CN108845570A - 基于链式结构的车辆编队控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于链式结构的车辆编队控制方法，车辆编队有K辆车，车辆编队中除第一辆车和最后一辆车外，其余车辆均满足以下条件：第i车辆与第i‑1车辆形成一小编队，在此小编队中，第i‑1车辆为第i车辆的头车，第i车辆为第i‑1车辆的跟车，2≤i≤K‑1；第i车辆同时还与第i+1车辆也形成一小编队，在此小编队中，第i车辆为第i+1车辆的头车，第i+1车辆为第i车辆的跟车；位于同一小编队的前车和后车的控制机制为：头车将本车的行驶速度、加速度、方向盘转角、横摆角度以及定位信息发送给跟车，跟车根据自身传感器所感知的信息及接收到的前车信息进行自动驾驶控制。本发明能够实现更加灵活、安全可靠的编队控制。
Description
技术领域
本发明属于车辆行驶控制技术领域，具体涉及一种基于链式结构的车辆编队控制方法。
背景技术
车辆列队行驶技术由于在降低油耗，减少驾驶员人力成本，提高驾驶安全性以及提高道路的通行能力上的突出优势，成为自动驾驶领域的研究热门。
车辆列队行驶技术通过更近的跟车距离，通常可以达到0.3～1秒的跟车时距，如果车辆以80Km/h行驶，则跟车距离约为6.6～22米。由于跟车距离很小，所以第一辆车产生破风效应，后面的跟车遇到的风的阻力变小，从而实现降低油耗的效果。另外，更小的跟车距离也能提高道路的通行能力，因为有更多的车辆可以在道路上行驶。
为了实现车辆列队行驶，需要基于V2V通信的编队控制技术保证车辆在较小跟车距离时的安全行驶。车辆列队行驶时会有车辆的加入和离开编队，这就需要编队控制技术能够安全灵活的控制编队行驶。
如图1所示，现有的车辆编队控制方法，将整个车队作为一个整体来决策和控制，这种方式的列队行驶方法灵活性较差，这种编队控制方法不适应通过云平台撮合车辆编队行驶；车队较长，实际道路环境非常复杂，导致整个车队控制与管理的难度增大；可靠性难以保证，一般由头车负责整个车队的编队控制计算、决策，运算压力大，如果头车出现问题会造成整个车队的运行失效；由于车队较长，距离增大，无线通信的可靠性降低，带来安全隐患。
因此，有必要开发一种新的基于链式结构的车辆编队控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于链式结构的车辆编队控制方法，能实现更加灵活、安全可靠的编队控制。
本发明所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，车辆编队有K辆车，位于车辆编队的第一辆车为人工驾驶模式或为自动驾驶模式，其余车辆均为自动驾驶模式；
第一辆车与第二辆车之间建立一个小编队，且第一辆车为第二辆的头车，第二辆车为第一辆车的跟车；
最后一辆车与倒数第二辆车之间建立一个小编队，且倒数第二辆车为最后一辆车的头车，最后一辆车为倒数第二辆车的跟车；
车辆编队中除第一辆车和最后一辆车外，其余车辆均满足以下条件：
第i车辆与第i-1车辆形成一小编队，在此小编队中，第i-1车辆为第i车辆的头车，第i车辆为第i-1车辆的跟车，2≤i≤K-1；
第i车辆同时还与第i+1车辆也形成一小编队，在此小编队中，第i车辆为第i+1车辆的头车，第i+1车辆为第i车辆的跟车；
位于同一小编队的前车和后车的控制机制为：头车将本车的行驶速度、加速度、方向盘转角、横摆角度以及定位信息发送给跟车，跟车根据自身传感器所感知的信息以及接收到的前车所发出的信息进行自动驾驶控制，保持与前车的安全跟车距离。
进一步，还包括车辆加入编队的控制机制：
若待加入车辆位于原车辆编队的前方，将待加入的车辆与原车辆编队中的第一辆车形成一个小编队，并作为原车辆编队中的第一辆车的头车；
若待加入车辆位于原车辆编队的后方，将待加入的车辆与原车辆编队中的最后一辆车形成一个小编队，并作为原车辆编队中的最后一辆车的跟车；
若新加入车辆在原车辆编队的中间，需插入原车辆编队时，首先选择要跟随的目标头车，目标头车同意加入后，目标头车协调现有跟车增大跟车距离，并把新加入车辆信息发给跟车，当新加入车辆切换到编队行驶的车道后，新加入车辆与目标头车建立一个小编队，同时目标头车原来的跟车将新加入车辆作为头车也建立一个小编队。
