使用参数化驱动器模型的控制系统和方法与流程

使用参数化驱动器模型的控制系统和方法
1.政府支持本发明是在美国能源部授予的基金号de
‑
ar0000790的政府资助下完成的。政府在这项发明中的拥有一定的权利。
2.引言本节中提供的信息旨在概括介绍本公开的背景的目的。在本节中描述的范围内，当前命名的发明人的工作，以及在提交时在其他方面可能不符合现有技术的描述方面，既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。
技术领域
3.本公开涉及车辆控制系统和方法，并且更特别地，涉及用于产生目标车速轮廓的系统和方法。


背景技术：

4.车辆包括一个或多个扭矩产生装置，诸如内燃发动机和/或电动马达。车辆的乘客乘坐在车辆的乘客舱（或乘客隔间）内。
5.自主驾驶系统完全独立于人类驾驶员驾驶车辆。例如，自主驾驶系统独立于驾驶员控制车辆的加速、制动和转向系统。
6.半自主驾驶系统部分独立于人类驾驶员驾驶车辆。例如，半自主驾驶系统可以独立于驾驶员控制转向系统，同时依靠驾驶员设定用于半自主驾驶系统通过控制加速和制动系统来实现的目标速度。


技术实现要素：

7.在一个特征中，车辆的控制系统包括：目标速度模块，其被配置成使用参数化驾驶员模型并基于第一驾驶员参数、第二驾驶员参数和车辆参数来确定针对未来预定时间段的目标车速轨迹；驾驶员参数模块，其被配置成基于车辆前方预定距离内的条件来确定第一驾驶员参数；以及控制模块，其被配置成基于目标车速轨迹和当前车速来调整车辆的至少一个致动器。
8.在进一步的特征中，摄像机被配置成捕获车辆前方视野（fov）内的图像，并且驾驶员参数模块被配置成基于由摄像机捕获的至少一个图像来确定第一驾驶员参数。
9.在进一步的特征中，第二驱动器参数是存储在存储器中的预定固定值。
10.在进一步的特征中，条件模块被配置成从远离车辆的数据源无线地获得条件中的至少一个。
11.在进一步的特征中，条件包括车辆前方预定距离内的道路速度限制。
12.在进一步的特征中，条件包括车辆前方预定距离内的道路坡度。
13.在进一步的特征中，条件包括车辆前方预定距离内的道路曲率。
14.在进一步的特征中，条件包括车辆前方预定距离内的交通信号的位置和车辆与交
通信号之间的距离中的一者。
15.在进一步的特征中，条件包括车辆前方预定距离内的车速。
16.在进一步的特征中，条件包括车辆和车辆前方预定距离内的车辆之间的距离。
17.在进一步的特征中，条件包括：车辆前方预定距离内的道路速度限制；车辆前方预定距离内的道路坡度；车辆前方预定距离内的道路曲率；车辆前方预定距离内的交通信号的位置和车辆与交通信号之间的距离中的一者；车辆前方预定距离内的另一车辆的速度；以及该车辆和该车辆前方预定距离内的另一车辆之间的距离。
18.在进一步的特征中，车辆参数包括车辆质量。
19.在进一步的特征中，车辆参数包括车辆变速器的当前传动比。
20.在进一步的特征中，车辆参数包括车辆的扭矩限制。
21.在进一步的特征中，车辆参数包括车辆的加速度限制。
22.在进一步的特征中：驾驶员参数模块被配置成基于车辆前方预定距离内的条件来确定第一驾驶员参数的可能集合；并且目标速度模块被配置成：分别基于可能的集合确定可能的集合的成本值；选择可能集合中的具有最低成本值的一者；以及使用参数化驾驶员模型，基于第一驾驶员参数的可能集合中的所选一者、第二驾驶员参数和车辆参数，确定针对未来预定时间段的目标车速轨迹。
23.在进一步的特征中，预定时间段大于零秒。
24.在进一步的特征中，第二驾驶员参数是基于条件和驾驶员偏好中的至少一者来调整和选择中的至少一个。
25.在进一步的特征中，控制模块被配置成基于当前车速和目标车速轨迹，选择性地调整以下至少各项中的一者：节气门的开度；到发动机的燃料喷射；和发动机的火花正时。
26.在一个特征中，一种用于车辆的控制方法包括：使用参数化驾驶员模型并基于第一驾驶员参数、第二驾驶员参数和车辆参数，确定针对未来预定时间段的目标车速轨迹；基于车辆前方预定距离内的条件来确定第一驾驶员参数；以及基于目标车速轨迹和当前车速调整车辆的至少一个致动器。
27.本发明提供了以下技术方案：1.一种车辆的控制系统，包括：目标速度模块，其被配置成使用参数化驾驶员模型并基于第一驾驶员参数、第二驾驶员参数和车辆参数，来确定针对未来预定时间段的目标车速轨迹；驾驶员参数模块，其被配置成基于车辆前方预定距离内的条件来确定第一驾驶员参数；以及控制模块，其被配置成基于所述目标车速轨迹和当前车速来调整所述车辆的至少一个致动器。
28.2.根据技术方案1所述的控制系统，进一步包括：摄像机，其被配置成捕获车辆前方视野（fov）内的图像，其中，所述驾驶员参数模块被配置成基于由所述摄像机捕获的至少一个图像来确定所述第一驾驶员参数。
29.3.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述第二驱动器参数是存储在存储器中的预定固定值。
30.4.根据技术方案1所述的控制系统，还包括条件模块，所述条件模块被配置成从远离所述车辆的数据源无线地获得所述条件中的至少一个。
31.5.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括车辆前方预定距离内的道路的速度限制。
32.6.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括车辆前方预定距离内的道路坡度。
