶时，为了防止主体车辆与目标车辆之间的碰撞，主体车辆和目标车辆之间的距离应满足预设的允许最小距离Dmin或预设的允许时间间隔τ分钟。这里，允许的最小距离Dmin可为Dmin＝τ分钟×E(V)。这里，E(V)可为在时间间隔τ分钟期间主体车辆的行驶速度的平均值。在此情况下，如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离等于或大于通过下面的等式计算出的Ds，则当主体车辆以新的目标速度曲线行驶时，主体车辆与目标车辆之间的最小距离变得大于Dmin以防止碰撞。也就是说，Ds可指的是在遵循新的目标速度曲线期间用于防止目标车辆和主体车辆之间的碰撞的最小距离，并且可通过以下等式计算。
[0001] Ds＝Dmin+|min(△d)|这里，min(A)指的是A的最小值，以及|B|指的是B的绝对值。此外，△d为主体车辆与目标车辆之间的相对距离变化，并且可通过如下等式将目标车辆行驶速度Vtarget与新设定的目标速度曲线Vnew_calc_0(t)之间的差积分来计算。
Δd＝∫(Vtarget-Vnew_calc_0(t))dt
参考上述等式，min(△d)可为通过主体车辆和目标车辆之间的速度差而变窄的最大距离。
因此，如果目标车辆与主体车辆之间的当前车间距离小于Ds，则当以新设定的目标速度曲线执行行驶时，存在碰撞的可能性，并因此可能另外需要包括用于确保Ds的人为减速区段的速度变化。
图7为示出根据本发明的实施例的在执行减速后设定新的目标速度曲线以保持预设的最小车间距离或最小时间间隔的示例的示意图。
参考图7，在执行行驶以遵循曲线管理单元337设定为新目标速度曲线的Vnew_calc_0(t)的情况下，确定不能保持预设的最小车间距离或最小时间间隔，并因此需要执行额外的减速。
额外减速可通过主制动器(摩擦制动器)或辅助减速装置来执行。这里，辅助减速可指的是除了主制动器(摩擦制动器)之外还可以使车辆减速的某种装置，并且可包括诸如燃料切断、发动机制动、辅助制动(减速器或排气制动)、以及动能滑行(空挡状态)的所有装置，与使用主制动器的情况相比，辅助减速能够使燃料效率提高并使车辆减速。
根据减速方法，用于计算由行驶管理单元333设定的减速区段的速度Vdecel(t)的方法可彼此不同。在本发明的实施例中，当使用诸如燃料切断的辅助减速装置执行减速时，根据各个时间的速度Vdecel(t)可计算如下。
Vdecel(t)＝∫aFuelcutdt+Vcurrent
这里，aFuelcut指的是在执行辅助减速装置的情况下的车辆加速度(减速具有负(-)值)，以及Vcurrent表示主体车辆的当前速度。
但是，如果所计算出的Vdecel(t)低于CACC系统中预设的最小速度Vlow_limit，则Vdecel(t)可被设定为最小速度。这里，作为最小速度，可使用等于或大于能够将CACC系统的状态从激活状态600改变为待机状态500的第一速度的值。
如果如上所述执行人为减速，则可在减速期间如图7所示确保与目标车辆的边际距离(710)。在确保边际距离之后，行驶管理单元333可请求曲线管理单元337生成新的目标速度曲线，并且曲线管理单元337可根据请求生成新的目标速度曲线Vnew_calc_t(t)。行驶管理单元333可根据新的目标速度曲线来计算行驶期间的行驶成本，保持驾驶期间和当前速度的行驶成本，并且可使用具有低的行驶成本的行驶方法来控制主体车辆的行驶速度。这里，行驶成本可指的是考虑到包括车辆行驶所需的燃料消耗量的所有经济消耗因素来计算的成本。
在实施例中，行驶管理单元333可计算在行驶时保持当前速度的情况下的行驶成本Cc和在根据新的目标速度曲线Vnew_calc_t(t)行驶的情况下的行驶成本Ccontrol，并且可将所计算的行驶成本相互比较。如果Ccontrol小于Cc，则行驶管理单元可另外将CACC系统300中预设的最小速度Vlow_limit与主体车辆的当前行驶速度Vc进行比较，并且如果当前行驶速度Vc高于最小速度Vlow_limit，则行驶管理单元可通过辅助减速装置执行减速来确保等于或长于Ds的距离。如果当前行驶速度Vc低于最小速度Vlow_limit，则行驶管理单元333可根据最小速度Vlow_limit来保持行驶。
与此不同，如果Cc小于Ccontrol，则行驶管理单元可将车辆的当前速度与目标车辆的行驶速度Vtarget进行比较，并且可考虑目标车辆的行驶速度、主体车辆的当前行驶速度、主体车辆中预设的最小速度、通过辅助减速装置直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dcruise、通过制动器制动直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dbrake、以及根据减速方法的距离余量M1和M2来设定车辆的行驶速度。
更优选地，如果车辆的当前速度低于目标车辆的速度，则行驶管理单元可设定保持当前速度，而如果车辆的当前速度高于目标车辆的速度，则行驶管理单元可将距目标车辆的当前距离与求通过辅助减速装置通过主体车辆的减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离和根据减速方法的距离余量M1之和获得的值进行比较。