还包括车辆离开编队的控制机制：
若待离开车辆为原车辆编队的第一辆车时，解除第一辆车和第二辆车之间的小编队连接；
若待离开车辆为原车辆编队的最后一辆车时，解除最后一辆车与倒数第二辆之间的小编队连接；
若待离开车辆为第i车辆时，解除第i车辆与第i-1车辆，以及第i车辆与第i+1车辆之间的小编队连接，同时将原第i-1车辆与原第i+1车辆建立小编队连接。如果车辆编队的第一辆车离开时，仅需和第二辆车解除编队即可，不需要与其他车辆发生交互控制；如果车辆编队的最后一辆车离开时，仅需和倒数第二辆车解除编队即可，不需要与其他车辆发生交互控制；如果车辆编队的中间车辆要离开时，需要和该车的头车以及跟车解除编队，该车原来的头车和跟车重新建立编队连接，不影响大编队的其他车辆。
进一步，相邻两车基于V2V通信形成编队控制。
本发明具有以下优点：
（1）通过这种编队控制方法能够灵活建立不同长度的车辆编队，编队控制不会随长度增加而出现不稳定和安全风险；
（2）整个车辆编队行驶是基于两辆车之间的编队控制，编队控制的计算、决策运算只关系两个车，更加灵活，更加适应复杂的路况环境；
（3）编队控制基于两个车的通信链路，距离更近，通信更稳定；
（4）编队控制不再是一个头车控制所有跟车，而是两两车辆组成的编队控制，灵活的车辆加入及离开编队机制，更能够适应于未来基于云平台灵活撮合相同路径的车辆组成编队行驶。
附图说明
图1为传统车辆编队行驶示意图；
图2为基于链式结构的车辆编队控制示意图；
图3为新车辆加入车辆编队的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，车辆编队有K辆车，位于车辆编队的第一辆车为人工驾驶模式或为自动驾驶模式，其余车辆均为自动驾驶模式；且相邻两车基于V2V通信形成编队控制。
第一辆车与第二辆车之间建立一个小编队，且第一辆车为第二辆的头车，第二辆车为第一辆车的跟车。
最后一辆车与倒数第二辆车之间建立一个小编队，且倒数第二辆车为最后一辆车的头车，最后一辆车为倒数第二辆车的跟车。
车辆编队中除第一辆车和最后一辆车外，其余车辆均满足以下条件：
第i车辆与第i-1车辆形成一小编队，第i-1车辆为第i车辆的头车，第i车辆为第i-1车辆的跟车，2≤i≤K-1。第i-1车辆将本车的行驶速度、加速度、方向盘转角、横摆角度以及定位信息发给第i车辆，第i车辆根据自身传感器所感知的信息以及接收到的第i-1车辆所发出的信息进行自动驾驶控制，保持与第i-1车辆的安全跟车距离。
第i车辆同时还与第i+1车辆也形成一小编队，第i车辆为第i+1车辆的头车，第i+1车辆为第i车辆的跟车。第i车辆将本车的行驶速度、加速度、方向盘转角、横摆角度以及定位信息发给第i+1车辆，第i+1车辆根据自身传感器所感知的信息以及接收到的第i车辆所发出的信息进行自动驾驶控制，保持与第i车辆的安全跟车距离。
如图2所示，以车辆编队有4辆车为例进行说明，从右到左依次为第一辆车、第二辆车、第三辆车和第四辆车，其中，第一辆车与第二辆车形成一个小编队，第二车辆与第三辆车形成一个小编队，第三辆车与第四辆车也形成一个小编队。
本实施例中，所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，还包括车辆加入编队的控制机制：若待加入车辆位于原车辆编队的前方，将待加入的车辆与原车辆编队中的第一辆车形成一个小编队，并作为原车辆编队中的第一辆车的头车。若待加入车辆位于原车辆编队的后方，将待加入的车辆与原车辆编队中的最后一辆车形成一个小编队，并作为原车辆编队中的最后一辆车的跟车。若新加入车辆在原车辆编队的中间，需插入原车辆编队时，首先选择要跟随的目标头车，目标头车同意加入后，目标头车协调现有跟车增大跟车距离，并把新加入车辆信息发给跟车，当新加入车辆切换到编队行驶的车道后，新加入车辆与目标头车建立一个小编队，同时目标头车原来的跟车将新加入车辆作为头车也建立一个小编队。
如图3所示，现有车辆编队中有C1、C2、C3三台车，当有新车C4要加入编队时，如果C4在现有车辆编队的前方，如图3中a所示，则C4和C1建立小编队作为C1的头车即可，不需要和C2、C3有控制交互。如果C4在现有车辆编队的后方，如图3中的b所示，则C4和C3建立小编队作为C3的跟车即可，不需要和C1、C2有控制交互。如果C4在现有车辆编队的中间，如图3中的c所示，则C4申请和C1建立小编队，C1允许后，C1协调C2增大跟车距离，C4切换到车辆编队的车道，C1通知C2和C4建立小编队，同时C1断开和C2的编队控制，C1和C4也建立小编队。