33.7.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括车辆前方预定距离内的道路曲率。
34.8.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括车辆前方预定距离内的交通信号的位置和所述车辆与所述交通信号之间的距离中的一者。
35.9.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括车辆前方预定距离内的车辆的速度。
36.10.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括所述车辆和所述车辆前方预定距离内的车辆之间的距离。
37.11.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述条件包括：所述车辆前方预定距离内道路的速度限制；所述车辆前方预定距离内的道路坡度；所述车辆前方预定距离内的道路曲率；所述车辆前方预定距离内的交通信号的位置和所述车辆与所述交通信号之间的距离中的一者；在所述车辆前方预定距离内的另一车辆的速度；和所述车辆和所述车辆前方预定距离内的另一车辆之间的距离。
38.12.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述车辆参数包括车辆质量。
39.13.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述车辆参数包括车辆变速器的当前传动比。
40.14.根据技术方案1所述的控制系统，其中，车辆参数包括所述车辆的扭矩限制。
41.15.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述车辆参数包括所述车辆的加速度限制。
42.16.根据技术方案1所述的控制系统，其中：所述驾驶员参数模块被配置成基于所述车辆前方预定距离内的条件来确定第一驾驶员参数的可能集合；并且所述目标速度模块被配置成：分别基于所述可能集合确定针对所述可能集合的成本值；选择可能集合中的具有最低成本值的一者；并且基于所选择的第一驾驶员参数的可能集合中的所选一者、第二驾驶员参数和车辆参数来确定针对未来预定时间段的目标车速轨迹。
43.17.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述预定时间段大于零秒。
44.18.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述第二驾驶员参数是基于所述条件和驾驶员偏好中的至少一者来调整和选择中的至少一者。
45.19.根据技术方案1所述的控制系统，其中，所述控制模块被配置成基于当前车速和目标车速轨迹，选择性地调整以下各者中的至少一项：节气门开度；到发动机的燃料喷射；和发动机的火花正时。
46.20.一种用于车辆的控制方法，包括：使用参数化驾驶员模型并基于第一驾驶员参数、第二驾驶员参数和车辆参数，确定针对未来预定时间段的目标车速轨迹；基于车辆前方预定距离内的条件确定第一驾驶员参数；以及基于目标车速轨迹和当前车速调整所述车辆的至少一个致动器。
47.从详细描述、权利要求和附图中，本公开的另外的应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
48.通过详细描述和随附附图，将会更全面地理解本公开，其中：图1是示例车辆系统的功能框图；图2是示例车辆控制系统的功能框图；图3是描述确定车辆目标速度轨迹的示例方法的流程图；和图4包括成本对用于确定目标速度轨迹的各种参数的示例曲线图。
49.在附图中，附图标记可以重复使用来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
50.发动机控制模块可以基于驾驶员输入（诸如加速器踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入等）来控制发动机的致动器。例如，发动机控制模块可以控制发动机的燃料供给、发动机的火花正时、节气门的开度、进气门和排气门致动。
51.本技术涉及使用参数化驾驶员模型来基于第一驾驶员参数、第二驾驶员参数和车辆参数来确定目标车速轨迹。参数化驾驶员模型允许使用驾驶员参数的有限集合来重现针对车辆前方条件的驾驶行为。基于车辆周围（例如，前方）的条件来确定第一驾驶员参数，所述条件是诸如车辆前方道路的坡度、车辆前方道路的曲率、车辆前方交通灯的位置（或到车辆前方交通灯的距离）、车辆前方且紧接着该车辆的车辆的速度、车辆与该车辆前方且紧接着该车辆的车辆之间的距离以及车辆周围其他车辆的位置和速度。在车辆设计期间，针对不同的外部条件（诸如天气、温度等）校准（优化）第二驾驶员参数并存储第二驾驶员参数，并且可以由驾驶员或自动驾驶系统基于外部条件经由接口进行选择。
52.图1包括包含示例车辆系统的功能框图。车辆110包括车身112、发动机114、进气系统116、扭矩变换器118、变速器120、传动系统122、车轮124、摩擦制动器125、转向系统126和显示器128。发动机114燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆110的驱动扭矩。基于来自驱动控制模块（dcm）130的输入来控制由发动机114产生的驱动扭矩的量。由发动机114产生的驱动扭矩的量也可以基于一个或多个其他输入来控制，所述输入诸如是加速器踏板的位置、制动踏板的位置等。来自dcm 130的输入可以是从当前时间开始的针对下一个预定时间
