CN110047271B - 一种车队管理系统及基于其的车队管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车队管理系统，车队包括一辆核心车辆和若干辆组队车辆，核心车辆和组队车辆中均设有OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元；核心车辆上还设有控制单元；车辆之间V2V通信单元以广播方式进行通信，组队车辆一方面接受来自核心车辆的调度指令，一方面将自己的设备参数和油耗情况等传输给核心车辆，核心车辆的控制单元计算出车辆之间的最优间距和车队的负荷情况，让车队以最短的车间距行驶以减小风阻损失，并且能够平衡车队整体的负荷。

Description

一种车队管理系统及基于其的车队管理方法

技术领域

本发明属于车队编组技术领域，特别涉及一种车队管理系统及基于其的车队管理方法。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，汽车已经成为生活中必不可少的交通工具。而伴随着车辆的平民化，能源压力也逐渐增加。与此同时，组队自驾游、商务出巡等多车辆组队行驶的编队行驶也越来越多，编队行驶可以提高实际交通道路利用率，增强交通的畅通性及安全性。

但现有技术存在以下问题：多车编队系统较少考虑最优化行车间距，充分利用破风效应以减风阻损失；多车编队系统的运动缺乏灵活性，车队的编组顺序多固定不变，头车负担始终较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车队管理系统及基于其的车队管理方法，让车辆以最短的车间距行驶以减小风阻损失，同时可以平衡车队整体的负荷。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种车队管理系统，包括OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元，距离传感器和OBD系统分别与储存单元连接，储存单元和V2V通信单元连接；

在车队中的所有车辆上均设有OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元；其中一辆车辆上还设有控制单元，此车辆作为核心车辆，其余车辆作为组队车辆，核心车辆的控制单元与核心车辆的储存单元连接；

距离传感器用于监测车辆行驶过程中相邻车辆之间的纵向距离；

OBD系统用于获取车辆油耗状况和车速；

储存单元用于储存车辆信息和对应的车辆的设备参数，车辆信息包括车辆油耗状况、车速和相邻车辆之间的纵向距离；

V2V通信单元用于在车队中的车辆之间传输车辆信息和设备参数；

控制单元用于将所有车辆信息和设备参数进行分析，得出相邻两车之间的最优间距，并传递给核心车辆和组队车辆的执行单元；

执行单元根据控制单元输出的最优间距对车辆的行驶动作做出调整。

进一步，设备参数包括迎风面积、风阻系数及轮胎滚动阻力系数。

进一步，距离传感器采用车载毫米波雷达。

进一步，距离传感器安装在车辆的正前方。

进一步，核心车辆和组队车辆皆为自动驾驶状态，核心车辆上配有至少一名安全员。

进一步，控制单元根据车辆油耗状况得到车队的负荷情况，车队的负荷情况包括车队中头车的平均百公里油耗和整个车队平均百公里油耗。

基于上述的车队管理系统的车队管理方法，在车队组建时，指定一辆车作为核心车辆，并对车辆进行编号，具体包括以下步骤：

1)车队行驶过程中，OBD系统实时监测对应车辆自身的油耗情况和车速，距离传感器实时监测相邻车辆之间的纵向距离；

2)每辆组队车辆通过V2V通信单元将各自的车速、设备参数和油耗情况发送给核心车辆，控制单元基于接收到的车速、设备参数和油耗情况数据，计算出每相邻两车之间的最优间距；

3)控制单元输出的最优间距经V2V通信单元传输给各组队车辆，各组队车辆的执行单元获取最优间距和车队的负荷情况后，使组队车辆以最优间距行驶。

进一步，控制单元根据车辆油耗状况得到车队的负荷情况，车队的负荷情况包括车队中头车的平均百公里油耗和整个车队平均百公里油耗；

控制单元根据车队的负荷情况，判断尾车是否具备超车条件，当头车的平均百公里油耗高于车队中所有车辆的平均百公里油耗的15％时，核心车辆通过V2V通信单元向尾车发出指令，指示尾车实施超车，充当头车。

进一步，尾车接收到超车指令后，开始变道超车加速，加速过程中速度上限为车队其他车辆的130％。

进一步，尾车接收到超车指令后，开始变道超车加速，尾车变道超车加速后，尾车以外其他车辆减速，减速幅度不超过车队原车速的15％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的车队管理系统，车队中的其中一辆车作为核心车辆，其余车辆作为组队车辆，核心车辆和组队车辆中均设有OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元，核心车辆上还设有控制单元，距离传感器将监测的相邻车辆之间的纵向距离储存于储存单元中，OBD系统将获取的车辆油耗状况和车速储存于储存单元中，储存单元中本身存储有对应的车辆的设备参数，储存单元中存储的这些数据信息通过V2V通信单元发送给核心车辆的控制单元；车辆之间V2V通信单元以广播方式进行通信，组队车辆一方面接受来自核心车辆的调度指令，一方面将自己的设备参数和油耗情况等传输给核心车辆，核心车辆的控制单元计算出车辆之间的最优间距，车队各车辆列队以最优距离行驶时，车辆的动压力将显著减小，空气阻力减小，致使汽车的行驶阻力减小，提高车辆的节油效果，且越靠后的车辆节油效果越明显。