本实施例中，所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，还包括车辆离开编队的控制机制：
若待离开车辆为原车辆编队的第一辆车时，解除第一辆车和第二辆车之间的小编队连接。若待离开车辆为原车辆编队的最后一辆车时，解除最后一辆车与倒数第二辆之间的小编队连接。若待离开车辆为第i车辆时，解除第i车辆与第i-1车辆，以及第i车辆与第i+1车辆之间的小编队连接，同时将原第i-1车辆与原第i+1车辆建立小编队连接。
本实施例中，当车辆编队的第一辆车离开时，仅需和第二辆车解除编队即可，不需要与其他车辆发生交互控制；如果车辆编队的最后一辆车离开时，仅需和倒数第二辆车解除编队即可，不需要与其他车辆发生交互控制；如果车辆编队的中间车辆要离开时，需要和该车的头车以及跟车解除编队，该车原来的头车和跟车重新建立编队连接，不影响大编队的其他车辆。
Claims (5)
1.一种基于链式结构的车辆编队控制方法，车辆编队有K辆车，其特征在于：
位于车辆编队的第一辆车为人工驾驶模式或为自动驾驶模式，其余车辆均为自动驾驶模式；
第一辆车与第二辆车之间建立一个小编队，且第一辆车为第二辆的头车，第二辆车为第一辆车的跟车；
最后一辆车与倒数第二辆车之间建立一个小编队，且倒数第二辆车为最后一辆车的头车，最后一辆车为倒数第二辆车的跟车；
车辆编队中除第一辆车和最后一辆车外，其余车辆均满足以下条件：
第i车辆与第i-1车辆形成一小编队，在此小编队中，第i-1车辆为第i车辆的头车，第i车辆为第i-1车辆的跟车，2≤i≤K-1；
第i车辆同时还与第i+1车辆也形成一小编队，在此小编队中，第i车辆为第i+1车辆的头车，第i+1车辆为第i车辆的跟车；
位于同一小编队的前车和后车的控制机制为：头车将本车的行驶速度、加速度、方向盘转角、横摆角度以及定位信息发送给跟车，跟车根据自身传感器所感知的信息以及接收到的前车所发出的信息进行自动驾驶控制，保持与前车的安全跟车距离。
2.根据权利要求1所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，其特征在于：还包括车辆加入编队的控制机制：
若待加入车辆位于原车辆编队的前方，将待加入的车辆与原车辆编队中的第一辆车形成一个小编队，并作为原车辆编队中的第一辆车的头车；
若待加入车辆位于原车辆编队的后方，将待加入的车辆与原车辆编队中的最后一辆车形成一个小编队，并作为原车辆编队中的最后一辆车的跟车；
若新加入车辆在原车辆编队的中间，需插入原车辆编队时，首先选择要跟随的目标头车，目标头车同意加入后，目标头车协调现有跟车增大跟车距离，并把新加入车辆信息发给跟车，当新加入车辆切换到编队行驶的车道后，新加入车辆与目标头车建立一个小编队，同时目标头车原来的跟车将新加入车辆作为头车也建立一个小编队。
3.根据权利要求1或2所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，其特征在于： 还包括车辆离开编队的控制机制：
若待离开车辆为原车辆编队的第一辆车时，解除第一辆车和第二辆车之间的小编队连接；
若待离开车辆为原车辆编队的最后一辆车时，解除最后一辆车与倒数第二辆之间的小编队连接；
若待离开车辆为第i车辆时，解除第i车辆与第i-1车辆，以及第i车辆与第i+1车辆之间的小编队连接，同时将原第i-1车辆与原第i+1车辆建立小编队连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，其特征在于：相邻两车基于V2V通信形成编队控制。
5.根据权利要求3所述的基于链式结构的车辆编队控制方法，其特征在于：相邻两车基于V2V通信形成编队控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181120 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |