CN110798821B - 车辆编队的方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供了一种车辆编队的方法、装置及电子设备。该方法包括：获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系；根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络；根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点；对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列；根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标单行道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。本公开实施例提供的车辆编队的方法、装置及电子设备基于信号依赖关系生成有向无环图，进一步获得目标拓扑序列，能够最小化待编队车辆的信号传输路径的距离之和，进而降低通信总延时。

Description

车辆编队的方法、装置及电子设备
技术领域
本公开涉及智能交通领域，具体而言，涉及一种车辆编队的方法、装置及电子设备。
背景技术
智能交通或车路协同的应用场景中，要求车道中的车辆间能够实时通信。车辆队列是为实现车道中多个车辆间的实时通信的通信路径。相关技术通过获取待编队车辆的位置和各待编队间的车距，并按照车距进行编队获得车辆队列。但上述方式仅考虑了车辆通信间的物理距离。由于通信过程中各车辆间的信号存在依赖关系，上述方式并未考虑依赖关系造成的虚拟距离，其获得的车辆队列并不是最短信号传输路径，将会增大车辆间的通信总延时。如何获得车道中的车辆间具有最小化通信距离的车辆队列，进而降低通信总延时是一个值得研究的问题。
因此，需要一种新的车辆编队的方法、装置及电子设备。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开实施例提供一种车辆编队的方法、装置及电子设备，进而至少在一定程度上最小化车道中车辆间的通信距离，降低车辆间通信的总延时。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
本公开实施例提供了一种车辆编队的方法，包括：获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系；根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系；根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点；对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列；根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。
本公开实施例提供了一种车辆编队的装置，包括：依赖信息获取模块，用于获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系；车联网络生成模块，用于根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系；有向无环图生成模块，用于根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点；目标拓扑序列生成模块，用于对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列；通信路径生成模块，用于根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。
本公开实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述实施例中所述的车辆编队的方法。
在本公开的一些实施例所提供的技术方案中，基于信号依赖关系生成车联网络，并根据车联网络生成有向无环图。该有向无环图络考虑了目标车道中待编队车辆间的信号依赖关系，能够表示各待编队车辆间的信号依赖关系。同时，通过对有向无环图进行拓扑排序，以获得目标拓扑序列，能够在考虑了信号依赖关系的基础上，根据该目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列，进而能够降低通信总延时。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在附图中：
图1示出了可以应用本公开实施例的车辆编队的方法或装置的示例性系统架构100的示意图；
图2示意性示出了根据本公开的一个实施例的车辆编队的方法的流程图；