段的目标车速轨迹。该预定时间段可以被校准并设置为x秒，其中x是大于0的数字。在各种实施方式中，x可以等于15。发动机114的扭矩输出可被控制以在预定时间段内将车速调整至目标车速轨迹。
53.如下文进一步讨论的，dcm 130使用参数化驾驶员模型（pdm）产生目标车速轨迹。dcm 130可以基于车辆参数（例如，质量、扭矩限制、档位、加速度限制、离线优化的驾驶员参数（例如，激进度（aggression）、到车辆110前方的车辆的最小时间段、非受迫制动参数和停止车辆110的时间段）和实时优化的驾驶员参数（例如，速度因子和到车辆10前面的车辆的前后两车时间间隔）来确定目标车速轨迹。dcm 130可以基于前瞻数据来确定实时优化的驾驶员参数。前瞻数据可以包括例如车辆前方预定距离内的速度限制、车辆前方预定距离内的道路坡度、车辆前方预定距离内的任何交通灯的位置、车辆前方预定距离内的道路曲率、车辆110前方的车速以及车辆110前方的车辆距离。
54.例如，dcm130可以基于由全球定位系统（gps）模块131（或全球导航卫星系统（gnss））提供的车辆的位置和航向、基于使用一个或多个外部摄像机129从远离车辆（例如，基于车辆110的位置和航向）的一个或多个源或者从车辆110附近的其他车辆和/或基础设施捕获的一个或多个图像来确定前瞻数据。dcm 130可以从远程源获得数据，例如，经由被配置成无线通信的收发器127，诸如经由蜂窝网络。来自其他车辆和/或基础设施的数据可以经由车辆对车辆（v2v）和/或车辆对基础设施（v2i）收发器123接收。例如，dcm 130可以通过在使用一个或多个摄像机129捕获的图像中捕获的速度限制标志上使用光学字符识别来获得速度限制。dcm 130可以基于车辆110的位置和航向附加地或替代地从远程源获得速度限制。gps模块131可以是车辆110上机载的（例如，车辆110的一部分）或gps模块131可以远离车辆110（例如，与车辆110分开）。gps 模块131包括用于与卫星系统通信的收发器。
55.空气通过进气系统116被吸入发动机114中。进气系统116包括进气歧管132和节气门134。节气门134可以包括具有可旋转叶片的蝶阀。基于目标车速轨迹，发动机控制模块（ecm）136控制节气门致动器模块137，并且节气门致动器模块137调节节气门134的开度以控制被吸入进气歧管132中的空气的量。
56.来自进气歧管132的空气被吸入发动机114的气缸中。虽然发动机114可以包括多个气缸，但是为了说明的目的，示出了单个代表性气缸138。仅作为示例，发动机114可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ecm 136可以停用一些气缸，这可以在某些发动机操作条件下提高燃料经济性。
57.发动机114可以使用四冲程循环操作。下面描述的四个冲程被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴140的每次旋转期间，四个冲程中的两个发生在气缸138内。因此，气缸138要经历全部四个冲程需要两次曲轴旋转。
58.在进气冲程期间，来自进气歧管132的空气通过进气门142被吸入气缸138中。ecm 136控制燃料致动器模块144，燃料致动器模块144调节由燃料喷射器146执行的燃料喷射以实现目标空气/燃料比。燃料可在中央位置处或多个位置处（诸如在每个气缸的进气门142附近）喷射到进气歧管132中。在各种实施方式中，燃料可以直接喷射到气缸中或者喷射到与气缸相关联的混合室中。燃料致动器模块144可以停止向停用的气缸喷射燃料。
59.喷射的燃料与空气混合，并在气缸138中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸138内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机114可以是压燃式发动机，在这种
情况下，气缸138中的压缩点燃空气/燃料混合物。替代地，发动机114可以是火花点火发动机，在这种情况下，火花致动器模块147基于来自ecm 136的信号激励火花塞148以在气缸138中产生火花，这点燃空气/燃料混合物。火花的正时可以相对于活塞处于其最高位置（称为上止点（tdc））处的时间来指定。
60.火花致动器模块147可以由火花正时信号控制，该信号指定在tdc之前或之后多久产生火花。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块147的操作可以与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块147可以停止向停用的气缸提供火花。
61.在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴140。燃烧冲程可以定义为活塞到达tdc的时间和活塞返回下止点（bdc）的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从bdc向上移动，并通过排气门150排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统152从车辆中排出。