进一步，距离传感器采用车载毫米波雷达，具有探测性能稳定、作用距离较长、环境适用性好等特点。

进一步，核心车辆上配有至少一名安全员，当有突发状况时，核心车辆可以切换为人工驾驶状态，整个车队直接由核心车辆安全员操控，保证车队的安全行驶。

进一步，控制单元根据车辆油耗状况得到车队的负荷情况，根据头车的平均百公里油耗与车队中所有车辆的平均百公里油耗的情况来平衡车队整体的负荷，可以大大减小油耗。本发明公开的车队管理方法，每辆组队车辆通过V2V通信单元将各自的车速、设备参数和油耗情况发送给核心车辆，控制单元计算出每相邻两车之间的最优间距，让车队以最优间距行驶，可以减小风阻损失，同时也会有很好的节油效果越明显。

进一步，控制单元还能够计算出车队的负荷情况，头车负荷相对于整个车队负荷处于较高水平，尾车负荷相对于整个车队负荷处于较低水平。当头车负荷始终处于较高水平时，将缩短其疲劳寿命。当头车的平均百公里油耗高于车队中所有车辆的平均百公里油耗的15％时，核心车辆通过V2V通信单元向尾车发出指令，指示尾车实施超车，充当头车。此时尾车充当头车，之前负荷较低的尾车将承担更大负荷，之前负荷较高的头车将承担更小负荷。减少车队的人力投入，实现更加灵活、可靠的车队编组控制，平衡了车队各车辆的负荷情况。

附图说明

图1为本发明的车队管理系统的原理框图；

图2为车队编组呈一字形行驶的状态示意图；

图3为核心车辆发出指令后，尾车实施超车充当车头的示意图；

图4为超车完成后车队重新形成的编组形式。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明的车队管理系统，车队中的其中一辆车作为核心车辆，其余车辆作为组队车辆，车队中的车辆都配备V2V通信单元，并以此形成广播式通信机制。各车辆都设有OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元，储存单元用于储存对应车辆的迎风面积、风阻系数及轮胎滚动阻力系数等设备参数，核心车辆上还设有控制单元。

距离传感器采用车载毫米波雷达，安装在车辆的正前方，用于监测车辆行驶过程中相邻车辆之间的纵向距离；OBD系统用于获取车辆油耗状况和车速；储存单元用于储存车辆信息和对应的车辆的设备参数，车辆信息包括车辆油耗状况、车速和相邻车辆之间的纵向距离；V2V通信单元用于在车队中的车辆之间传输车辆信息和设备参数；控制单元用于将车辆信息和设备参数进行分析，得出相邻两车之间的最优间距，并传递给核心车辆和组队车辆的执行单元；执行单元根据控制单元输出的最优间距对车辆的行驶动作做出调整。

组队车辆一方面接受来自核心车辆的调度指令，一方面将自己的各种行驶参数传输给核心车辆，行驶参数包括设备参数、油耗情况、相邻车辆之间的纵向距离及车速。

如图2所示，车队中以车辆2作为核心车辆，车队中的车辆皆为自动驾驶状态，只有核心车辆配备至少一名安全员，整个车队的基础车速由核心车辆的安全员控制。当有突发状况时，核心车辆可以切换为人工驾驶状态，整个车队直接由核心车辆安全员操控。

在车队组建时，指定一辆车作为核心车辆，并对车辆进行编号，车队行驶过程中，OBD系统实时监测对应车辆自身的油耗情况和车速，距离传感器实时监测相邻车辆之间的纵向距离；每辆组队车辆通过V2V通信单元将各自的车速、设备参数和油耗情况发送给核心车辆，控制单元基于接收到的车速、设备参数和油耗情况数据，计算出每相邻两车之间的最优间距；核心车辆的控制单元输出的处理结果在储存单元暂存后，经V2V通信单元传输给各组队车辆，各组队车辆的V2V通信单元接受这些信息，执行单元获取这些经储存单元暂存后的信息后，将其转换成各车的行驶动作，使组队车辆以最优的车间间距行驶，减小风阻损失，以减小车队整体耗油量。