图3是基于图2的步骤S230在一个示例性实施例中的流程图；
图4是基于图3的步骤S233在一个示例性实施例中的流程图；
图5是基于图2的步骤S240在一个示例性实施例中的流程图；
图6是基于图5的步骤S242在一个示例性实施例中的流程图；
图7是基于图5的步骤S243在一个示例性实施例中的流程图；
图8是基于图2的步骤S210在一个示例性实施例中的流程图；
图9示意性示出了根据本公开的另一个实施例的车辆编队的方法的流程图；
图10示意性示出了根据本公开的又一个实施例的车辆编队的方法的流程图；
图11示意性示出了根据本公开的再一个实施例的车辆编队的方法的流程图；
图12示意性示出了根据本公开的一个实施例的车联网中连线的示意图；
图13示意性示出了根据本公开的一个实施例的待编队车辆的示意图；
图14示意性示出了根据本公开的一个实施例的碰撞概率矩阵的示意图；
图15示意性示出了根据本公开的一个实施例的车辆编队的装置的框图；
图16示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
图1示出了可以应用本公开实施例的车辆编队的方法或装置的示例性系统架构100的示意图。
如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103中的一种或多种，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、 103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。比如服务器105可以是多个服务器组成的服务器集群等。
用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103可以是具有显示屏的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、便携式计算机、台式计算机、可穿戴设备、虚拟现实设备、智能家居等等。
服务器105可以是提供各种服务的服务器。例如终端设备103(也可以是终端设备101或102)向服务器105上传信号依赖关系。服务器105 可以获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系；根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系；根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点；对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列；根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。并将车辆队列反馈给终端设备 103，进而终端设备103可以根据车辆队列所代表的通信路径与其他车辆进行通信，从而能够最小化待编队车辆的信号传输路径的距离之和，进而降低通信总延时。
又例如，服务器105可以接收各待编队车辆上传的碰撞概率，所述碰撞概率是各待编队车辆根据所述车辆队列进行通信后计算获得的；对所述各碰撞概率进行整合获得碰撞概率矩阵；在所述碰撞概率矩阵中存在至少一个碰撞概率大于安全概率阈值时，生成所述至少一个碰撞概率对应的待编队车辆的预警信息，并将预警信息反馈给终端设备101(也可以是终端设备102或103)，进而用户可以基于终端设备101上显示的内容浏览预警信息并采取相应措施。
图2示意性示出了根据本公开的一个实施例的车辆编队的方法的流程图。本公开实施例所提供的方法可以由任意具备计算处理能力的电子设备处理，例如上述图1实施例中的服务器105和/或终端设备102、103，在下面的实施例中，以服务器105为执行主体为例进行举例说明，但本公开并不限定于此。
如图2所示，本公开实施例提供的车辆编队的方法可以包括以下步骤。
在步骤S210中，获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系。
本公开实施例中，目标车道可为路测感知单元能够感知的车道范围。目标车道可为单向单行车道，也可为单向多行车道，还可为双向车道，本公开的技术方案对此并不作特殊限定。在各待编队车辆间，当某一待编队车辆的信号处理依赖于另一待编队车辆的信号处理结果时，该两个待编队车辆间存在信号依赖关系。待编队车辆为目标车道上的所有车辆，所有车辆的行驶参数可由路测感知单元获取。还可通过路测感知单元获取各待编队车辆的信号依赖关系。例如，可接收每一待编队车辆上传的与该待编队车辆相关的单个信号依赖关系，并对所有单个信号依赖关系进行整合，获得信号依赖关系。又例如，可通过路测感知单元根据需求确定其观测范围内各待编队车辆间的信号依赖关系。
在示例性实施例中，信号依赖关系可以包括单向依赖关系和双向依赖关系。在单向依赖关系中，若待编队车辆的A信号处理依赖于待编队车辆 B的信号处理结果，即待编队车辆B的信号处理结果是待编队车辆A的信号处理的输入之一，那么待编队车辆A依赖待编队车辆B。在双向依赖关系中，若待编队车辆的A信号处理依赖于待编队车辆B的信号处理结果，且待编队车辆的B信号处理依赖于待编队车辆A的信号处理结果，那么编队车辆A与待编队车辆B之间是双向依赖关系。
在步骤S220中，根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系。
其中，图12示意性示出了根据本公开的一个实施例的车联网中连线的示意图。如图12所示，对于任意两辆待编队车辆A、B，可首先获得车辆 A、B之间的信号依赖关系，并根据信号依赖关系生成车联网络。例如，如图12(a)(单向依赖关系)所示，如果车辆B依赖车辆A而车辆A并不依赖车辆B，那么在车辆A与车辆B之间添加一条由车辆A指向车辆B的虚拟流程线；如图12(b)(双向依赖关系)所示，如果车辆B依赖车辆A 且车辆A也依赖车辆B，那么在车辆A与车辆B之间添加一条双向箭头虚拟流程线。
本公开实施例中，在对目标车道中的待编队车辆进行了如图12所示的流程线绘制步骤后，可生成车联网络。
在步骤S230中，根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点。
其中，有向无环图(Directed Acyclic Graph，DAG)是图的一种。图是由若干给定的点及连接两点的线所构成的图形，这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系，用点代表事物，用连接两点的线表示相应两个事物间具有这种关系。有向无环图指的是一个无回路的有向图。如果有一个非有向无环图，且A点出发向B经C可回到A，形成一个环。将从C到 A的边方向改为从A到C，则变成有向无环图。有向无环图的生成树个数等于入度非零的节点的入度积。
本公开实施例中，可将车联网络中的各待编队车辆作为节点，车联网络中各待编队车辆间的连线作为有向无环图中的连线，并进行相应处理，以生成有向无环图。
在步骤S240中，对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列。
本公开实施例中，对一个有向无环图G进行拓扑排序，是将G中所有顶点排成一个线性序列，使得图中任意一对顶点u和v，若边<u,v>∈E(G)，则u在线性序列中出现在v之前。通常，这样的线性序列称为满足拓扑次序(Topological Order)的序列，简称拓扑序列。简单的说，由某个集合上的一个偏序得到该集合上的一个全序，这个操作称之为拓扑排序。
在示意性实施例中，还可对拓扑排序后的序列进行调整，以生成目标拓扑序列。
在步骤S250中，根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。
本公开实施例中，排列顺序可为目标车道中各待编队车辆间进行通信时的通信路径。
本公开实施方式提供的车辆编队的方法，基于信号依赖关系生成车联网络，并根据车联网络生成有向无环图。该有向无环图络考虑了目标车道中待编队车辆间的信号依赖关系，能够表示各待编队车辆间的信号依赖关系。同时，通过对有向无环图进行拓扑排序，以获得目标拓扑序列，能够在考虑了信号依赖关系的基础上，根据该目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列，进而能够降低通信总延时。
图3是基于图2的步骤S230在一个示例性实施例中的流程图。
本公开实施例中，所述信号依赖关系包括单向依赖关系和/或双向依赖关系。如图3所示，上述图2实施例中的步骤S230可以进一步包括以下步骤。
在步骤S231中，根据所述车联网络生成第一有向图，所述第一有向图包括单向边和/或双向边，其中所述单向边对应所述单向依赖关系，所述双向边对应所述双向依赖关系。
其中，有向图是图的一种。一个有向图D是指一个有序三元组(V(D)， A(D)，ψD)，其中ψD)为关联函数，它使A(D)中的每一个元素(称为有向边或弧)对应于V(D)中的一个有序元素(称为顶点或点)对。
本公开实施例中，第一有向图中的节点表示各待编队车辆，各节点间的连线表示各待编队车辆间的依赖关系。若车辆A单向依赖于车辆B，则在第一有向图中节点A与节点B之间的连线是单向连线，且该连线指向A。若车辆A双向依赖于车辆B，则在第一有向图中节点A与节点B之间的连线是双向连线。
在步骤S232中，若所述第一有向图中包括所述双向边，则将所述第一有向图中的双向边改为单向边后，生成第二有向图。
本公开实施例中，单向边的方向可以是与其对应的原双向边的任意一个方向，本公开的技术方案对此并不作特殊限定。
在步骤S233中，根据所述第二有向图生成所述有向无环图。
本公开实施例中，所述有向无环图与所述第二有向图可以不是等效图，本公开对此并不作特殊限定。所述有向图中可能包括多个环路子图。其中，若有向图中存在回路，则该回路为有向图的环路子图。可对各环路子图中的任意单向边进行反向，以消除该环路子图，最终生成有向无环图。
在示例性实施例中，可先每次对第二有向图的中一条单向边进行反向：每一次将环路子图中的任意一条边进行反向，并判断反向后的第二有向图是否还有环路子路。如果没有环路子图，则确认该反向后的第二有向图为有向无环图；如果仍存在环路子图，则恢复该条单向边的指向，并将环路子图中的另一条单向边进行反向。如果在环路子图中的任何一条单向边被反向后依然存在环路子图，则每次对环路子图中的两条单向边进行反向：每一次将环路子图中的任意两条单向边进行反向，并判断反向后的第二有向图是否还有环路子图。如果没有环路子图，则确认该反向后的第二有向图为有向无环图，如果仍存在环路子图，则恢复该两条单向边的指向，将环中的另外任意两条边反向。如果在环路中的任何两条边被反向后依然存在环路，则每次对环路子图中的任意三条边进行反向……依次类推，最终获得有向无环图。
图4是基于图3的步骤S233在一个示例性实施例中的流程图。
如图4所示，上述图3实施例中的步骤S233可以进一步包括以下步骤。
在步骤S2331中，确定所述第二有向图的可达矩阵。
本公开实施例中，可达矩阵指的是用矩阵形式来描述有向连接图各节点之间经过一定长度的通路后可达到的程度。可达矩阵的计算方法是利用布尔矩阵的运算性质。在实际系统建模工程中，有向图D＝{S,R}中，对于 Si，Sj属于S，如果从Si到Sj有任何一条通路存在，则可称Si可达Sj。
在步骤S2332中，根据所述可达矩阵确定所述第二有向图的环路子图。
本公开实施例中，其中，可根据可达矩阵判断第二有向图中各节点至该节点是否存在通路，以据此确定环路子图。
在步骤S2333中，对所述各环路子图中的任意单向边进行反向。
本公开实施例中，可对一条单向边进行反向，也可同时对两条、三条或多条单向进行反向，本公开的技术方案对此并不作特殊限定。
在步骤S2334中，若反向操作后的第二有向图中不存在环路子图，则确定反向操作后的第二有向图为所述有向无环图。
本公开实施例中，可再次确定反向后的第二有向图的可达矩阵，并根据可达矩阵判断反向后的第二有向图是否存在环路子图。
在示例性实施例中，若反向操作后的第二有向图中仍存在环路子图，可循环执行步骤S2333，但其反向的单向边与前一次反向操作的对象不同。
图5是基于图2的步骤S240在一个示例性实施例中的流程图。
如图5所示，上述图2实施例中的步骤S240可以进一步包括以下步骤。
在步骤S241中，对所述有向无环图进行拓扑排序，生成第一拓扑序列。
在步骤S242中，根据所述第一拓扑序列中的双向邻接节点对调整所述第一拓扑序列，生成第二拓扑序列。
本公开实施例中，双向邻接节点对是指在第一拓扑序列中相邻，且存在双向依赖关系的节点对。
在示例性实施例中，可在保证第一拓扑序列在调整后仍是有向无环图的拓扑序列的条件下，调整各第一相邻节点对的前后顺序，并计算调整后的第一拓扑序列中双向邻接节点对的数量，并确定具有最大数量的双向邻接节点对的调整方式，以根据该调整方式对第一拓扑序列进行调整获得第二拓扑序列。其中，第一相邻节点对是第一拓扑序列中相邻的节点对，第一相邻节点对在调整前后顺序后，其调整后对应的第一拓扑序列仍为有向无环图的拓扑序列。
在步骤S243中，根据所述第二拓扑序列中的单向邻接节点对调整所述第二拓扑序列，生成所述目标拓扑序列。
本公开实施例中，单向邻接节点对是指在第一拓扑序列中相邻，且存在单向依赖关系的节点对。
在示例性实施例中，可在保证第二拓扑序列在调整后仍是有向无环图的拓扑序列的条件下，调整各第二相邻节点对的前后顺序，并计算调整后的第二拓扑序列中单向邻接节点对的数量，并确定具有最大数量的单向邻接节点对的调整方式，以根据该调整方式对第二拓扑序列进行调整获得目标拓扑序列。其中，第二相邻节点对是第二拓扑序列中相邻的节点对，第二相邻节点对在调整前后顺序后，其调整后对应的第二拓扑序列仍为有向无环图的拓扑序列。
图6是基于图5的步骤S242在一个示例性实施例中的流程图。
如图6所示，上述图5实施例中的步骤S242可以进一步包括以下步骤。
在步骤S2421中，获取所述第一拓扑序列中的第一相邻节点对。
本公开实施例中，第一相邻节点对的数量可为一个、两个等，本公开的技术方案对此并不作特殊限定。
在步骤S2422中，根据各第一相邻节点对对所述第一拓扑序列进行顺序调整。
本公开实施例中，可对每一第一相邻节点对的前后顺序进行交换，以根据各第一相邻节点对对所述第一拓扑序列进行顺序调整。
在步骤S2423中，计算顺序调整后的第一拓扑序列的双向邻接节点对的第一增量值，所述第一增量值包括第一正增量值。
本公开实施例中，在根据各第一相邻节点对对所述第一拓扑序列进行顺序调整后，可计算调整后相较于调整前的第一拓扑序列中双向邻接节点对的数量的变化值，即第一增量值。其中，各第一相邻节点对对应一第一增量值。
本公开实施例中，第一正增量值是调整后相较于调整前的第一拓扑序列中双向邻接节点对的数量的变化值为正值的第一增量值。
