CN109564721A

CN109564721A - 用于控制自身车辆参与队列的方法

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Publication number: CN109564721A
Application number: CN201780046338.2A
Authority: CN
Inventors: 阿南达·潘迪亚
Original assignee: Wabco Europe BVBA
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2037-08-17
Also published as: CN109564721B; WO2018054518A1; EP3516639A1; US10089882B2; US20180082591A1

Abstract

一种用于控制自身车辆参与具有至少一个其它车辆的队列的方法，其中所述自身车辆和所述至少一个其它车辆各自具有通信设备，所述通信设备被配置成经由彼此之间的车辆到车辆通信链路无线地传输DSRC信号。该方法包括检查启动条件以确定自身车辆是否准备好队列行驶，识别信号传输范围中的至少一个其它车辆以确定至少一个其它车辆是否准备好队列行驶并且至少一个其它车辆是否是有效队列行驶伙伴，并且如果至少一个其它车辆准备好队列行驶并且至少一个其它车辆是有效队列行驶伙伴并且如果自身车辆被指派为跟随车辆，则请求自适应巡航控制系统在所述自身车辆和至少一个其它车辆之间保持跟随距离以形成队列。

Description

用于控制自身车辆参与队列的方法

技术领域

本发明一般涉及用于控制车辆例如商用车辆参与队列(platoon)的方法，以及用于执行这种方法的通信设备。

背景技术

由于使用前方车辆的滑流或阴影区域以减小风阻，成行行驶的商用车辆例如卡车可以更有效地行驶。控制车辆在所谓的队列或列队中行驶通常由引导车辆完成，该引导车辆经由车辆到车辆通信网络无线地发送消息和命令到该队列的其它车辆——其可被称为跟随车辆。

跟随车辆和不参与该队列的车辆可以向引导车辆发送请求，例如，改变队列内的位置的请求或者加入该队列的请求，并且引导车辆可以取决于某些规则例如基于车辆装备的规则等而同意或拒绝该请求。

引导车辆还可以改变队列的形成，例如，响应于道路的几何形状而改变队列的形成，以形成更有效的队列。这些情况下的队列总是由引导车辆控制。由于车辆到车辆通信缺乏标准化，为了加入队列，通常需要每个想要加入的车辆必须拥有与其它车辆相同的队列行驶设备。通常需要与云接入的互联网连接找到用于队列行驶的安全车辆。

在US 8,352,111 B2中，描述了一种队列车辆管理，其允许通过指派引导车辆来控制新出现的队列来形成队列。引导车辆接收消息和命令，处理这些消息和命令，并将适当的应答发送给跟随车辆以在跟随车辆是队列中的参与者时控制他们的驾驶行为。

在US 2013/0211624 A1中，描述了一种由引导车辆控制的队列，其中引导车辆在某些控制点处发送控制命令以例如调节速度。控制点由针对每辆车有效的共同时基定义。引导车辆还可以确定队列的车辆之间的跟随距离，其中根据车辆特性例如动态制动行为来计算跟随距离。

US 8,930,041 B1描述了一种连接到车辆的控制器区域网络(CAN)总线以接收和发送信息的无线安全设备。安全设备可以使用车辆到车辆通信来将关于某些事件例如安全事件的消息发送到其它车辆，其中从经由CAN总线传输的信息中提取消息。如果从另一车辆接收到安全条件，这允许向车辆的驾驶员提供警告。

US 6,604,038描述了例如在装配线中、在货运或租赁汽车返回仓库中无线地建立在车辆和询问设备之间的远程数据链路的可能性。因此，车辆的数据总线通过处理器连接到收发器，允许与询问设备交换消息。

发明内容

在实施例中，本发明提供一种用于控制自身车辆参与具有至少一个其它车辆的队列的方法，其中，所述自身车辆和所述至少一个其它车辆各自具有通信设备，所述通信设备被配置成经由彼此之间的车辆到车辆通信链路无线地传输DSRC信号。该方法包括检查启动条件以确定自身车辆是否准备好队列行驶，其中检查启动条件包括监视经由自身车辆的车载通信系统传输的车载消息，识别信号传输范围中的至少一个其它车辆以确定至少一个其它车辆是否准备好队列行驶并且该至少一个其它车辆是否是有效的队列行驶伙伴，其中识别至少一个其它车辆包括监视经由DSRC信号在至少一个其它车辆和自身车辆之间经由车辆到车辆通信无线地传输的DSRC消息，并且如果至少其它车辆准备好队列行驶并且是有效队列行驶伙伴并且如果自身车辆被指派为跟随车辆，请求自适应巡航控制系统保持自身车辆和至少一个其它车辆之间的跟随距离以形成队列，其中，如果经由车载通信系统作为车载消息传输的自身车辆的制动性能值包含比经由车辆到车辆通信作为DSRC消息传输的至少其它车辆的制动性能值高的停止距离性能位阶，则做出跟随车辆的指派。

附图说明

下面将基于示例性附图更详细地描述本发明。本发明不限于示例性实施例。本文描述和/或示出的所有特征可以单独使用或者在本发明的实施例中以不同的组合来被组合使用。通过参考附图阅读以下详细描述，本发明的各种实施例的特征和优点将变得显而易见，附图示出以下内容：

图1示出了根据本发明的实施例的具有三个参与者的示例性队列。

图2和图3示意性地示出了根据本发明的实施例的具有通信设备的车辆装备；

图4示出了根据本发明的实施例的启动过程的流程图。

图5示出了根据本发明的实施例的识别过程的流程图。

图6示出了根据本发明的实施例的用于接合队列的流程图。和

图7示出了根据本发明的实施例的用于脱离队列的流程图。

具体实施方式

本文描述了一种在不依赖于蜂窝连接例如GSM或UMTS的情况下在车辆对之间安全地接合或脱离队列或列队的方法，所述车辆包括但不限于具有拖车的商用车辆。这里描述的本发明的各种实施例利用无线车辆到车辆通信，允许车辆之间的标准化数据交换，以安全地识别有效伙伴和参与与有效伙伴的队列行驶。

在一个实施例中，提供一种用于控制自身车辆参加具有至少一个其它车辆的队列的方法。自身车辆和至少一个其它车辆各自具有通信设备，该通信设备可操作以经由无线车辆到车辆通信在彼此之间无线地传输和接收DSRC信号。

该方法包括：检查多个启动条件，以确定自身车辆是否准备好队列行驶。这包括监视经由车载通信系统例如自身车辆的控制器区域网络(CAN)传输到通信设备的车载消息。在检查这些启动条件并确定自身车辆准备好队列行驶之后，识别自身车辆的通信设备的信号传输范围内的其它车辆以确定是否至少一个其它车辆是否也准备好队列行驶。为此，经由车辆到车辆通信链路无线传输的DSRC消息由自身车辆的通信模块分析。

此外，确定了所述其它车辆是否对于队列行驶有效，其中通过分析所述至少一个其它车辆的制动性能值、所述至少一个其它车辆的地理位置或所述至少一个其它车辆的唯一标识符中的一个或多个来确定所述有效性，其中所有这些信息作为DSRC消息在空中无线广播。

通过确定制动性能值，确定了例如在前方行驶的至少一个其它车辆是否可以被指派为队列的引导车辆，和/或在后方行驶的至少一个其它车辆是否可以被指派为跟随车辆，其中：只有后方行驶的至少一个其它车辆的制动性能值包括比自身车辆高的停止距离性能位阶才做出作为跟随车辆的指派，并且只有前方行驶的至少一个其它车辆的制动性能值包括相对于自身车辆较低的停止距离性能位阶，才做出作为引导车辆的指派。

在这种情况下，制动性能值或停止距离性能位阶用于确定自身车辆相对于至少一个其它车辆是否具有更好或更低的制动性能。因此，只有制动性能值适合于相对于自身车辆的位置例如在前方或后方，至少一个其它车辆才是有效的队列行驶伙伴。这是为了防止至少一个其它车辆或自身车辆由于较低的制动性能而撞击到自身车辆或至少一个其它车辆。以这种方式，队列的参与者可以通过其制动性能来布置，以允许改进队列的车辆之间的跟随距离。

根据优选实施例，队列中的车辆的布置或队列行驶伙伴的有效性可以附加地或替选地根据自身车辆的车辆质量或驾驶行为来设定，以确定自身车辆比较适合作为跟随车辆还是引导车辆。这些信息可以由车载消息经由车载通信系统传输到通信模块。

如果将自身车辆指派为跟随车辆，则可以经由自身车辆的车载通信系统的控制信号输出对自适应巡航控制系统的请求，以保持自身车辆和至少一个其它车辆之间的特定跟随距离以形成队列。根据本发明的一个方面，所述跟随距离可以可选地根据限制值来设定，而限制值例如由外部通信系统通过限制消息传输。如果没有给出限制，则通过车载通信系统向自适应巡航控制系统发送请求以设定特定距离模式例如以保持自身车辆设置例如制动性能可能的最短跟随距离。在这种情况下，例如在自适应巡航控制系统或通信模块本身中针对自身车辆参数化最短跟随距离或距离模式。

因此，队列的参与者之间的跟随距离不是由引导车辆控制，而是来自自适应巡航控制系统，该自适应巡航控制系统保持对于自身车辆可能的最短跟随距离。由于队列的车辆通过其制动性能来布置，因此即使每个车辆以其最高可能的制动性能例如在回避操纵中制动，也确保队列中的车辆不会彼此撞击，由于由自适应巡航控制系统设定的跟随距离基于自身车辆的制动可能性。

因此，跟随距离由队列中的每个车辆单独控制。所以，没有来自引导车辆的控制命令，因为通过监视DSRC消息特别是通过车辆到车辆通信无线地传送的制动性能值以及由自身车辆车载通信系统提供的信息或车载消息，由每个车辆中的通信模块单独管理保持一定距离。

通过在队列行驶过程期间监视DSRC消息和车载消息，与自身车辆跟随仅使用与先进紧急制动系统组合的自适应巡航控制系统的其它车辆的情况相比，自身车辆可以保持更短的跟随距离，因为在这种情况下，由于安全限制，跟随距离不能设定为最短可能距离。

根据本发明的实施例，通信设备物理地连接到车载通信系统，以从自身车辆的其它系统组件接收车载消息。这包括但不限于例如车辆速度、制动性能值、从导航卫星系统例如GPS、GLONASS等记录的自身车辆的地理位置、包含车辆硬件例如防抱死制动系统、电子稳定性控制、与先进紧急制动系统组合的自适应巡航控制系统完全可操作或发生故障的信息的诊断消息、或自身车辆的唯一标识符。

通信设备还包括处理器，用于监视通过车载通信系统传送到通信设备的各个车载消息，并生成包含在信号传输范围内通过车辆对车辆通信无线地广播到其它车辆的DSRC消息的DSRC信号。

通过在空中无线地传输的DSRC消息例如是：指定车辆的制动性能的制动配置消息，指定从导航卫星系统例如GPS、GLONASS等记录的地理位置的地理位置消息，指定例如车队(fleet)和/或原始设备制造商(OEM)的唯一标识符的车辆识别消息，特别是指定来自检查启动条件、如上所述的识别条件或脱离条件的结果的队列状态消息，以及指定车辆在队列中的位置例如引导车辆或跟随车辆的队列位置消息。

此外，通信设备能够监视来自其它车辆的传入DSRC信号，以生成控制信号并将控制信号传送到车载通信以特别地请求自适应巡航控制系统保持根据其它车辆的DSRC信号评估的适当的跟随距离。

可选地，通信设备能够使用蜂窝网络(例如GSM或UMTS)的蜂窝连接(例如基于费用的连接协议)通过外部消息从外部通信系统获得信息，以获得额外的信息来优化队列行驶过程。这不是强制性的，因为仅使用DSRC消息和车载消息也可以队列行驶。例如，外部消息是上面提到的限制消息。

根据优选实施例，可以根据可以作为外部消息或车载消息传送的交通、天气或环境数据来进一步调整跟随距离。还可以捕获由标志辨别捕获的交通标志。因此，如果例如摩擦系数较低或者先进紧急制动系统检测到较高的交通量或外部通信系统发送表征交通的外部消息，也可以设定由自适应巡航控制系统设定的距离模式以保持较长的跟随距离。此外，可以考虑道路曲率或某些交通标志的辨别，以向自身车辆的自适应巡航控制系统命令不同的距离模式，以用于设定更长的跟随距离。

根据优选实施例，检查启动条件包括确定自身车辆的电子制动系统是否正常工作，即防抱死制动系统、电子稳定性控制、与先进紧急制动系统组合的自适应巡航控制系统是否无故障工作，其中这是通过分析通过自身车辆的车载通信系统传送的诊断消息来完成的。这确保了可以安全地设定所请求的跟随距离。该检查优选地在整个队列行驶过程中在后台永久地进行，以便能够确定是否正在发生故障并且如果有的话则使自身车辆停止队列行驶。

根据优选实施例，检查启动条件还包括以下步骤：确定防抱死制动系统和电子稳定性控制是否完全可操作并确定自身车辆的巡航控制系统是否被激活。这确保了在队列行驶期间保证车辆的稳定性。

根据优选实施例，检查启动条件还包括确定是否不满足脱离条件，其中，如果驾驶员按压制动踏板或者自适应巡航控制系统关闭或被过载，或如果有先进紧急制动系统输出的前方碰撞警告或任何其它碰撞警告，或如果存在车道偏离警告，或如果转向信号或危险灯信号被激活或如果限制值发送“不批准”，或如果诊断消息指示电子制动系统不再无故障工作，或如果从地理位置值导出的跟随距离与从自身车辆的自适应巡航控制系统输出的跟随距离在容差距离内不匹配，或如果地理定位值指示自身车辆和至少一个其它车辆不再在同一行进车道上行驶超过2s，或如果DSRC信号的数据传输失败，则满足脱离条件。这确保了可以在没有其它车辆干扰接合的情况下建立队列。

根据优选实施例，检查启动条件还包括确定自身车辆的驾驶员是否困倦。这可以通过例如用相机分析驾驶员的眼睛或检测驾驶员的转向行为。

根据优选实施例，识别至少一个其它车辆包括确定包含在通过DSRC信号从至少一个其它车辆接收的队列状态消息中的队列状态值以查明是否该至少一个其它车辆准备好并且也开始接合该队列的步骤。

此外，确定如果车辆识别消息中包含的相同唯一标识符在信号传输范围内由多于两个的其它车辆通过DSRC信号广播，意味着有多于两个的车辆可用于队列行驶。在这种情况下，基于通过DSRC信号广播的地理位置消息中包含的自身车辆和至少一个其它车辆的地理位置值来完成对自身车辆和至少一个其它车辆的过滤，以识别自身车辆相对于至少一个其它车辆的地理位置。这样做是为了找出多于两个的其它车辆中的哪一个是有效的队列行驶伙伴，这意味着哪个其它车辆具有适当制动配置值在同一车道中在后方或前方行驶。可选地，可以将从地理位置值导出的跟随距离与从自适应巡航控制系统输出的跟随距离进行比较，以检查合理性。

根据优选实施例，识别至少一个其它车辆包括例如通过分析通过DSRC信号通过车辆对车辆通信无线地传送的唯一标识符来确定至少一个其它车辆是否是相同或友好车队的步骤。因此，自身车辆仅允许与相同队列或友好车队的另一车辆进行队列行驶。

根据优选实施例，仅当自身车辆以等于或小于最大车速例如65mph或等于或大于最小车速例如40mph的车速行驶，并且自身车辆和其它车辆准备好队列行驶，并且其它车辆有效，并且DSRC信号的传输以及彼此的相对位置在例如120秒的验证时间上一致时，才进行请求自适应巡航控制系统保持跟随距离。最大车速和最小车速可以例如根据标志辨别来确定。

根据优选实施例，在请求自适应巡航控制系统保持跟随距离之前，检查限制消息中包含的限制值，其中如果限制值包括“无限制”，请求自适应巡航控制系统保持短跟随距离作为自身车辆相对于至少一个其它车辆的跟随距离。如果限制值包括“有限批准”，则请求自适应巡航控制系统保持中等跟随距离作为跟随距离，并且如果限制值包括“不批准”，则请求自适应巡航控制系统保持长跟随距离作为跟随距离。如果满足上述脱离条件之一，则可以通过通信设备控制脱离。

图1中描绘的是具有引导车辆10(特别是商用车辆例如具有拖车的卡车或具有半挂车的拖拉机)以及两个跟随车辆20、30作为队列的参与者的队列100的示意图。通过使用无线车辆到车辆(V2V)通信40，优选地使用ISM频带中的无线电信号，例如使用专用短程通信(DSRC)或蓝牙，建立队列100的车辆10、20、30之间的无线数据通信。使用V2V通信40，队列100中的车辆10、20、30可发送和接收DSRC消息M_DSRC以控制和监视队列形成例如识别用于队列行驶的车辆，确定安全条件以接合具有车辆10、20、30之间的一定跟随距离D_follow的队列100并且脱离队列100。在没有限制的情况下，队列100也可以仅由两个或多于三个车辆10、20、30组成。

图2描绘了自身车辆200的示例性视图，其能够是根据图1的队列100中的引导车辆10或跟随车辆20、30。自身车辆200包括通信设备210，用于建立到处于信号传输范围R中的一个或多个其它车辆300的无线V2V通信40。通信设备210可以包括处理器，例如基带处理器，该处理器被配置成管理各种信令例如无线电传输和接收、功能，并且还可以包括配置成充当各种信号的发送器和接收器的天线。通信设备210还无线地广播包含DSRC消息M_DSRC的DSRC信号S1，其可以在具有相同或相当的通信设备210(也能够接收和处理DSRC消息M_DSRC)的信号传输范围R中从其它车辆300记录和处理。反过来，自身车辆200中的通信设备210也可以在信号传输范围R中从其它车辆300接收DSRC信号S1。通信设备210的信号传输范围R是半径至少约150米的圆，允许与成排行驶的至少三个或更多个车辆10、20、30进行数据交换。DSRC信号S1由DSRC无线电装置212广播和接收。

通信设备210通过车载接口211物理地连接到自身车辆200的车载通信系统220例如控制器区域网络(CAN)总线，以获得通过车载通信系统220通过车载消息M_onboard传送的车辆信息或参数，并且将控制信号S2传输到自身车辆装备例如电子制动系统230和/或动力系统240，以根据通过DSRC信号S1从范围内的其它车辆300接收的DSRC消息M_DSRC请求自身车辆200的减速或加速。

电子制动系统230还包括或连接到防抱死制动系统202(ABS)、电子稳定性控制203(ESC)和与先进紧急制动系统205(AEBS)组合的自适应巡航控制204(ACC)。自适应巡航控制204与先进紧急制动系统205的组合应该自动保持到前方的另一车辆300的安全跟随距离D_follow并同时根据需要通过制动帮助避免或减少后端碰撞的影响。动力系统240还可以包含或连接到巡航控制系统206(CC)，其通过加速到预定车速v_pre来自动控制自身车辆200的车速v_200。

根据图3，通信设备210包括处理器250，其允许处理从在信号传输范围R中的其它车辆300接收的DSRC信号S1中包含的DSRC消息M_DSRC并且监视通过车载通信系统220传送的车载消息M_onboard。根据接收的DSRC消息M_DSRC，处理器250可以生成控制信号S2，该控制信号S2被传输到车载通信系统220和自身车辆装备230、240并且包含对自身车辆装备的请求。此外，通信设备210包括或连接到存储器260，以存储由车载通信系统220通过车载消息M_onboard传送的某些车辆信息或参数。这些车载消息M_onboard也可以由处理器250处理并且被考虑用于生成控制信号S2以及DSRC信号S1，如稍后所述。

因此，通信设备210能够通过车载通信系统220监视自身车辆200并且生成DSRC信号S1并将其无线地传输到其它车辆300以及从其它车辆300接收和处理DSRC信号S1以生成控制信号S2。可能在队列行驶过程中涉及的范围内的其它车辆300也可以例如在自身车辆200的自身通信设备210中监视自身车辆200的DSRC信号S1。为此，不需要外部通信系统400来在车辆200、300之间提交DSRC消息M_DSRC，而外部通信系统400仅与蜂窝连接例如GSM或UMTS网络协议一起操作以获得对例如基于云的系统的接入。可以接收和处理来自外部通信系统400的仅可选的某些外部消息M_ex以生成DSRC信号S1。但对于能够找到合适的队列行驶伙伴，这并不是强制要求。

从其它车辆300接收并且由自身车辆200通过V2V通信40无线地发送的DSRC信号S1可以例如包含以下DSRC消息M_DSRC：首先，通过DSRC信号S1传输队列状态消息M_status，其可以例如采用以下队列状态值platoon_status，例如编码为二进制数，

·系统尚未准备好

·系统准备好并已启动

·具有通信设备的车辆被检测到但不是有效伙伴

·已识别队列行驶伙伴

·已接合队列

·已脱离队列。

队列行驶状态消息M_status用于在队列行驶过程期间或之前交换一般信息，例如识别用于队列行驶的潜在伙伴或表达与另一车辆300进行队列行驶的愿望。通信设备210可以通过DSRC信号S1无线地报告队列状态消息M_status，其适用于自身车辆200。

此外，通过DSRC信号S1传输队列位置消息M_position，给出信息，自身车辆200被分类为引导车辆10或跟随车辆20、30或根本不进行队列行驶。队列位置消息M_position例如可以采用以下队列位置值platoon_position：

·未队列行驶

·队列的引导车辆

·队列的跟随车辆

通信设备210可以通过DSRC信号S1无线地报告队列位置消息M_position，其适用于自身车辆200。

此外，DSRC信号S1可以传输制动配置消息M_brake，其表征自身车辆200的制动性能并且可以使用制动性能值conf_brake通过DSRC信号S1报告。制动性能值conf_brake可以采用几个停止距离性能位阶R.i，给出关于在自身车辆200中使用的制动系统230可实现的可能停止距离D_stop的估计。停止距离性能位阶R.i可以例如分类如下：

·第一停止距离性能位阶R.1被给到包含三个车轴的车辆200，这三个车轴上的每个轮胎包括盘式制动器。

·第二停止距离性能位阶R.2被给到包含两个车轴的车辆200，这两个车轴上的每个轮胎包括盘式制动器。

·第三停止距离性能位阶R.3被给到包含三个车轴的车辆200，前车轴上的每个轮胎包括盘式制动器，并且所有其它轮胎包括鼓式制动器。

·第四停止距离性能位阶R.4被给到包含两个车轴的车辆200，前车轴上的每个轮胎包括盘式制动器，后车轴上的每个轮胎包括鼓式制动器。

·第五停止距离性能位阶R.5被给到包含三个车轴的车辆200，这三个车轴上的每个轮胎包含鼓式制动器。

·第六停止距离性能位阶R.6被给到包含两个车轴的车辆200，这两个车轴上的每个轮胎包含鼓式制动器。

停止距离性能位阶R.i的索引“i”越低，制动性能越好或者相应车辆200、300的停止距离D_stop越低。为了通过DSRC信号S1传输制动性能，停止距离性能位阶R.i用作上述DSRC消息M_brake中的制动性能值conf_brake。可能存在更多的停止距离性能位阶R.i来描述进一步制动设置的制动性能。因此，通过DSRC信号S1从另一车辆300无线地接收制动配置消息M_brake，自身车辆200能够估计该另一车辆300的制动性能。

此外，DSRC信号S1可以包括地理位置消息M_gp，其使用由自身车辆200的导航卫星系统例如GPS、GLONASS等建立的图形定位坐标传送自身车辆200的纬度和经度作为图形位置值pos_gp。可以通过DSRC信号S1报告地理位置消息M_gp，以通知其它车辆300关于自身车辆200的地理位置，反之亦然。

此外，可以在DSRC信号S1中传送车辆识别消息M_ID，该车辆识别消息M_ID通过使用唯一标识符ID来表征自身车辆200的车队和原始设备制造商(OEM)。

车辆识别消息M_ID、制动配置消息M_brake和地理位置消息M_gp是关于自身车辆200的信息，并且相应的值ID、conf_brake、pos_gp由车载通信系统22通过车载消息M_onboard或从存储器260传送到通信设备210，通信设备210为包含这些值ID、conf_brake、pos_g的这些车载消息M_onboard中的DSRC信号S1生成DSRC消息M_DSRC。

在检查关于队列行驶过程的某些条件C_ini、C_ID、C_e、C_D之后在通信设备210中依次生成队列状态消息M_status和队列位置消息M_position：

·对于启动队列100，即自身车辆200处于单一行驶模式，而其它车辆300也在单一行驶或已经参与队列100，并且自身车辆200正在接近另一车辆300，自身车辆200的队列状态消息M_status可以由通信设备210根据图4中描绘的启动条件C_ini来设定：

·在第一启动步骤St101中，通信设备210检查自身车辆200的电子制动系统230是否正常工作，即防抱死制动系统202、电子稳定性控制203、与先进紧急制动系统205组合的自适应巡航控制系统204是否无故障工作。这可以通过诊断消息M_dia来确定，该诊断消息M_dia作为车载消息M_onboard从相应系统202、203、204、205传送到自身车辆200的车载通信系统220例如PGN 65226，并且传送到通信设备210。

·在第二启动步骤St102中，通信设备210检查防抱死制动系统202和电子稳定性控制203是否完全可操作。这可以例如通过在车载通信系统220上分析由相应系统202、203提供的车载消息M_onboard来完成。在第三启动步骤St103中，通信设备210检查自身车辆200的巡航控制系统206是否被激活，因此是否可以使用自身车辆200的动力系统240通过巡航控制系统206根据预定车速v_pre来控制自身车辆200的车速v_200。例如如果另一车辆300在前方并且正在加速，这对于能够保持到队列100中的另一车辆300的跟随距离D_follow是必要的。

·在第四启动步骤St104中，通信设备210检查是否没有满足脱离条件C_d，例如，由自身通信设备210生成的队列状态消息M_status是否不报告队列状态值platoon_status＝“已脱离队列”。因此，检查是否不存在阻止自身车辆200与队列100接合的条件。可能的脱离条件C_d将在后面参考图7更详细地描述。

如果满足在启动步骤St101、St102、St103、St104中检查的所有的启动条件C_ini，队列状态值platoon_status被设定为“系统已准备好并已启动”。如果不满足这些条件中的任何一个，则队列状态值platoon_status被设定为“系统未准备好”。由于自身车辆200尚未参加队列100，队列位置值platoon_position被设定为“未队列行驶”。

在整个队列行驶过程中永久地检查这些启动步骤St101、St102、St103、St104以确保车辆硬件正常工作以安全地与其它车辆300建立队列。

然后，使用V2V通信40通过DSRC信号S1在队列状态消息M_status和队列位置消息M_position中无线地广播适当的队列状态值platoon_status以及队列位置值platoon_position作为DSRC消息M_DSRC。此外，车辆识别消息M_ID、制动配置消息M_brake和地理位置消息M_gp通过DSRC信号S1用自身车辆200的适当的值ID、conf_brake、pos_gp无线广播。

在启动步骤St101、St102、St103、St104中找出自身车辆200被启动并准备好队列行驶之后，通信设备210尝试通过检查识别条件C_id来识别队列100的参与者以找到用于队列行驶的其它合适的车辆300，如图5所示。因此，如下检查其它车辆300的有效性：为此，通信设备210在第一识别步骤St201中检查信号传输范围R中的其它车辆300是否通过DSRC信号SI无线地广播队列状态值platoon_status＝“系统准备好并已启动”。

一旦检测到具有队列状态值platoon_status＝“系统准备好并已启动”的其它车辆300，则通信设备210在第二识别步骤St202中检查这些其它车辆300的无线传输的车辆识别消息M_ID。如果车辆识别消息M_ID指示其它车辆300具有相同的唯一标识符ID或者其它车辆300是友好车队，则其它车辆有效并且可以被验证为潜在的队列行驶伙伴。

如果在信号传输范围R中存在多于两个通过DSRC信号S1上利用相同或友好的唯一标识符ID无线地广播车辆识别消息M_ID的车辆200、300(包括自身车辆200)，通信设备210在第三识别步骤St203中基于它们的地理位置值pos_gp对自身车辆200和其它车辆300进行过滤，所述地理位置值pos_gp通过地理位置消息M_gp从其它车辆300无线广播到自身车辆200。这样做是为了识别其它车辆300相对于自身车辆200的确切位置，例如，其是否在同一车道上行驶或彼此相邻并且谁在前方行驶，并且确定如何可以建立到其它车辆300的接合。因此如果地理位置pos_gp指示例如其它车辆300在另一行进车道中行驶，则该其它车辆不是有效伙伴，因此不被认证为潜在伙伴。

在第四识别步骤204中，从地理位置值pos_gp导出自身车辆200与作为潜在的队列行驶伙伴的其它车辆300之间的跟随距离D_follow。在可选的第五识别步骤St205中，将从地理位置坐标导出的跟随距离D_follow与从自身车辆200的自适应巡航控制系统204输出的跟随距离D_follow进行比较，并检查它们在某个容差距离D_tol内是否匹配。因此，详细验证接近的两个车辆200、300的当前跟随距离D_follow。

在第六识别步骤St206中，在通信模块210中检查在制动配置消息M_brake中由其它车辆300无线广播的制动性能值conf_brake或停止距离性能位阶R.i。如果自身车辆200与其它车辆300之间的制动性能值conf_brake不匹配，则具有较高停止距离性能位阶R.i或更好的制动性能的车辆200、300仅被允许作为跟随车辆20、30进行队列行驶。而具有较低停止距离性能位阶R.i的车辆200、300应该布置在队列100的引导位置。

如果其它车辆300具有不根据制动要求的停止距离性能位阶R.i，则不应该将该其它车辆300选择为潜在的伙伴，这意味着如果其它车辆300具有相对于自身车辆200较低的制动性能并且当前正在前方行驶，则其它车辆300不是有效伙伴。如果其它车辆300相对于自身车辆200具有更高的制动性能并且当前正在自身车辆200后方行驶，则同样成立。因此，形成队列的潜在车辆200、300通过其停止距离性能位阶R.i来布置。