控制单元根据车辆油耗状况还可以得到车队的负荷情况，车队的负荷情况包括车队中头车的平均百公里油耗和整个车队平均百公里油耗。

各车的油耗情况通过V2V通信单元经广播式通信机制传送至核心车辆2，通过实时监测这些数据，控制单元根据各车的油耗情况来评估各个车辆的工作负荷情况及整个车队的负荷情况，随时准备发起超车指令。为平衡车队整体的负荷情况，当头车的平均百公里油耗高于车队平均百公里油耗15％时，核心车辆会通过V2V通信单元向队尾车辆发出指令，指示队尾车辆实施超车，充当头车。

队尾车辆超车方法说明：

步骤一：核心车辆2通过实时监测来自各车的数据，判断尾车1是否具备超车条件，且当头车5的平均百公里油耗高于车队平均百公里油耗15％时，尾车具备超车条件。

步骤二：判断具备超车条件后，核心车辆2通过广播式通信机制向车队所有车辆发出超车指令。如图1所示。

步骤三：超车指令指导尾车1变道，并提升速度，加速过程中尾车1的速度上限为车队其他车辆的130％。如图2所示。

步骤四：尾车1变道超车加速后，尾车以外其他车辆做适当减速，减速幅度不超过车队原车速15％。

步骤五：尾车1汇入车队所在车道，超车完成，充作头车，车队整体提速至超车前车速。如图3。

Claims (8)

1.一种车队管理系统，其特征在于，包括OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元，距离传感器和OBD系统分别与储存单元连接，储存单元和V2V通信单元连接；

在车队中的所有车辆上均设有OBD系统、V2V通信单元、储存单元、距离传感器和执行单元；其中一辆车辆上还设有控制单元，此车辆作为核心车辆，其余车辆作为组队车辆，核心车辆的控制单元与核心车辆的储存单元连接；

距离传感器用于监测车辆行驶过程中相邻车辆之间的纵向距离；

OBD系统用于获取车辆油耗状况和车速；

储存单元用于储存车辆信息和对应的车辆的设备参数，车辆信息包括车辆油耗状况、车速和相邻车辆之间的纵向距离；

V2V通信单元用于在车队中的车辆之间传输车辆信息和设备参数；

控制单元用于将所有车辆信息和设备参数进行分析，得出相邻两车之间的最优间距，并传递给核心车辆和组队车辆的执行单元；

执行单元根据控制单元输出的最优间距对车辆的行驶动作做出调整；

控制单元根据车辆油耗状况得到车队的负荷情况，车队的负荷情况包括车队中头车的平均百公里油耗和整个车队平均百公里油耗；

控制单元根据车队的负荷情况，判断尾车是否具备超车条件，当头车的平均百公里油耗高于车队中所有车辆的平均百公里油耗的15％时，核心车辆通过V2V通信单元向尾车发出指令，指示尾车实施超车，充当头车。

2.根据权利要求1所述的车队管理系统，其特征在于，设备参数包括迎风面积、风阻系数及轮胎滚动阻力系数。

3.根据权利要求1所述的车队管理系统，其特征在于，距离传感器采用车载毫米波雷达。

4.根据权利要求1所述的车队管理系统，其特征在于，距离传感器安装在车辆的正前方。

5.根据权利要求1所述的车队管理系统，其特征在于，核心车辆和组队车辆皆为自动驾驶状态，核心车辆上配有至少一名安全员。

6.基于权利要求1～5任意一项所述的车队管理系统的车队管理方法，其特征在于，在车队组建时，指定一辆车作为核心车辆，并对车辆进行编号，具体包括以下步骤：

1)车队行驶过程中，OBD系统实时监测对应车辆自身的油耗情况和车速，距离传感器实时监测相邻车辆之间的纵向距离；

2)每辆组队车辆通过V2V通信单元将各自的车速、设备参数和油耗情况发送给核心车辆，控制单元基于接收到的车速、设备参数和油耗情况数据，计算出每相邻两车之间的最优间距；

3)控制单元输出的最优间距经V2V通信单元传输给各组队车辆，各组队车辆的执行单元获取最优间距和车队的负荷情况后，使组队车辆以最优间距行驶；

控制单元根据车队的负荷情况，判断尾车是否具备超车条件，当头车的平均百公里油耗高于车队中所有车辆的平均百公里油耗的15％时，核心车辆通过V2V通信单元向尾车发出指令，指示尾车实施超车，充当头车。

7.根据权利要求6所述的车队管理方法，其特征在于，尾车接收到超车指令后，开始变道超车加速，加速过程中速度上限为车队其他车辆的130％。

8.根据权利要求6所述的车队管理方法，其特征在于，尾车接收到超车指令后，开始变道超车加速，尾车变道超车加速后，尾车以外其他车辆减速，减速幅度不超过车队原车速的15％。

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