在示例性实施例中，第一增量值还可包括附第一负增量值。该第一负增量值是调整后相较于调整前的第一拓扑序列中双向邻接节点对的数量的变化值为负值的第一增量值。
在步骤S2424中，根据具有所述第一正增量值的各第一相邻节点对调整所述第一拓扑序列，获得第二拓扑序列。
本公开实施例中，通过根据具有所述第一正增量值的各第一相邻节点对调整所述第一拓扑序列，能够保证获得的第二拓扑序列具有最大数量的双向邻接节点对。
根据本公开实施例获得的第二拓扑序列具有最大数量的双向邻接节点对，能够保证具有双向依赖关系的待编队车辆间能够直接通信，避免其通信路径间包括其他车辆，需要通过其他车辆后再进行通信的弊端，进而能够降低通信总延时。
图7是基于图5的步骤S243在一个示例性实施例中的流程图。
如图7所示，上述图5实施例中的步骤S243可以进一步包括以下步骤。
在步骤S2431中，获取所述第二拓扑序列中的第二相邻节点对。
本公开实施例中，第二相邻节点对的数量可为一个、两个等，本公开的技术方案对此并不作特殊限定。
在步骤S2432中，根据各第二相邻节点对对所述第二拓扑序列进行顺序调整。
本公开实施例中，可对每一第二相邻节点对的前后顺序进行交换，以根据各第二相邻节点对对所述第二拓扑序列进行顺序调整。
在步骤S2433中，计算顺序调整后的第二拓扑序列的单向邻接节点对的第二增量值，所述第二增量值包括第二正增量值。
本公开实施例中，在根据各第二相邻节点对对所述第二拓扑序列进行顺序调整后，可计算调整后相较于调整前的第二拓扑序列中单向邻接节点对的数量的变化值，即第二增量值。其中，各第二相邻节点对对应一第二增量值。
本公开实施例中，第二正增量值是调整后相较于调整前的第二拓扑序列中单向邻接节点对的数量的变化值为正值的第二增量值。
在示例性实施例中，第二增量值还可包括附第二负增量值。该第二负增量值是调整后相较于调整前的第二拓扑序列中双向邻接节点对的数量的变化值为负值的第二增量值。
在步骤S2434中，根据具有第二正增量值的各第二相邻节点对调整所述第二拓扑序列，获得所述目标拓扑序列。
本公开实施例中，通过根据具有所述第二正增量值的各第二相邻节点对调整所述第二拓扑序列，能够保证获得的目标拓扑序列具有最大数量的单向邻接节点对。
根据本公开实施例获得的目标拓扑序列具有最大数量的单向邻接节点对，能够保证具有单向依赖关系的待编队车辆间能够直接通信，避免其通信路径间包括其他车辆，需要通过其他车辆后再进行通信的弊端，进而能够降低通信总延时。
图8是基于图2的步骤S210在一个示例性实施例中的流程图。
如图8所示，上述图2实施例中的步骤S210可以进一步包括以下步骤。
在步骤S211中，接收各待编队车辆的单个车辆信号依赖关系。
本公开实施例中，各待编队车辆可上传的与该待编队车辆相关的单个信号依赖关系。
在步骤S212中，对所述各单个车辆信号依赖关系进行整合，获得所述信号依赖关系。
图9示意性示出了根据本公开的另一个实施例的车辆编队的方法的流程图。
如图9所示，基于上述实施例的车辆编队的方法还可以包括以下步骤。
在步骤S910中，接收各待编队车辆上传的碰撞概率，所述碰撞概率是各待编队车辆根据所述车辆队列进行通信后计算获得的。
本公开实施例中，各待编队车辆可根据车辆队列所规定的顺序与其他车辆进行通信，获得其他车辆的行驶参数，行驶参数可例如为车辆类型、车辆速度、车辆位置、车辆加速度、车辆行驶方向、车辆驾驶员性别、车辆驾驶员年龄、车辆驾驶员类型、车辆驾驶员健康状况、车辆驾驶员反应能力等。各待编队车辆可根据行驶参数计算获得与其他车辆间的碰撞概率并进行上传。
在步骤S920中，对所述各碰撞概率进行整合获得碰撞概率矩阵。
本公开实施例中，碰撞概率矩阵中第i行第j列的概率值表示了节点i 所对应车辆撞到节点j所对应车辆的概率值。
在步骤S930中，在所述碰撞概率矩阵中存在至少一个碰撞概率大于安全概率阈值时，生成所述至少一个碰撞概率对应的待编队车辆的预警信息。
在示例性实施例中，还可将该预警信息发送至至少一个碰撞概率对应的待编队车辆，以实现警示作用。
图10示意性示出了根据本公开的又一个实施例的车辆编队的方法的流程图。
如图10所示，本实施例提供的车辆编队的方法可以包括以下步骤。
在步骤S1010中，获取待编队车辆间的信号依赖关系。
本公开实施例中，各待编队车辆可为目标车道上可观测的多个车辆。例如可为路测感知单元的可观测范围内的多个车辆，本公开对观测主体并不作特殊限定。
在步骤S1020中，根据所述信号依赖关系在待编队车辆间添加流程线。
本公开实施例中，在待编队车辆间添加流程线的示例可如图12所示。
在步骤S1030中，根据添加的流程线将待编队车辆生成抽象的车联网络。
在步骤S1040中，根据所述车联网络生成第一有向图，各待编队车辆为第一有向图中的节点。
在步骤S1050中，根据所述第一有向图生成第二有向图。其中第二有向图中不存在双向边。
在步骤S1060中，根据所述第二有向图生成有向无环图。