62.进气门142可由进气凸轮轴154控制，而排气门150可由排气凸轮轴156控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴154）可以控制用于气缸138的多个进气门（包括进气门142）和/或可以控制多排气缸（包括气缸138）的进气门（包括进气门142）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴156）可以控制用于气缸138的多个排气门和/或可以控制多排气缸（包括气缸138）的排气门（包括排气门150）。
63.进气门142打开的时间可以通过进气凸轮相位器158相对于活塞tdc变化。排气门150打开的时间可以通过排气凸轮相位器160相对于活塞tdc改变。气门致动器模块162可以基于来自ecm 136的信号控制进气和排气凸轮相位器158、160。当实施时，可变气门升程也可以由气门致动器模块162控制。
64.气门致动器模块162可以通过禁止进气门142和/或排气门150的打开来停用气缸138。气门致动器模块162可以通过将进气门142与进气凸轮相位器158分离来禁止进气门142的打开。类似地，气门致动器模块162可以通过将排气门150与排气凸轮相位器160分离来禁止排气门150的打开。在各种实施方式中，气门致动器模块162可以使用除凸轮轴之外的装置（诸如电磁或电动液压致动器）来控制进气门142和/或排气门150。
65.ecm 136调整节气门134的位置、燃料喷射器146执行的燃料喷射的量和/或正时、火花塞148产生火花的正时和/或进气门142和排气门150打开的正时，以实现发动机114的目标扭矩输出。
66.ecm 136基于目标车速轨迹（针对一时间的目标车速）确定目标发动机扭矩（针对该时间）。
67.曲轴140处的扭矩输出通过扭矩变换器118、变速器120、传动系统122传递并传递到车轮124。传动系统122包括驱动轴164、差速器166和半轴168。扭矩变换器118、变速器120和差速器166使用传动比来调整发动机扭矩，以在半轴168处提供轴车轴扭矩。车轴扭矩旋转车轮124，这导致车辆110在向前或向后方向上加速。
68.摩擦制动器125安装到车轮124。当应用摩擦制动器125时，摩擦制动器125抵抗（减慢）车轮124的旋转。摩擦制动器125可以包括鼓式制动器和/或盘式制动器，并且可以包括电动液压致动器、机电致动器或另一种合适类型的致动器，当摩擦制动器125被应用时，该致动器将制动衬块压靠在制动盘和/或鼓上。制动致动器模块170基于制动踏板位置和/或来自dcm 130的信号来应用摩擦制动器125。摩擦制动器125可以以不同的水平独立地应用。
dcm 130可以应用摩擦制动器125，例如，以保持目标车速和/或保持车辆和车辆110前方的物体之间的至少预定距离。
69.转向系统126选择性地转动前车轮124，从而转动车辆110。转向系统126包括方向盘172、转向柱174、一个或多个转向连杆176和转向致动器178。驾驶员可以旋转方向盘172以向左或向右转动车辆110，或者输入向左或向右转动车辆110的请求。转向柱174联接到方向盘172，使得当方向盘172旋转时转向柱174旋转。转向柱174也可以联接到转向连杆176，使得转向柱174的旋转导致转向连杆176的平移。转向连杆176联接到前车轮124，使得转向连杆176的平移转动车轮124。
70.转向致动器178联接到转向连杆176，并平移转向连杆176，从而转动前车轮124。在各种实施方式中，转向致动器178可以是电动液压和/或机电致动器。在转向柱174联接到转向连杆176的实施方式中，诸如动力转向系统，转向致动器178可以减少驾驶员向左或向右转动车辆110必须施加的力的量。在各种实施方式中，转向柱174可以不联接到转向连杆176，并且转向致动器178可以独自平移转向连杆176。转向柱174没有联接到转向连杆176的转向系统可以被称为线控转向系统。
71.转向致动器模块180基于来自dcm 130的信号来调整转向致动器178的致动。dcm 130可以基于方向盘172的角度位置来控制转向致动器178。替代地，dcm 130可以自主地控制转向致动器178（例如，独立于方向盘72的角度位置）。例如，dcm 130可以控制转向致动器178以最小化车辆110的目标路径和车辆110的实际路径之间的差异，或者使车辆110在车道线之间居中。作为另一个示例，dcm 130可以控制转向致动器178以使车辆不接触位于车辆路径中的一个或多个目标。
72.一个或多个车轮速度传感器182安装到一个或多个车轮124，并分别测量车轮124的速度。例如，可以为每个车轮提供一个车轮速度传感器，并测量该车轮的车轮速度。
73.面向前方的摄像机184捕获车辆110前方的预定视野（fov）内的图像。面向前方的摄像机184可以位于例如车辆110的前面板中、车辆前挡风玻璃内侧的后视镜中或者另一个合适的位置处。
74.车辆110还可以包括一个或多个其他物体传感器。例如，面向侧面的摄像机186和187可以安装到车身112的左侧和右侧，并分别产生在车辆110的左侧和右侧的环境图像。面向侧面的摄像机186和187可以分别实施在车辆的左和右外侧后视镜下。车辆110还可以包括一个或多个其他类型的外部摄像机和传感器，诸如一个或多个雷达传感器、一个或多个声纳传感器、一个或多个光检测和测距（lidar）传感器和/或一个或多个其他摄像机。