如果具有队列状态＝“系统准备好并已启动”的另一车辆300处于信号传输范围R内但是例如未满足制动要求(St206)、距离要求(St205、St204)、位置要求(St203)或识别要求(St202)，则将队列状态值platoon_status设定为“具有通信设备的车辆被检测到但不是有效伙伴”。

在背景中检查根据图4的启动条件C_ini。如果从在信号传输范围R内的其它车辆300根本没有识别出有效伙伴，则将队列位置值platoon_position设定为“未队列行驶”。但是如果通信设备210在识别步骤St201至St206期间找出存在有效或潜在的队列行驶伙伴，在第七识别步骤St207中将队列状态值platoon_status设定为“已识别队列伙伴”。

一旦识别出有效队列伙伴，应当将基于通过制动配置消息M_brake广播的停止距离性能位阶R.i，通过DSRC信号S1无线地报告相应的队列位置值platoon_position。这是如第六识别步骤St206中所述完成的，例如，队列位置值platoon_position针对具有最低停止距离性能位阶R.i的车辆200、300被设定为“队列的引导车辆”并且针对具有最高停止距离性能位阶R.i的车辆200、300被设定为“队列的跟随车辆”。

在找到潜在的队列行驶伙伴之后，检查用于接合队列100的接合条件C_e，如图6所示。为此，在第一接合步骤St301中，检查自己的车辆200是否正在以在最大车速v max例如65mph和最小车速v min例如40mph之间的车速v_200行驶。在第二接合步骤St302中，通信设备210检查是否仍然满足在启动步骤St101、St102、St103、St104中已经验证的所有启动条件C_ini以验证自身车辆硬件的功能。然后，在第三接合步骤St303中，通信设备210检查是否仍然存在满足识别条件C_id(例如，具有适当的制动性能、唯一标识符ID、地理位置pos_gp等)的有效队列行驶伙伴，如上面已经验证的那样。在第四接合步骤St304中，对于例如120s的验证时间t_ver，检查DSRC信号S1的传输以及自身车辆200与作为潜在队列行驶伙伴的其它车辆300之间的车辆定位例如跟随距离D_follow是否一致。

在可选的第五接合步骤305中，检查从外部通信系统400例如使用因特网连接或使用蓝牙操作的基于云的系统传送的外部消息M_ex例如限制消息M_rest，它们是否包含“不批准”或“有限批准”或“无限制”的限制值platoon_authorization。可以通过智能手机或蓝牙连接将限制消息M_rest传输到通信设备210。如果没有收到限制消息M_rest，则应将其它车辆300视为“无限制”。

如果满足接合步骤St301至St304中的接合条件C_e，则存在“无限制”(St305)并且基于停止距离性能位阶R.i将自身车辆200分类为跟随车辆20、30(St206)，通信设备210在第六接合步骤St306中通过将适当的控制信号S2输出到车载通信系统220，请求自身车辆200的自适应巡航控制系统204切换到某个距离模式D_mode。然后，控制信号S2由自适应巡航控制系统204接收，该控制信号S2确保保持某个跟随距离D_follow对应于距离模式D_mode。

在上述情况下，设定请求保持自身车辆200相对于前方的其它车辆300可能的最短跟随距离D_short的距离模式D_mode，以在安全的跟随距离D_follow主动跟随其它车辆300以安全地形成队列100。

如果第五接合步骤St305中的限制值platoon_authorization报告“有限批准”，则设定请求保持到前方的另一车辆300的中等跟随距离D_med的距离模式D_mode。如果第五接合步骤St305中的限制值platoon_authorization报告“不批准”，则应该设定请求保持到前方的另一车辆300的较长跟随距离D_long的距离模式D_mode。

最短可能跟随距离D_short、中等跟随距离D_med和较长跟随距离D_long可以例如在自适应巡航控制系统204中针对自身车辆200进行参数化，或者可以从通信设备210传送。

为了在队列行驶过程的这个阶段实现自身车辆200与其它车辆300的安全队列行驶，通信设备210能够通过控制信号S2将距离模式D_mode发送到与先进紧急制动系统205组合的自适应巡航控制系统204。因此，如果自身车辆200被定义为跟随车辆20、30，则自适应巡航控制系统204可以保持到前方的其它车辆300的所请求的跟随距离D_follow。同时，先进紧急制动系统205确保在其它车辆300后方的安全行驶。

如果自身车辆200在由距离模式D_mode定义的某个跟随距离D_follow处跟随其它车辆300，则将队列状态值platoon_status设定为“已接合队列”并且队列位置值platoon_position被设定为“跟随队列的车辆”。

如果自身车辆200接合在队列100中并且根据距离模式D_mode在短跟随距离D_follow下跟随，由通信装置210计算并报告队列的引导车辆10行进的各个引导行驶距离D_drive_lead和作为跟随车辆20、30的自身车辆200行进的各个跟随行驶距离D_drive_following。通信模块210还应将跟随行驶距离D_drive_follow和引导行驶距离D_drive_lead存储在存储器260中以找出由自身车辆200收集的队列行驶里程的数量。这可以例如用于具有拥有不同的唯一标识符ID的车辆的队列100。

这些队列行驶里程也可以被传送到外部通信系统400来评估作为队列100的跟随车辆20、30行驶的自身车辆200的限制值platoon_authorization。

如果满足某些脱离条件C_d，则可以执行脱离队列100，其在图7中描绘。在第一脱离步骤St401中，检查驾驶员是否按压制动踏板201。在第二脱离步骤St402中，检查自适应巡航控制系统204是否关闭或被过载。在第三脱离步骤St403中，检查是否存在由先进紧急制动系统205输出的级别0和8之间的前向碰撞警告FCW或任何其它碰撞警告CW。在第四脱离步骤St404中，检查是否存在车道偏离警告LDW或者是否激活了转向信号S_turn或危险灯信号S_haz。在第五脱离步骤St405中，检查限制值platoon_authorization是否发送“不批准”。在第六脱离步骤St406中，检查自身车辆200的电子制动系统230即防抱死制动系统202、电子稳定性控制203、自适应巡航控制系统204、先进紧急制动系统205是否不再无故障运行。这由诊断消息M_dia输出。在第七脱离步骤St407中，检查从地理位置值pos_gp导出的跟随距离D_follow与从自身车辆200的自适应巡航控制系统204输出的跟随距离D_follow在某个容差距离D_tol例如+/-6m/s内是否不匹配。在第八脱离步骤St408中，检查地理定位值pos_gp是否指示队列100的车辆200、300在相同的行进车道50中不再行驶超过2秒。在第九脱离步骤St409中，检查数据传输是否有故障，例如，DSRC信号S1的超过三个连续分组丢失。所有这些条件可以从车载通信系统220导出，因为它们适当的值被传送到自身车辆200的车载通信系统220。