在步骤S1070中，对所述有向无环图进行拓扑排序，获得第一拓扑序列。
在步骤S1080中，根据所述第一拓扑序列中的双向邻接节点对调整所述第一拓扑序列，生成第二拓扑序列。
在步骤S1090中，根据所述第二拓扑序列中的单向邻接节点对调整所述第二拓扑序列，生成目标拓扑序列。
在步骤S1100中，根据目标拓扑序列确定各待编队车辆的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。
图11示意性示出了根据本公开的再一个实施例的车辆编队的方法的流程图。
如图11所示，本实施例提供的车辆编队的方法可以包括以下步骤。
在步骤S1110中，搭建开发平台(本实施例以ThinkPad系列笔记本为开发平台，处理器Intel(R)Core(TM)i5-5200U CPU@2.20GHz，内存 8.00G，64位系统。本实施例也可以采用其他软硬件平台及相应的环境)，配置开发环境(本实例用的编程语言python开发环境)、安装辅助库和包，例如math、time、requests、numpy(注：本实施例用计算机语言python，也可以用包含python在内的任何计算机语言)；
在步骤S1120中，确定需要采样的物理量、采样时间段及该时间段内的采样时刻。
本公开实施例中，采样的物理量可包括车辆数量、车辆类型、车辆速度、车辆位置、车辆加速度、车辆方向、车辆驾驶员性别、车辆驾驶员年龄、车辆驾驶员驾龄、车辆驾驶员类型、车辆驾驶员健康状况、车辆驾驶员反应能力。其中，可通过各待编队车辆根据后续获得的车辆队列与其他车辆进行通信，以获得上述物理量。
在步骤S1130中，获取待编队车辆之间的信号依赖关系，并根据所述信号依赖关系在各待编队车辆之间添加流程线。
本公开实施例中，待编队车辆可例如图13所示，其中，本公开实施例的待编队车辆为图13中的中间一列车辆，但本公开实施例对待编队车辆的具体对象并不作特殊限定，其还可以是图13中多个车道中的车辆，也可为双向通行道中的所有车辆。
在步骤S1140中，以待编队车辆为网络节点，以流程线为网络节点间的连线，将待编队车辆生成抽象的车联网络；并根据车联网络生成第一有向图。
其中，各待编队车辆为第一有向图的节点，流程线为第一有向图的有向边。
在步骤S1150中，若所述第一有向图中的包括双向边，则将所述第一有向图中的双向边改为单向边后，生成第二有向图；并进一步改变第二有向图中单向边的方向以生成有向无环图。
在步骤S1160中，对所述有向无环图进行拓扑排序获得第一拓扑序列；并在保证该第一拓扑序列是所述有向无环图的拓扑序列的条件下，根据第一拓扑序列中的双向邻接节点对、单向邻接节点对依次调整第一拓扑序列，获得目标拓扑序列。
在步骤S1170中，根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。
在步骤S1180中，接收各待编队车辆上传的碰撞概率，所述碰撞概率是各待编队车辆根据所述车辆队列进行通信后计算获得的。
在步骤S1190中，对所述各碰撞概率进行整合获得碰撞概率矩阵。
本公开实施例中，碰撞概率矩阵可如图14所示。其中，图14中的矩阵的第i行第j列元素表示车辆j碰撞到车辆i的概率。例如，图14中的第一行的元素0.16表示车辆2碰撞到车辆1的概率是0.16，图14中的第一行的元素0.19表示车辆3碰撞到车辆1的概率是0.19。
本公开实施例中，还可在所述碰撞概率矩阵中存在至少一个碰撞概率大于安全概率阈值时，生成所述至少一个碰撞概率对应的待编队车辆的预警信息。
本公开实施例中的车辆编队的方法中，在生成待编队车辆的通信路径时，考虑了单向依赖和互相依赖的车辆之间的通信路径，能够最小化待编队车辆之间的信号传输路径之和，从而在其他传输因素不变的条件下最小化待编队车辆之间的通信总延时。
以下介绍本公开的装置实施例，可以用于执行本公开上述的车辆编队的方法。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开上述的车辆编队的方法的实施例。
图15示意性示出了根据本公开的一个实施例的车辆编队的装置的框图。
参照图15所示，根据本公开的一个实施例的车辆编队的装置1500，可以包括：依赖信息获取模块1510、车联网络生成模块1520、有向无环图生成模块1530、目标拓扑序列生成模块1540以及车辆队列生成模块 1550。
依赖信息获取模块1510可以配置为获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系。
在示例性实施例中，依赖信息获取模块1510可以包括单个车辆信号依赖关系获取单元和依赖信息生成单元。其中，单个车辆信号依赖关系获取单元可以配置为接收各待编队车辆的单个车辆信号依赖关系。依赖信息生成单元可以配置为对所述各单个车辆信号依赖关系进行整合，获得所述信号依赖关系。
车联网络生成模块1520可以配置为根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系。