75.加速度计可以安装到车身112（例如，车身的后部）并且测量车辆110的横向、纵向和/或竖直加速度。加速度计可以包括三轴加速度计、双轴加速度计和/或一个或多个单轴加速度计。在一个示例中，加速度计是测量车辆110的横向和纵向加速度的双轴加速度计。
76.方向盘角度传感器189测量方向盘172相对于预定位置的角度位置。预定位置可以对应于车辆应该（或确实）沿着车辆纵向轴线直线行驶的位置。方向盘角度传感器189可以安装到转向柱174，并且可以包括例如霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器测量设置在转向柱174内并且可旋转地联接到方向盘172的轴的角度位置。
77.变速器控制模块（tcm） 192基于车辆110的操作条件和预定的换档时间表来换档变速器120的档位。操作条件可包括车辆110的速度、车辆110的目标加速度和/或发动机114
的目标扭矩输出。tcm 192可以基于使用车轮速度传感器182测量的车轮速度来确定车速。例如，tcm 192可以基于车轮速度的平均值或车辆的从动（即，非驱动）车轮来确定车速。tcm 192可从dcm 130速度和/或ecm 136接收目标车辆加速度和/或目标发动机扭矩。ecm 136可与tcm 192通信，以协调变速器120中的换档。例如，ecm 136可以在换档期间降低发动机扭矩。
78.dcm 130可以调整车辆110的目标路径，例如，以将车辆110保持在车辆110正在其中行驶的车道的边界内，或者避开车辆110的当前路径中的一个或多个物体。在某些情况下，dcm 130可以经由显示器128输出信息，诸如通知驾驶员潜在的车道偏离。显示器128可以包括电子显示器（例如，触摸屏显示器），其在驾驶员的视野内并且可操作来显示灯、文本和/或图像。
79.虽然提供了包括内燃发动机的车辆的示例，但是本技术还可适用于既包括发动机也包括一个或多个电动马达的混合动力车辆、包括一个或多个电动马达并且不包括内燃发动机的电动车辆。本技术可适用于自主车辆、半自主车辆和非自主车辆。
80.图2包括示例车辆控制系统的功能框图。dcm 130确定针对下一个预定时间段（例如，x秒）的目标（车辆）速度轨迹204。目标速度轨迹204分别包括针对未来预定数量的时间的目标车速。预定数量对应于预定时间段乘以dcm 130更新目标速度轨迹204的速率（例如，每秒y次，其中y为大于等于2的整数）。
81.ecm 136基于目标速度轨迹204控制车辆的致动器208。例如，ecm 136可以致动一个或多个致动器208，以努力针对下一个（未来）时间将当前车速212朝向或调整到目标速度轨迹204的第一目标速度。车速212可以例如基于使用车轮速度传感器测量的一个或多个车轮速度来确定。
82.致动器208的示例包括节气门134（例如，开度），燃料喷射器146（例如，燃料质量、正时、停用）、火花塞（例如，火花正时、停用）、进气凸轮相位器158（例如，位置、持续时间、升程）、排气门相位器160（例如，位置、持续时间、升程）和/或车辆110的其他致动器。例如，当车速212小于第一目标车速时，ecm 136可增加节气门134的开度并增加燃料供给。当车速212大于第一目标车速时，ecm 136可减小节气门132的开度并减少燃料供给。当车速212大于第一目标车速时，制动控制模块206可增加摩擦制动器125的应用。当车速212小于第一目标车速时，制动控制模块206可减少摩擦制动器125的应用。虽然已经提供了调整致动器208和摩擦制动器125的示例，但是可以附加地或替代地进行一个或多个其他调整，以将车速212朝向或调整到第一速度，诸如再生制动、（进气和/或排气）凸轮定相、火花正时、燃料供给等。
83.目标速度模块216基于第一驾驶员参数（包括速度因子220和到位于车辆110前方的第一车辆的时间段224）、车辆参数228和第二驾驶员参数232来确定目标车速轨迹。位于车辆110前方的第一车辆可以指这样的车辆：其位于车辆110前方且紧挨着车辆110，使得在车辆110和第一车辆的当前车道中，没有其他车辆位于第一车辆和车辆110之间。在各种实施方式中，可能要求第一车辆在车辆110前方的预定距离内（例如，1公里）。车辆参数228包括车辆110的当前质量、车辆110的当前扭矩限制、变速器的当前传动比和车辆110的当前加速度限制。
84.驾驶员参数模块236可以确定车辆参数228。例如，驾驶员参数模块236可以基于车
辆的底盘高度和/或一个或多个其他合适的参数来确定当前质量。驾驶员参数模块236可以例如基于车辆110的当前转向角和/或一个或多个其他合适的参数来确定车辆110的当前扭矩限制。驾驶员参数模块236可以从tcm 192获得当前传动比。驾驶员参数模块236可以例如基于车速212和/或一个或多个其他合适的参数来确定车辆110的当前加速度限制。
85.第二驾驶员参数232可以是存储在车辆110的存储器中的预定（校准）值。第二驱动器参数232可以是固定值。第二驾驶员参数232包括例如激进度值、车辆110和位于车辆110前方的第一车辆之间的最小距离、非受迫制动参数以及停止车辆110的时间段。第二驾驶员参数232可以例如由驾驶员或自动驾驶系统针对不同的外部条件（包括天气、驾驶员偏好等）来改变或选择。