如果满足这些脱离条件C_d中的一个，则将队列状态值platoon-status设定为“已脱离队列”并在PGN 65280上报告。同时，通信模块210设定请求保持到前方的其它车辆300的最长可能跟随距离D_long的距离模式D_mode。此外，队列位置值platoon_position被设定为“未队列行驶”。停止跟随行驶距离D_drive_follow和引导行驶距离D_drive_lead的距离计算并将其存储在存储器260中。从现在起，仅与先进紧急制动系统205组合的自适应巡航控制系统204负责自身车辆200的纵向控制。如果没有满足脱离条件C_d，则自身车辆200保持为队列100的参与者。

虽然本发明已经示出并已经在附图和前面的描述中详细描述，这样的图示和描述将被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。应当理解，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内进行改变和修改。特别地，本发明覆盖了具有来自上文和下文所述的不同实施例的特征的任何组合的其它实施例。

权利要求中使用的术语应被解释为具有与前面的描述相一致的最广泛的合理解释。例如，在引入元素时使用冠词“一(a)”或“该(the)”不应被解释为排除多个元素。同样，“或”的叙述应被解释为是包括性的，因此“A或B”的叙述并不排除“A和B”，除非从上下文或前方的描述清楚地看出旨在只有A和B中的一个。此外，“A、B和C中的至少一个”的叙述应该被解释为由A、B和C组成的元素组中的一个或多个，并且不应被解释为要求所列元素A、B和C中的每一个中的至少一个，无论A、B和C是否与类别相关或不相关。此外，“A、B和/或C”或“A、B或C中的至少一个”的叙述应被解释为包括来自所列元素的任何单数实体例如A，来自所列元素的任何子集例如A和B，或元素A、B和C的整个列表。

参考标记

10引导车辆

20、30 跟随车辆

40 无线车辆到车辆(V2V)通信

100 队列

200 自身车辆

201 制动踏板

202 防抱死制动系统(ABS)

203 电子稳定性控制(ESC)

204 自适应巡航控制(ACC)

205 先进紧急制动系统(AEBS)

206 巡航控制系统(CC)

210 通信设备

211 车载接口

212 DSRC无线电装置

220 车载通信系统

230 电子制动系统

240 动力系统

250 处理器

260 存储器

300 其它车辆

400 外部通信系统

C_d 脱离条件

C_e 接合条件

C_id 识别条件

C_ini 启动条件

conf_brake 制动性能值

CW 碰撞警告

D_drive_following 跟随行驶距离

D_drive_lead 引导行驶距离

D_follow 跟随距离

D_long 长跟随距离

D_med 中等跟随距离

D_mode 距离模式

D_stop 停止距离

D_short 短跟随距离

D_tol 容差距离

FCW 前向碰撞警告

ID 唯一标识符

LDW 车道偏离警告

M_brake 制动配置消息

M_dia 诊断消息

M_ex 外部消息

M_DSRC DSRC消息

M_gp 地理位置消息

M_ID 车辆识别消息

M_onboard 车载消息，例如CAN消息

M_position 队列位置消息

M_rest 限制消息

M_status 队列状态消息

platoon_authorization 限制值

platoon_position 队列位置值

platoon-status 队列状态值

pos_gp 地理位置值

R 信号传输范围

R.i 停止距离性能位阶

S1 DSRC信号

S2 控制信号

S_turn 转向信号

S_haz 危险灯信号

v_200 自身车辆200的车速

v_max 最大车速

v_pre 预定车速

t_ver 验证时间

St10l、St102、St103、St104 启动步骤

St201、St202、St203、St204、St205、St206、St207 识别步骤

St301、St302、St303、St304、St305 接合步骤

St401-St409 脱离步骤

Claims

1.一种用于控制自身车辆参与具有至少一个其它车辆的队列的方法，其中，所述自身车辆和所述至少一个其它车辆各个均具有通信设备，所述通信设备被配置成经由彼此之间的车辆到车辆通信链路来无线地传输DSRC信号，所述方法包括：

检查启动条件，以确定所述自身车辆是否准备好队列行驶，其中，所述启动条件的检查包括监视经由所述自身车辆的车载通信系统传输的车载消息；

识别在信号传输范围中的至少一个其它车辆，以确定所述至少一个其它车辆是否准备好队列行驶以及所述至少一个其它车辆是否是有效的队列行驶伙伴，其中，所述至少一个其它车辆的所述识别包括监视经由通过所述DSRC信号在所述至少一个其它车辆和所述自身车辆之间的所述车辆到车辆通信所无线地传输的DSRC消息；

如果所述至少其它车辆准备好队列行驶并且是有效的队列行驶伙伴以及如果所述自身车辆被指派为跟随车辆，则请求自适应巡航控制系统在所述自身车辆和所述至少一个其它车辆之间保持跟随距离以形成队列，

其中，如果经由所述车载通信系统被作为车载消息所传输的所述自身车辆的制动性能值比经由所述车辆到车辆通信被作为DSRC消息所传输的所述至少其它车辆的所述制动性能值包含更高的停止距离性能位阶，则做出作为跟随车辆的指派。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述通信设备通过以下方式控制所述启动条件的检查、识别所述至少一个其它车辆、确定所述自身车辆是否是跟随车辆、以及请求所述跟随距离：

接收和监视作为由所述DSRC信号被无线地传输的DSRC消息的制动配置消息、地理位置消息、车辆识别消息、队列状态消息、以及队列位置消息，

接收和监视由所述车载通信系统传输的诊断消息、所述自身车辆的唯一标识符、所述自身车辆的制动性能值、以及所述自身车辆的地理位置，以及

接收和监视由外部通信系统传输的外部消息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，检查启动条件包括：