此外，如果求通过辅助减速装置通过主体车辆的减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离和根据减速方法的距离余量M1之和获得的值大于距目标车辆的当前距离，则行驶管理单元可将与目标车辆的当前距离与求通过制动器制动达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dbrake和根据减速方法的距离余量M2之和获得的值进行比较。这里，距离Dbrake可包括在CACC系统中设定的最小间隔距离Dmin。也就是说，距离Dbrake可由通过制动器制动达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dx和最小间隔距离Dmin之和来定义。
距离Dx具有总是小于通过辅助减速装置通过减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离的值，并且在此情况下，制动范围可在CACC系统中允许的制动范围内。
图8为示出根据本发明的根据车间距离以及Cc和Ccontrol的成本大小的主体车辆的行驶速度的示例的示意图。
参考图8，区段A对应于当前车间距离Dc1大于Dx的情况。在此情况下，由于确保了安全的车间距离，即使遵循当前目标速度曲线也不会发生与目标车辆的碰撞，所以可执行根据设定的目标速度曲线的行驶。
相反，区段B对应于当前车间距离Dc2小于Dx但是大于通过辅助减速装置达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dcruise和当使用辅助减速装置时的距离余量之和的情况，并且执行行驶以保持当前车辆速度。
这里，M1为由用户根据主体车辆与目标车辆之间的距离测量误差和CACC系统的速度控制误差设定的一定值，并且可被设定为等于或大于0的值。更优选地，M1可包括在出厂期间由车辆制造商设定的一定值。
Dcruise可指的是通过辅助减速装置减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离，并且可通过以下等式计算。
区段C对应于当前车间距离Dc3小于通过辅助减速装置通过减速直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget的距离Dcruise和根据辅助减速装置的距离余量M1之和的情况，并且公开了通过辅助减速装置执行减速的配置。此后，在区段D中，主体车辆的行驶速度可等于目标车辆的行驶速度Vtarget，以便保持当前的车间距离。
如上所述，Dc1、Dc2和Dc3为在不同的确定时间点给出的表示当前车间距离的一定量，并且可在各个时间点执行连续的距离确定。
图9为示出根据本发明的实施例的在主体车辆以比目标车辆行驶速度更高的速度恒速行驶的情况下在主体车辆与目标车辆之间的车间距离的变化的示意图。
参考图9，区段A1为主体车辆在行驶中保持当前行驶速度的区段。在区段A1中，目标车辆以当前行驶速度恒速行驶，并因此减小与目标车辆的车间距离。区段B1对应于当前车间距离Dc1小于Dcruise和M1之和并且大于Dbrake和M2之和的情况。在区段B1中，通过使用辅助减速装置减速，相对速度降低，因此与区段A1相比，车间距离减小的斜率变得更低。
这里，M2为考虑到在执行制动时能够向驾驶员提供舒适的制动力的减速设定的值，并且可由用户或车辆出厂时考虑到车速误差和在CACC系统中设定的制动力而可选地设定。
更优选地，设定M2可考虑到能够使驾驶员感觉到平稳制动的减速值来设定，并且平稳制动的减速度可被设定在低于在CACC系统中设定的最大减速度的范围内。
根据制动的距离余量M2可具有小于根据辅助减速装置的距离余量M1的值的值，并且该值可为负值。
此外，值Dbrake+M2应被设定为始终小于值Dcruise+M1，并且根据制动的减速距离和距离余量M2之和应小于通过辅助减速装置的减速距离和距离余量M1之和。
区段C1可为需要紧急制动的区段，并且可根据潜在感兴趣车辆的突然闯入或目标车辆的减速而发生。在区段C1中，当前车间距离Dc2变得小于Dbrake和根据制动的距离余量M2之和，并在此情况下，可使用制动器来执行主体车辆的制动。
在图9所示的曲线图中，区段B1和C1被配置为通过将确定期间的当前车间距离与车间距离和在主体车辆以比目标车辆的速度高的正常速度行驶的条件下通过辅助减速装置直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离之和来控制主体车辆的行驶。
图10为示出Dcruise、Dbrake、M1和M2之间的距离关系的示意图。
参考图10，在本发明的实施例中，公开了通过求辅助减速装置(在图10的示例中燃料切断)执行减速的距离Dfuelcut和在CACC系统中设定的最小距离Dmin之和获得的距离Dcruise。图10示出了执行作为辅助减速装置的燃料切断的开始时间1010，并且另外示出了在Dbrake(其包括根据制动力执行减速直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dx以及在CACC系统中设定的减速度)的范围内执行制动的时间1020。
M1为在通过辅助减速装置执行减速的情况下的距离余量，并且可由用户考虑针对目标车辆的速度误差和距离测量误差来设定。M2为执行制动过程中的距离余量，并且可与测量和设置误差相对应。
如图10所示，Dfuelcut具有物理上大于Dx和Dmin的值的值，以及Dcruise的值也大于Dbrake的值。
图11为根据本发明的实施例，如果存在目标车辆，用于使用目标速度曲线提高CACC系统的燃料效率的控制方法的流程图。
在根据本发明的CACC系统的情况下，确定是否开始CACC系统的操作(S10)。如果CACC系统不工作，则不执行速度控制(S50)，而如果CACC系统工作，则可基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径来设定目标速度曲线(S20)。作为示例，在CACC系统从关闭状态400变换为待机状态500的情况下，可设定目标速度曲线。目标速度曲线可基于由用户设定的路径信息基于用户考虑到存储在控制单元中的道路等级、曲率和倾斜度来设定的目标速度来设定。
如上所述，在设定了目标速度曲线之后，确定是否存在目标车辆(S30)。如果不存在目标车辆，则根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶(S60)。如果存在目标车辆，则可执行将目标车辆与主体车辆之间的当前车间距离Dc与即使在主体车辆根据目标速度曲线行驶的情况下也可以防止与目标车辆碰撞的最小距离Ds进行比较的处理(S40)。
作为比较结果，如果Dc大于Ds，则根据在S20设定的目标速度曲线来控制行驶(S60)，而如果Dc小于Ds，则可执行燃料效率行驶(S100)。
燃料效率行驶可考虑在减速后保持经减速的当前速度，使得Ds变得小于Dc的行驶的情况下的行驶成本Cc、在根据基于经减速的当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol、目标车辆速度、主体车辆的当前速度、主体车辆中设定的最小行驶速度、在没有释放CACC系统的情况下通过辅助减速装置达到目标车辆的速度Vtarget所需的距离以及根据减速方法的距离余量来执行。
图12为示出根据本发明的实施例的用于执行燃料效率行驶的控制方法的流程图。
为了执行燃料效率行驶，CACC系统比较在恒速行驶的情况下以保持主体车辆减速后的当前速度使得Ds变得小于Dc的行驶成本Cc与在根据基于经减速的当前速度生成的新的目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol(S110)。
在此情况下，如果Cc大于Ccontrol，则CACC系统将主体车辆的当前速度与在CACC系统中设定的最小速度Vlow_limit进行比较(S111)。
如果主体车辆的当前速度高于最小速度，则CACC系统工作以通过辅助减速装置使主体车辆减速(S112)，而如果主体车辆的当前速度低于最小速度，则CACC系统工作以最小速度行驶主体车辆(S123)。
与此不同，如果Cc小于Ccontrol，则CACC系统将主体车辆的当前速度与目标车辆的速度进行比较(S120)。如果主体车辆的当前速度低于目标车辆的速度，则CACC系统通过保持当前速度来行驶主体车辆(S121)，而如果主体车辆的当前速度高于目标车辆的速度，则CACC系统将主体车辆和目标车辆之间的当前距离Dc2与通过辅助减速装置直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dcruise和辅助减速装置所需要的距离余量M1之和进行比较(S130)。如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2大于Dcruise和确定辅助减速装置的时间的距离余量M1之和，则CACC系统被设定为保持当前速度(S133)，而如果主体车辆与目标车辆之间的距离Dc2小于Dcruise和M1之和，则CACC系统将主体车辆与目标车辆之间的距离Dc2与通过制动器制动直到达到目标车辆的行驶速度所需的距离Dbrake和制动期间所需的距离余量M2之和进行比较(S131)。
如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2小于Dbrake和距离余量M2之和，则CACC系统通过制动器执行制动(S132)，而如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2大于Dbrake和距离余量M2之和，则CACC系统通过辅助减速装置执行减速。
如上所述，根据本发明，通过每一次应用上述逻辑来控制车辆以遵循最佳的燃料效率行驶曲线或速度，因此可以在恶劣交通条件下控制车辆以提高燃料效率。
另一方面，应理解，为便于说明，CACC在说明书中举例说明。CACC只是各种ADAS功能之一，并且根据本发明提出的CACC实施方案也可用于实现其他相关的ADAS功能。例如，根据本发明提出的方法甚至可用于实现以下ADAS功能之一或其组合：诸如CACC、ACC(自适应巡航控制)、LCDAS(车道改变判定辅助系统)、LDWS(车道偏离警告系统)、LKAS(车道保持援助系统)、RBDPS(道路边界离开防范系统，Road Boundary Departure Prevention System)、PDCMS(行人检测和碰撞减轻系统)、CSWS(曲线速度告警系统)、FVCWS(前方车辆碰撞告警系统)和LSF(低速跟随)。
在一或多个示例性实施例中，说明的功能可通过硬件、软件、固件或其某种组合来实现。在通过软件实现的情况下，这些功能可作为一或多个指令或代码被存储或发送到计算机可读介质上。计算机可读介质包括通信介质和计算机存储介质，计算机存储介质包括有助于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的特定介质。存储介质可为可由计算机访问的特定可用介质。例如但不限于，此计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或另一光盘存储、磁盘存储或另一磁存储装置，或者可由计算机访问的另一介质，并且可用于以指令或数据结构的形式传送或存储期望的程序代码。此外，某个连接可被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电或超高频率的无线技术从网站、服务器或另一远程源发送软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电或超高频的无线技术被包含在介质的定义中。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用盘(DVD)、软盘和蓝光盘。一般来说，通常磁盘磁性再现数据，而光盘通过激光光学再现数据。上述组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
在实施例由程序代码或代码段实现的情况下，应认识到代码段可指示程序、功能、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序命令的某些组合。代码段可通过传送和/或接收信息、数据、变元、参数或存储器内容来连接到另一代码段或硬件电路。信息、变元、参数和数据可使用包括存储器共享、消息传送、令牌传送和网络传输的某些适当方式来传送、发送或传输。另外，在一些方面，方法或算法的步骤和/或操作可作为机器可读介质和/或计算机可读介质上的一个、组合或一组代码和/或命令驻留，其可被集成为计算机程序的东西。
在软件实施方案的情况下，可通过执行上述功能的模块(例如，程序或功能)来实现上述技术。软件代码可被存储在存储器模块中，并且可由处理器执行。存储器单元可在处理器中或在处理器外部实现，并且在此情况下，存储器单元可通过本领域已知的各种手段可通信连接到处理器。
在硬件实施方案的情况下，处理单元可在专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行如上所述的功能的其他电子单元中的至少一者及其组合中实现。
如上所述，举例说明一或多个实施例。为了解释上述实施例，没有描述部件或方法的所有可能组合，但是本领域技术人员应认识到，各种实施例的许多附加组合和替换是可能的。
因此，上述实施例可包括在所附权利要求的真实含义和范围内的所有替代、修改和变化。此外，在说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和/或“由...组成”指的是除了所描述的部件、步骤、操作和/或装置之外，不排除存在或添加一或多个其他部件、步骤、操作和/或装置。
如本文所使用的，术语“估计”或“估算”是指通过事件和/或数据通常占用的一组观察结果来确定或估算系统、环境和/或用户状态的处理。该估算可用于识别特定情况或操作，并且可生成例如状态的概率分布。该估算可为概率，并且可基于对数据或事件的考虑来计算相应状态的概率分布。该估算可为用于从一组事件和/或数据构建上层事件的技术。此估算可估算来自一组观察事件和/或存储的事件数据的新事件或操作，无论事件在时间上是否紧密相关，以及事件和数据是否自一或多个事件和数据源。
此外，在本发明的说明书中使用的术语“部件”、“模块”或“系统”不限于此，而是可包括硬件、固件、硬件和软件组合、软件或计算机相关实体，诸如正在执行的软件。例如，部件不限于其名称，而是可为在处理器、处理器、对象、可执行的执行线程、程序和/或计算机上执行的进程。示例性地，在操作装置驱动的应用和操作装置可为部件。一或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，并且部件可被集中在一个计算机中和/或可分布在两个或更多个计算机之间。此外，此些部件可从存储各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可根据具有一或多个数据包的信号通过本地和/或远程进程相互通信(例如，来自本地系统的数据，分布式系统的另一个部件和/或通过网络，如互联网由信号与其他系统交互的某个部件)。
应理解，上述实施例为示例性的，以帮助容易理解本发明的内容，而不限制本发明的范围。因此，本发明的范围由所附权利要求限定，并且应解释为从所附权利要求及其等同概念的含义和范围导出的所有修正和修改落在本发明的范围内。
Δd＝∫(Vtarget-Vnew_calc_0(t))dt
参考上述等式，min(△d)可为通过主体车辆和目标车辆之间的速度差而变窄的最大距离。
因此，如果目标车辆与主体车辆之间的当前车间距离小于Ds，则当以新设定的目标速度曲线执行行驶时，存在碰撞的可能性，并因此可能另外需要包括用于确保Ds的人为减速区段的速度变化。
图7为示出根据本发明的实施例的在执行减速后设定新的目标速度曲线以保持预设的最小车间距离或最小时间间隔的示例的示意图。
参考图7，在执行行驶以遵循曲线管理单元337设定为新目标速度曲线的Vnew_calc_0(t)的情况下，确定不能保持预设的最小车间距离或最小时间间隔，并因此需要执行额外的减速。
额外减速可通过主制动器(摩擦制动器)或辅助减速装置来执行。这里，辅助减速可指的是除了主制动器(摩擦制动器)之外还可以使车辆减速的某种装置，并且可包括诸如燃料切断、发动机制动、辅助制动(减速器或排气制动)、以及动能滑行(空挡状态)的所有装置，与使用主制动器的情况相比，辅助减速能够使燃料效率提高并使车辆减速。
根据减速方法，用于计算由行驶管理单元333设定的减速区段的速度Vdecel(t)的方法可彼此不同。在本发明的实施例中，当使用诸如燃料切断的辅助减速装置执行减速时，根据各个时间的速度Vdecel(t)可计算如下。
Vdecel(t)＝∫aFuelcutdt+Vcurrent
这里，aFuelcut指的是在执行辅助减速装置的情况下的车辆加速度(减速具有负(-)值)，以及Vcurrent表示主体车辆的当前速度。
但是，如果所计算出的Vdecel(t)低于CACC系统中预设的最小速度Vlow_limit，则Vdecel(t)可被设定为最小速度。这里，作为最小速度，可使用等于或大于能够将CACC系统的状态从激活状态600改变为待机状态500的第一速度的值。
如果如上所述执行人为减速，则可在减速期间如图7所示确保与目标车辆的边际距离(710)。在确保边际距离之后，行驶管理单元333可请求曲线管理单元337生成新的目标速度曲线，并且曲线管理单元337可根据请求生成新的目标速度曲线Vnew_calc_t(t)。行驶管理单元333可根据新的目标速度曲线来计算行驶期间的行驶成本，保持驾驶期间和当前速度的行驶成本，并且可使用具有低的行驶成本的行驶方法来控制主体车辆的行驶速度。这里，行驶成本可指的是考虑到包括车辆行驶所需的燃料消耗量的所有经济消耗因素来计算的成本。
在实施例中，行驶管理单元333可计算在行驶时保持当前速度的情况下的行驶成本Cc和在根据新的目标速度曲线Vnew_calc_t(t)行驶的情况下的行驶成本Ccontrol，并且可将所计算的行驶成本相互比较。如果Ccontrol小于Cc，则行驶管理单元可另外将CACC系统300中预设的最小速度Vlow_limit与主体车辆的当前行驶速度Vc进行比较，并且如果当前行驶速度Vc高于最小速度Vlow_limit，则行驶管理单元可通过辅助减速装置执行减速来确保等于或长于Ds的距离。如果当前行驶速度Vc低于最小速度Vlow_limit，则行驶管理单元333可根据最小速度Vlow_limit来保持行驶。
与此不同，如果Cc小于Ccontrol，则行驶管理单元可将车辆的当前速度与目标车辆的行驶速度Vtarget进行比较，并且可考虑目标车辆的行驶速度、主体车辆的当前行驶速度、主体车辆中预设的最小速度、通过辅助减速装置直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dcruise、通过制动器制动直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dbrake、以及根据减速方法的距离余量M1和M2来设定车辆的行驶速度。
更优选地，如果车辆的当前速度低于目标车辆的速度，则行驶管理单元可设定保持当前速度，而如果车辆的当前速度高于目标车辆的速度，则行驶管理单元可将距目标车辆的当前距离与求通过辅助减速装置通过主体车辆的减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离和根据减速方法的距离余量M1之和获得的值进行比较。
此外，如果求通过辅助减速装置通过主体车辆的减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离和根据减速方法的距离余量M1之和获得的值大于距目标车辆的当前距离，则行驶管理单元可将与目标车辆的当前距离与求通过制动器制动达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dbrake和根据减速方法的距离余量M2之和获得的值进行比较。这里，距离Dbrake可包括在CACC系统中设定的最小间隔距离Dmin。也就是说，距离Dbrake可由通过制动器制动达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dx和最小间隔距离Dmin之和来定义。
距离Dx具有总是小于通过辅助减速装置通过减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离的值，并且在此情况下，制动范围可在CACC系统中允许的制动范围内。
图8为示出根据本发明的根据车间距离以及Cc和Ccontrol的成本大小的主体车辆的行驶速度的示例的示意图。
参考图8，区段A对应于当前车间距离Dc1大于Dx的情况。在此情况下，由于确保了安全的车间距离，即使遵循当前目标速度曲线也不会发生与目标车辆的碰撞，所以可执行根据设定的目标速度曲线的行驶。
相反，区段B对应于当前车间距离Dc2小于Dx但是大于通过辅助减速装置达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dcruise和当使用辅助减速装置时的距离余量之和的情况，并且执行行驶以保持当前车辆速度。
这里，M1为由用户根据主体车辆与目标车辆之间的距离测量误差和CACC系统的速度控制误差设定的一定值，并且可被设定为等于或大于0的值。更优选地，M1可包括在出厂期间由车辆制造商设定的一定值。
Dcruise可指的是通过辅助减速装置减速达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离，并且可通过以下等式计算。
区段C对应于当前车间距离Dc3小于通过辅助减速装置通过减速直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget的距离Dcruise和根据辅助减速装置的距离余量M1之和的情况，并且公开了通过辅助减速装置执行减速的配置。此后，在区段D中，主体车辆的行驶速度可等于目标车辆的行驶速度Vtarget，以便保持当前的车间距离。
如上所述，Dc1、Dc2和Dc3为在不同的确定时间点给出的表示当前车间距离的一定量，并且可在各个时间点执行连续的距离确定。
图9为示出根据本发明的实施例的在主体车辆以比目标车辆行驶速度更高的速度恒速行驶的情况下在主体车辆与目标车辆之间的车间距离的变化的示意图。
参考图9，区段A1为主体车辆在行驶中保持当前行驶速度的区段。在区段A1中，目标车辆以当前行驶速度恒速行驶，并因此减小与目标车辆的车间距离。区段B1对应于当前车间距离Dc1小于Dcruise和M1之和并且大于Dbrake和M2之和的情况。在区段B1中，通过使用辅助减速装置减速，相对速度降低，因此与区段A1相比，车间距离减小的斜率变得更低。
这里，M2为考虑到在执行制动时能够向驾驶员提供舒适的制动力的减速设定的值，并且可由用户或车辆出厂时考虑到车速误差和在CACC系统中设定的制动力而可选地设定。
更优选地，设定M2可考虑到能够使驾驶员感觉到平稳制动的减速值来设定，并且平稳制动的减速度可被设定在低于在CACC系统中设定的最大减速度的范围内。
根据制动的距离余量M2可具有小于根据辅助减速装置的距离余量M1的值的值，并且该值可为负值。
此外，值Dbrake+M2应被设定为始终小于值Dcruise+M1，并且根据制动的减速距离和距离余量M2之和应小于通过辅助减速装置的减速距离和距离余量M1之和。
区段C1可为需要紧急制动的区段，并且可根据潜在感兴趣车辆的突然闯入或目标车辆的减速而发生。在区段C1中，当前车间距离Dc2变得小于Dbrake和根据制动的距离余量M2之和，并在此情况下，可使用制动器来执行主体车辆的制动。
在图9所示的曲线图中，区段B1和C1被配置为通过将确定期间的当前车间距离与车间距离和在主体车辆以比目标车辆的速度高的正常速度行驶的条件下通过辅助减速装置直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离之和来控制主体车辆的行驶。
图10为示出Dcruise、Dbrake、M1和M2之间的距离关系的示意图。
参考图10，在本发明的实施例中，公开了通过求辅助减速装置(在图10的示例中燃料切断)执行减速的距离Dfuelcut和在CACC系统中设定的最小距离Dmin之和获得的距离Dcruise。图10示出了执行作为辅助减速装置的燃料切断的开始时间1010，并且另外示出了在Dbrake(其包括根据制动力执行减速直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dx以及在CACC系统中设定的减速度)的范围内执行制动的时间1020。
M1为在通过辅助减速装置执行减速的情况下的距离余量，并且可由用户考虑针对目标车辆的速度误差和距离测量误差来设定。M2为执行制动过程中的距离余量，并且可与测量和设置误差相对应。
如图10所示，Dfuelcut具有物理上大于Dx和Dmin的值的值，以及Dcruise的值也大于Dbrake的值。
图11为根据本发明的实施例，如果存在目标车辆，用于使用目标速度曲线提高CACC系统的燃料效率的控制方法的流程图。
在根据本发明的CACC系统的情况下，确定是否开始CACC系统的操作(S10)。如果CACC系统不工作，则不执行速度控制(S50)，而如果CACC系统工作，则可基于主体车辆的目标速度和预期行驶路径来设定目标速度曲线(S20)。作为示例，在CACC系统从关闭状态400变换为待机状态500的情况下，可设定目标速度曲线。目标速度曲线可基于由用户设定的路径信息基于用户考虑到存储在控制单元中的道路等级、曲率和倾斜度来设定的目标速度来设定。
如上所述，在设定了目标速度曲线之后，确定是否存在目标车辆(S30)。如果不存在目标车辆，则根据所设定的目标速度曲线来控制主体车辆的行驶(S60)。如果存在目标车辆，则可执行将目标车辆与主体车辆之间的当前车间距离Dc与即使在主体车辆根据目标速度曲线行驶的情况下也可以防止与目标车辆碰撞的最小距离Ds进行比较的处理(S40)。
作为比较结果，如果Dc大于Ds，则根据在S20设定的目标速度曲线来控制行驶(S60)，而如果Dc小于Ds，则可执行燃料效率行驶(S100)。
燃料效率行驶可考虑在减速后保持经减速的当前速度，使得Ds变得小于Dc的行驶的情况下的行驶成本Cc、在根据基于经减速的当前速度所生成的新目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol、目标车辆速度、主体车辆的当前速度、主体车辆中设定的最小行驶速度、在没有释放CACC系统的情况下通过辅助减速装置达到目标车辆的速度Vtarget所需的距离以及根据减速方法的距离余量来执行。
图12为示出根据本发明的实施例的用于执行燃料效率行驶的控制方法的流程图。
为了执行燃料效率行驶，CACC系统比较在恒速行驶的情况下以保持主体车辆减速后的当前速度使得Ds变得小于Dc的行驶成本Cc与在根据基于经减速的当前速度生成的新的目标速度曲线行驶的情况下的行驶成本Ccontrol(S110)。
在此情况下，如果Cc大于Ccontrol，则CACC系统将主体车辆的当前速度与在CACC系统中设定的最小速度Vlow_limit进行比较(S111)。
如果主体车辆的当前速度高于最小速度，则CACC系统工作以通过辅助减速装置使主体车辆减速(S112)，而如果主体车辆的当前速度低于最小速度，则CACC系统工作以最小速度行驶主体车辆(S123)。
与此不同，如果Cc小于Ccontrol，则CACC系统将主体车辆的当前速度与目标车辆的速度进行比较(S120)。如果主体车辆的当前速度低于目标车辆的速度，则CACC系统通过保持当前速度来行驶主体车辆(S121)，而如果主体车辆的当前速度高于目标车辆的速度，则CACC系统将主体车辆和目标车辆之间的当前距离Dc2与通过辅助减速装置直到达到目标车辆的行驶速度Vtarget所需的距离Dcruise和辅助减速装置所需要的距离余量M1之和进行比较(S130)。如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2大于Dcruise和确定辅助减速装置的时间的距离余量M1之和，则CACC系统被设定为保持当前速度(S133)，而如果主体车辆与目标车辆之间的距离Dc2小于Dcruise和M1之和，则CACC系统将主体车辆与目标车辆之间的距离Dc2与通过制动器制动直到达到目标车辆的行驶速度所需的距离Dbrake和制动期间所需的距离余量M2之和进行比较(S131)。
如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2小于Dbrake和距离余量M2之和，则CACC系统通过制动器执行制动(S132)，而如果主体车辆与目标车辆之间的当前距离Dc2大于Dbrake和距离余量M2之和，则CACC系统通过辅助减速装置执行减速。
如上所述，根据本发明，通过每一次应用上述逻辑来控制车辆以遵循最佳的燃料效率行驶曲线或速度，因此可以在恶劣交通条件下控制车辆以提高燃料效率。
另一方面，应理解，为便于说明，CACC在说明书中举例说明。CACC只是各种ADAS功能之一，并且根据本发明提出的CACC实施方案也可用于实现其他相关的ADAS功能。例如，根据本发明提出的方法甚至可用于实现以下ADAS功能之一或其组合：诸如CACC、ACC(自适应巡航控制)、LCDAS(车道改变判定辅助系统)、LDWS(车道偏离警告系统)、LKAS(车道保持援助系统)、RBDPS(道路边界离开防范系统，Road Boundary Departure Prevention System)、PDCMS(行人检测和碰撞减轻系统)、CSWS(曲线速度告警系统)、FVCWS(前方车辆碰撞告警系统)和LSF(低速跟随)。
在一或多个示例性实施例中，说明的功能可通过硬件、软件、固件或其某种组合来实现。在通过软件实现的情况下，这些功能可作为一或多个指令或代码被存储或发送到计算机可读介质上。计算机可读介质包括通信介质和计算机存储介质，计算机存储介质包括有助于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的特定介质。存储介质可为可由计算机访问的特定可用介质。例如但不限于，此计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或另一光盘存储、磁盘存储或另一磁存储装置，或者可由计算机访问的另一介质，并且可用于以指令或数据结构的形式传送或存储期望的程序代码。此外，某个连接可被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电或超高频率的无线技术从网站、服务器或另一远程源发送软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电或超高频的无线技术被包含在介质的定义中。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用盘(DVD)、软盘和蓝光盘。一般来说，通常磁盘磁性再现数据，而光盘通过激光光学再现数据。上述组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
在实施例由程序代码或代码段实现的情况下，应认识到代码段可指示程序、功能、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序命令的某些组合。代码段可通过传送和/或接收信息、数据、变元、参数或存储器内容来连接到另一代码段或硬件电路。信息、变元、参数和数据可使用包括存储器共享、消息传送、令牌传送和网络传输的某些适当方式来传送、发送或传输。另外，在一些方面，方法或算法的步骤和/或操作可作为机器可读介质和/或计算机可读介质上的一个、组合或一组代码和/或命令驻留，其可被集成为计算机程序的东西。
在软件实施方案的情况下，可通过执行上述功能的模块(例如，程序或功能)来实现上述技术。软件代码可被存储在存储器模块中，并且可由处理器执行。存储器单元可在处理器中或在处理器外部实现，并且在此情况下，存储器单元可通过本领域已知的各种手段可通信连接到处理器。
在硬件实施方案的情况下，处理单元可在专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行如上所述的功能的其他电子单元中的至少一者及其组合中实现。
如上所述，举例说明一或多个实施例。为了解释上述实施例，没有描述部件或方法的所有可能组合，但是本领域技术人员应认识到，各种实施例的许多附加组合和替换是可能的。
因此，上述实施例可包括在所附权利要求的真实含义和范围内的所有替代、修改和变化。此外，在说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和/或“由...组成”指的是除了所描述的部件、步骤、操作和/或装置之外，不排除存在或添加一或多个其他部件、步骤、操作和/或装置。
如本文所使用的，术语“估计”或“估算”是指通过事件和/或数据通常占用的一组观察结果来确定或估算系统、环境和/或用户状态的处理。该估算可用于识别特定情况或操作，并且可生成例如状态的概率分布。该估算可为概率，并且可基于对数据或事件的考虑来计算相应状态的概率分布。该估算可为用于从一组事件和/或数据构建上层事件的技术。此估算可估算来自一组观察事件和/或存储的事件数据的新事件或操作，无论事件在时间上是否紧密相关，以及事件和数据是否自一或多个事件和数据源。
此外，在本发明的说明书中使用的术语“部件”、“模块”或“系统”不限于此，而是可包括硬件、固件、硬件和软件组合、软件或计算机相关实体，诸如正在执行的软件。例如，部件不限于其名称，而是可为在处理器、处理器、对象、可执行的执行线程、程序和/或计算机上执行的进程。示例性地，在操作装置驱动的应用和操作装置可为部件。一或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，并且部件可被集中在一个计算机中和/或可分布在两个或更多个计算机之间。此外，此些部件可从存储各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可根据具有一或多个数据包的信号通过本地和/或远程进程相互通信(例如，来自本地系统的数据，分布式系统的另一个部件和/或通过网络，如互联网由信号与其他系统交互的某个部件)。
应理解，上述实施例为示例性的，以帮助容易理解本发明的内容，而不限制本发明的范围。因此，本发明的范围由所附权利要求限定，并且应解释为从所附权利要求及其等同概念的含义和范围导出的所有修正和修改落在本发明的范围内。
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