86.驾驶员参数模块236基于车辆110前方预定距离内的当前条件来确定第一驾驶员参数的可能集合。例如，当前条件可包括车辆110前方预定距离内的速度限制240、车辆110前方预定距离内的道路坡度244、车辆110前方预定距离内的一个或多个交通灯（如果有的话）的位置248。当前条件还可以包括车辆110前方预定距离内的道路曲率252、位于车辆110前方的第一车辆的速度256（第一车速）以及车辆110和第一车辆之间的距离260（第一车辆距离）。驾驶员参数模块236可以使用将一个或多个当前条件与第一驾驶员参数的可能集合关联的一个或多个等式和/或查找表来确定第一驾驶员参数。目标速度模块216选择第一驾驶员参数的可能集合中的一个来用于目标速度轨迹204的确定，如下文进一步讨论的。
87.条件模块264确定或获得当前条件。例如，条件模块264可以使用摄像机184提供的车辆110前方的图像268来确定当前条件。例如，条件模块264可以通过识别来自摄像机184的图像内的速度限制标志并使用ocr确定印在速度限制标志上的速度限制来确定速度限制240。替代地，条件模块264可以使用存储在车辆110中或远程源处的速度限制数据，基于车辆110的当前位置和航向来确定速度限制240。条件模块264可以使用来自摄像机184的一个或多个图像268来确定道路的坡度244和曲率252。条件模块264可以在来自摄像机184的一个或多个图像中例如使用物体识别（例如，加速鲁棒特征（surf）和/或尺度不变特征变换（sift）来确定一个或多个交通灯的位置248。条件模块264可以例如基于第一车辆在来自摄像机184的一个或多个图像268中的位置和由第一车辆占据的尺寸（例如，像素数量）来确定距离260。条件模块264可以例如基于距离260和车速212的变化来确定速度256。虽然提供了确定当前条件的示例方式，但是可以以其他方式确定当前条件。例如，速度256可以使用v2v通信或v2i通信来获得。距离260可以例如从v2i通信中获得。位置248可以例如从v2i通信中获得。虽然在图2的示例中提供了使用由摄像机184提供的车辆110前方的图像268的示例，但是条件模块264可以基于来自一个或多个其它信息源的信息来确定条件，所述信息源诸如是存储的地图数据库、经由网络的在线数据库访问、v2i通信、v2v通信、一个或多个雷达传感器、一个或多个lidar传感器、一个或多个超声波传感器等。
88.目标速度模块216可使用一个或多个函数和/或映射来确定目标速度轨迹204，所述函数和/或映射将第一驾驶员参数的所选集合、车辆参数228和第二驾驶员参数232与目标速度轨迹204关联。目标速度轨迹204的确定将在下面进一步讨论。
89.图3是描绘确定目标速度轨迹204和控制车辆致动器的示例方法的流程图。控制从304开始，其中目标速度模块216获得第二驾驶员参数232和车辆参数228。
90.在308，条件模块264确定或获得当前条件，包括速度限制240、坡度244、位置248
（如果有的话）、曲率252、第一车速256（如果有的话）和第一车辆距离260。在310，驾驶员参数模块236基于当前条件确定第一驾驶员参数的所有可能集合。每个集合包括基于当前条件确定的速度因子220和到第一车辆的时间段224。然而，并非所有可能的集合都是可行的。
91.在312，驾驶员参数模块236确定可能集合中的哪些是可行的。例如，当第一驾驶员参数的可能集合将会导致一个或多个操作参数在相关联的预定范围之外时，驾驶员参数模块236可以将该第一驾驶员参数的可能集合识别为不可行的。当第一驾驶员参数的集合将导致所有操作参数都在相关联的预定范围内时，驾驶员参数模块236可以将该第一驾驶员参数的可能集合识别为可行的。虽然提供了用于识别可行性的上述示例，但是可以以另一种合适的方式评估可能集合的可行性。在各种实施方式中，312可以省略。
92.在316，目标速度模块216选择第一驾驶员参数的（例如，可行的）集合中的一个。在320，目标速度模块216基于第一驾驶员参数的所选集合、车辆参数228和第二驾驶员参数232来确定与所选集合的使用相关联的成本。目标速度模块216可以使用将输入与成本值关联的一个或多个等式和/或查找表来确定成本。随着与第一驾驶员参数的所选集合的使用相关联的预测燃料消耗的增加，成本值可能增加，并且反之亦然。因此，可以预测产生较低成本值的所选集合，以与产生较高成本值的所选集合相比减少燃料消耗（并提高燃料效率）。
93.用于确定成本的示例等式是其中，g是某时间处的成本值，horizon是预定时间段，c
safety
是安全的标量成本，c
progress
是进程（progress）的标量成本，c
comfort
是舒适性的标量成本，并且c
fuel
是燃料消耗的标量成本。k是预定的（无量纲的）加权因子。目标速度模块216使用将第一驾驶员参数与标量成本关联的一个或多个等式或查找表，基于第一驾驶员参数的所选集合来确定标量成本。例如，标量成本c
safety
可以是净距离成本和制动距离成本的函数。目标速度模块216可以基于第一驾驶员参数的所选集合、车辆参数228和第二驾驶员参数232来确定净距离成本和净制动成本。净距离成本可能会不利地使车辆移动成过于靠近周围的车辆。然而，由于其没有考虑车辆的速度，所以基于两辆车辆之间的制动距离差的净制动成本被确定，以确保如果第一车辆突然用力制动，则仍然有足够的空间来避免与第一车辆碰撞。成本标量c
safety