通过以下操作来确定所述自身车辆的电子制动系统是否正在正常工作，所述操作是：

通过监视经由所述自身车辆的所述车载通信系统所传送的诊断消息来确定所述防抱死制动系统、所述电子稳定性控制、以及与所述先进紧急制动系统组合的所述自适应巡航控制系统是否正在无故障工作。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，检查启动条件还包括以下步骤：

确定所述防抱死制动系统和所述电子稳定性控制是否是完全可操作的；

确定所述自身车辆的所述巡航控制系统是否被激活。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，检查启动条件还包括确定是否不满足脱离条件，其中，

如果所述驾驶员按压制动踏板，或者

如果所述自适应巡航控制系统关闭或被过载，或者

如果存在由所述先进紧急制动系统输出的前方碰撞警告或者任何其它碰撞警告，或者

如果存在车道偏离警告，或者

如果转弯信号或危险灯信号被激活，或者

如果限制值发送“不批准”，或者

如果所述诊断消息正在指示所述电子制动系统不再无故障工作，或者

如果从地理位置值导出的所述跟随距离与从所述自身车辆的所述自适应巡航控制系统输出的所述跟随距离在容差距离内不匹配，或者

如果所述地理定位值指示所述自身车辆与所述至少一个其它车辆不再在同一行进车道上行驶超过2s，或者

如果在所述DSRC信号的数据传输中存在失败，

则脱离条件被满足。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，检查启动条件还包括：

确定所述自身车辆的所述驾驶员是否困倦。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少一个其它车辆还包括以下步骤：

确定在经由所述DSRC信号从所述至少一个其它车辆被无线地接收的所述队列状态消息中包含的队列状态值，

其中，如果所述至少一个其它车辆准备好并且被启动，则所述至少一个其它车辆被分类为有效伙伴。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少一个其它车辆还包括：

监视经由所述DSRC信号被无线地广播的所述至少一个其它车辆的所述制动性能值，

其中，如果

相对于经由所述车辆到车辆通信所传输的所述自身车辆的所述停止距离性能位阶，在前方行驶的所述至少一个其它车辆已经经由所述DSRC信号传输了更低的停止距离性能位阶，或者

相对于经由所述车辆到车辆通信所传输的所述自身车辆的所述停止距离性能位阶，在后方行驶的所述至少一个其它车辆已经经由所述DSRC信号传输了更高的停止距离性能位阶，

则所述至少一个其它车辆被分类为有效伙伴。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少一个其它车辆还包括以下步骤：

确定在经由所述DSRC信号被无线地广播的所述车辆识别消息中包含的所述唯一标识符，

其中，如果由所述至少一个其它车辆无线地广播了相同的或友好的唯一标识符，则所述至少一个其它车辆被分类为有效伙伴。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少一个其它车辆还包括：

确定在信号传输范围内是否由多于两个的车辆无线地广播了相同的或友好的唯一标识符，

其中，在这种情况下，基于在经由所述DSRC信号被广播的所述地理位置消息中包含的所述自身车辆和所述至少一个其它车辆的地理位置值来完成对所述自身车辆和所述至少一个其它车辆的过滤，以识别所述自身车辆相对于所述至少一个其它车辆的位置，其中，如果所述至少其它车辆正在相同的行进车道中行驶，则所述至少一个其它车辆被分类为有效伙伴。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少一个其它车辆还包括以下步骤：

将从所述地理位置值导出的所述跟随距离与从所述自适应巡航控制系统输出的所述跟随距离进行比较。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，仅在以下情况下才完成请求所述自适应巡航控制系统保持跟随距离的操作：

所述自身车辆正在以等于或小于最大车速或等于或高于最小车速的车速行驶；

所述自身车辆和所述其它车辆准备好队列行驶，并且所述其它车辆被分类为有效伙伴；以及

所述DSRC信号的传输在验证时间内一致。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，在请求所述自适应巡航控制系统保持跟随距离之前，检查所述限制消息中包含的限制值，

其中，如果所述限制值包括“无限制”，则请求所述自适应巡航控制系统保持短跟随距离，作为所述自身车辆相对于所述至少一个其它车辆的所述跟随距离；

其中，如果所述限制值包括“有限批准”，则请求所述自适应巡航控制系统保持中等跟随距离，作为所述自身车辆相对于所述至少一个其它车辆的所述跟随距离；以及

其中，如果所述限制值包括“不批准”，则请求所述自适应巡航控制系统保持长跟随距离，作为所述自身车辆相对于所述至少一个其它车辆的所述跟随距离。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述自适应巡航控制系统执行的用于进行保持的所述跟随距离的请求是取决于交通、天气或环境数据来被设定的。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，如果满足脱离条件，则所述自身车辆从所述队列脱离，其中，

如果所述驾驶员按压所述制动踏板，或者

如果所述自适应巡航控制系统关闭或被过载，或者

如果存在车道偏离警告，或者

如果转向信号或危险灯信号被激活，或者

如果限制值发送“不批准”，或者

如果在所述DSRC信号的数据传输中存在失败，

则脱离条件被满足。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，

取决于所述自身车辆的地点车辆质量或者所述自身车辆的所述驾驶员的所述驾驶行为，来进一步完成确定所述自身车辆是否被指派为所述队列的跟随车辆的操作。

17.一种通信设备，包括：

车载接口，所述车载接口可操作用于：物理连接到自身车辆的车载通信系统，以便接收车载消息以及传输控制信号；

DSRC无线电装置，所述DSRC无线电装置可操作用于：经由DSRC信号来无线地传输和接收DSRC消息；

处理器，所述处理器用于监视所述车载信息和所接收的DSRC消息，以取决于所接收的车载信息和所接收的DSRC消息来生成DSRC信号和控制信号。

18.一种车辆，包括：

通信设备；

车载通信系统；

电子制动系统；

防抱死制动系统；

电子稳定性控制；

与先进紧急制动系统组合的自适应巡航控制；和

动力系统；

其中，所述通信设备可操作用于：通过分析从车辆到车辆通信接收的DSRC信号并且分析经由自身车辆的所述车载通信系统传输的消息、以及经由所述车载通信系统传输控制信号，来控制所述车辆以参与队列。