可以被设置为净距离成本和净制动成本中的最大值（更大）一者。其他标量成本可以类似地确定。图4包括成本（净距离成本）404对净距离408的示例曲线图，以及成本（净制动成本）412对制动距离416的变化的示例曲线图。
94.在324，目标速度模块216在存储器中存储使用与第一驾驶员参数的所选集合相关联的第一驾驶员参数的所选集合的成本。在328，目标速度模块216确定是否第一驾驶员参数的所有的（例如，可能的或可行的）集合已经被选择并被用于确定相关联的成本值。如果328为假，则控制返回到316，并且选择第一驾驶员参数另一（不同的）集合来确定相关联的成本。如果328为真，则控制继续到332。
95.在332，目标速度模块216识别与存储在存储器中的最小（最低）成本相关联的第一驾驶员参数集合中的一个。所识别的第一驾驶员参数的集合将用于确定目标速度轨迹204。第一驾驶员参数的其它集合（具有较高的成本值）将不用于确定针对当前时间的目标速度
轨迹204。
96.在336，目标速度模块216使用参数化驾驶员模型，基于第一驾驶员参数的所识别的集合、车辆参数228和第二驾驶员参数232，确定针对预定时间段的目标速度轨迹204。参数化驾驶员模型可以具体实施为将第一驾驶员参数、车辆参数和第二驾驶员参数与目标速度关联的一个或多个等式和/或查找表。
97.用于确定目标速度轨迹204的示例方程是其中v(k 1)是当前时间(k)被评估之后的下一时间(k 1)处的目标车速，v(k)是时间k处的车速212，α
max
是最大车辆加速度，v
lim
是用于在无（或没有）交通流的情况下驾驶的预定车速，并且是s的函数，s是当车辆110停止时的最小距离，并且
훾
是速度因子220，s
min
是最小距离，并且如下所提供的确定，v是车速212，v
l
是第一车速256，s
l
是第一车辆距离260。s’min
是最小距离，并且如下所提供的确定，s
stop
是用于停止车辆110的距离，
훿
是激进度因子，
훿
stop
是非受迫制动参数，并且ts是在针对其计算目标速度轨迹204的预定时间（范围（horizon））内每个时间步长之间的时间段（图3的示例的循环）。
98.和其中，
훽
max
是针对舒适性的车辆最大减速度，t
gap,stop
是停止的时间段因子，s
o
是到第一辆车的最小距离，s
o,stop
是到下一次停止的最小距离（例如，对于交通灯）。对于k 1之后的下一时间（即，时间k 2），目标速度模块216使用上述等式中的针对时间k 1的值。目标速度模块216重复该确定，使得目标速度轨迹204包括针对下一个预定时间段内每一时间的目标速度。
99.在340，车辆110的一个或多个控制模块基于目标速度轨迹204控制车辆的一个或多个致动器。例如，控制模块可以调整致动器中的一个或多个，以朝着针对时间k 1（目标速度轨迹204中的第一目标车速）的目标速度调整车速212。例如，当车速212小于针对时间k 1的目标速度时，ecm 136可调整致动器208中的一个或多个并增加发动机114的扭矩输出。当车速212小于目标速度时，制动控制模块206可以附加地或替代地减少摩擦制动器125的应用和/或减少再生制动。当车速212大于目标速度时，ecm 136可调整致动器208中的一个或多个并降低发动机114的扭矩输出。附加地或替代地，制动控制模块206可以增加摩擦制动器125的应用和/或增加执行的再生制动。
100.虽然已经提供了调整车辆的致动器的示例，但是dcm 130可以附加地或替代地基于遵循目标速度轨迹204向车辆的驾驶员输出节省燃料的驾驶操纵。例如，可以通过在车辆110的显示器上显示、经由车辆110的一个或多个扬声器可听见地输出或者以另一种合适的方式输出节省燃料的驾驶操纵。
101.以上描述本质上仅是说明性的并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开
的广泛教导可以多种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真正范围不应该限制于此，因为当研究附图、说明书、和以下权利要求书之后其它修改将变得显而易见。应当理解的是，在方法内的一个或多个步骤可以不同次序（或同时）执行而不改变本公开的原理。另外，虽然以上将实施例中的每一者描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个均可在任何其它实施例的特征中实施和/或结合任何其它实施例的特征实施，即使该结合没有明确描述。换句话来说，所描述实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍保留在本公开的范围内。
102.元件之间的空间和功能关系（例如，模块、电路元件、半导体层等之间的关系）使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“邻近”、“紧挨着”、“在
……
顶部”、“上方”、“下方”和“设置”。除非明确描述为“直接的”，否则当在上述公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一和第二元件之间不存在其他介入元件的直接关系，但是也可以是在第一和第二元件之间存在一个或多个介入元件（在空间上抑或功能上）的间接关系。如在本文中使用的，短语a、b、和c中的至少一个应被解释为意味着使用非排它性逻辑“或”的逻辑（a或b或c），且不应被解释为意指“a中的至少一个、b中的至少一个、和c中的至少一个”。
103.在图中，由箭头指示的箭头方向大体表示说明所关注的信息（诸如数据或指令）的流。例如，当元件a和元件b交换各种信息，但从元件a传输到元件b的信息与图示相关时，则箭头可从元件a指向元件b。该单向箭头并不暗示不存在从元件b传输到元件a的其它信息。此外，对于从元件a发送到元件b的信息，元件b可向元件a发送该信息的请求或者该信息的接收确认。
104.在包括以下定义的本技术中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可指代以下项、是以下项的一部分、或包括以下项：专用集成电路（asic）；数字、模拟、或混合式模拟/数字离散电路；数字、模拟、或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（fpga）；执行代码的处理器电路（共享、专用或成组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或成组）；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上述中的一些或所有的组合，诸如在系统芯片中。
105.模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（lan）、因特网、广域网（wan）、或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能都可在经由接口电路连接的多个模块中分布。例如，多个模块可允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器（又称为远程服务器、或云服务器）模块可代表客户端模块完成某些功能。
106.如上文使用的，术语代码可包括软件、固件、和/或微代码，并且可指代程序、例程、功能、类别、数据结构、和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语成组处理器电路涵盖结合另外的处理器电路来执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的指代涵盖离散裸片上的多个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或上述的组合。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语成组存储器电路涵盖结合另外的存储器来存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
107.术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如在本文中使用的，术语计算机
可读介质并不涵盖（诸如在载波上）通过介质传播的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质可因此视为是有形且非暂时性的。非暂时性的有形计算机可读介质的非限制示例为：非易失性存储器电路（诸如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩码只读存储器电路）、易失性存储器电路（诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质（诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器）、以及光学存储介质（诸如cd、dvd、或蓝光光盘）。
108.在本技术中描述的设备和方法可部分地或完全地由专用计算机实施，该计算机是通过配置通用计算机以执行在计算机程序中体现的一个或多个特定功能而创建的。上文描述的功能框、流程图部件、和其它元件用作为软件规范，其可以通过本领域技术人员或程序员的常规作业而转译为计算机程序。
109.计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（bios）、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务、背景应用程序等。
110.计算机程序可包括：（i）待解析的描述性文本，诸如html（超文本标记语言）、xml（可扩展标记语言）、或json（javascript对象表示法），（ii）汇编代码，（iii）由编译器从源代码生成的目标代码，（iv）用于由解释器执行的源代码，（v）用于由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可使用来自以下语言的语法编写，所述语言包括：c、c 、c#、objective
‑
c、swift、haskell、go、sql、r、lisp、java
®
、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、javascript
®
、html5（超文本标记语言第五版）、ada、asp（动态服务器网页）、php（php：超文本预处理器）、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、flash
®
、visual basic
®
、lua、matlab、simulink、和python
®
。