有向无环图生成模块1530可以配置为根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点。
在示例性实施例中，所述信号依赖关系包括单向依赖关系和/或双向依赖关系。有向无环图生成模块1530可以包括第一有向图生成单元、第二有向图生成单元以及有向无环图生成单元。其中，第一有向图生成单元可以配置为根据所述车联网络生成第一有向图，所述第一有向图包括单向边和/或双向边，其中所述单向边对应所述单向依赖关系，所述双向边对应所述双向依赖关系。第二有向图生成单元可以配置为若所述第一有向图中包括所述双向边，则将所述第一有向图中的双向边改为单向边后，生成第二有向图。有向无环图生成单元可以配置为根据所述第二有向图生成所述有向无环图。
在示例性实施例中，有向无环图生成单元可以包括可达矩阵生成子单元、环路子图确定子单元、环路子图调整子单元以及有向无环图生成子单元。其中，可达矩阵生成子单元可以配置为确定所述第二有向图的可达矩阵。环路子图确定子单元可以配置为根据所述可达矩阵确定所述第二有向图的环路子图。环路子图调整子单元可以配置为对所述各环路子图中的任意单向边进行反向。有向无环图生成子单元可以配置为若反向操作后的第二有向图中不存在环路子图，则确定反向操作后的第二有向图为所述有向无环图。
目标拓扑序列生成模块1540可以配置为对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列。
在示例性实施例中，目标拓扑序列生成模块1540可以包括第一拓扑序列生成单元、第二拓扑序列生成单元以及目标拓扑序列生成单元。其中，第一拓扑序列生成单元可以配置为对所述有向无环图进行拓扑排序，生成第一拓扑序列。第二拓扑序列生成单元可以配置为根据所述第一拓扑序列中的双向邻接节点对调整所述第一拓扑序列，生成第二拓扑序列。目标拓扑序列生成单元可以配置为根据所述第二拓扑序列中的单向邻接节点对调整所述第二拓扑序列，生成所述目标拓扑序列。
在示例性实施例中，第二拓扑序列生成单元可以配置为获取所述第一拓扑序列中的第一相邻节点对；根据各第一相邻节点对对所述第一拓扑序列进行顺序调整；计算顺序调整后的第一拓扑序列的双向邻接节点对的第一增量值，所述第一增量值包括第一正增量值；根据具有所述第一正增量值的各第一相邻节点对调整所述第一拓扑序列，获得第二拓扑序列。
在示例性实施例中，目标拓扑序列生成单元可以配置为获取所述第二拓扑序列中的第二相邻节点对；根据各第二相邻节点对对所述第二拓扑序列进行顺序调整；计算顺序调整后的第二拓扑序列的单向邻接节点对的第二增量值，所述第二增量值包括第二正增量值；根据具有第二正增量值的各第二相邻节点对调整所述第二拓扑序列，获得所述目标拓扑序列。
车辆队列生成模块1550可以配置为根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列。
在示例性实施例中，车辆编队的装置1500还可包括碰撞概率获取模块、碰撞概率矩阵生成模块以及预警信息生成模块。其中，碰撞概率获取模块可以配置为接收各待编队车辆上传的碰撞概率，所述碰撞概率是各待编队车辆根据所述车辆队列进行通信后计算获得的。碰撞概率矩阵生成模块可以配置为对所述各碰撞概率进行整合获得碰撞概率矩阵。预警信息生成模块可以配置为在所述碰撞概率矩阵中存在至少一个碰撞概率大于安全概率阈值时，生成所述至少一个碰撞概率对应的待编队车辆的预警信息。
本公开实施方式提供的车辆编队的装置，基于信号依赖关系生成车联网络，并根据车联网络生成有向无环图。该有向无环图络考虑了目标车道中待编队车辆间的信号依赖关系，能够表示各待编队车辆间的信号依赖关系。同时，通过对有向无环图进行拓扑排序，以获得目标拓扑序列，能够在考虑了信号依赖关系的基础上，根据该目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列，进而能够降低通信总延时。
图16示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。需要说明的是，图16示出的电子设备的计算机系统1600仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图16所示，计算机系统1600包括中央处理单元(CPU)1601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1602中的程序或者从储存部分1608 加载到随机访问存储器(RAM)1603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 1601、ROM 1602以及RAM 1603通过总线1604彼此相连。输入/输出 (I/O)接口1605也连接至总线1604。
以下部件连接至I/O接口1605：包括键盘、鼠标等的输入部分1606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1607；包括硬盘等的储存部分1608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1609。通信部分1609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1610也根据需要连接至I/O接口1605。可拆卸介质1611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分1608。
特别地，根据本公开的实施例，下文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1601执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器 (CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的模块和/或单元和/或子单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的模块和/或单元和/或子单元也可以设置在处理器中。其中，这些模块和/或单元和/或子单元的名称在某种情况下并不构成对该模块和/或单元和/或子单元本身的限定。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如下述实施例中所述的方法。例如，所述的电子设备可以实现如图2或图 3或图4或图5或图6或图7或图8或图9或图10或图11所示的各个步骤。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元或者子单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元或者子单元的特征和功能可以在一个模块或者单元或者子单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元或者子单元来具体化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD- ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种车辆编队的方法，其特征在于，包括：
获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系；
根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系；
根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点；
对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列；
根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列，其中所述信号传输路径的距离是指通信距离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号依赖关系包括单向依赖关系和/或双向依赖关系；其中，根据所述车联网络生成有向无环图包括：
根据所述车联网络生成第一有向图，所述第一有向图包括单向边和/或双向边，其中所述单向边对应所述单向依赖关系，所述双向边对应所述双向依赖关系；
若所述第一有向图中包括所述双向边，则将所述第一有向图中的双向边改为单向边后，生成第二有向图；
根据所述第二有向图生成所述有向无环图。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第二有向图生成所述有向无环图包括：
确定所述第二有向图的可达矩阵；
根据所述可达矩阵确定所述第二有向图的环路子图；
对所述各环路子图中的任意单向边进行反向；
若反向操作后的第二有向图中不存在环路子图，则确定反向操作后的第二有向图为所述有向无环图。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列，包括：
对所述有向无环图进行拓扑排序，生成第一拓扑序列；
根据所述第一拓扑序列中的双向邻接节点对调整所述第一拓扑序列，生成第二拓扑序列；
根据所述第二拓扑序列中的单向邻接节点对调整所述第二拓扑序列，生成所述目标拓扑序列。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第一拓扑序列中的双向邻接节点对调整所述第一拓扑序列，生成第二拓扑序列，包括：
获取所述第一拓扑序列中的第一相邻节点对；
根据各第一相邻节点对对所述第一拓扑序列进行顺序调整；
计算顺序调整后的第一拓扑序列的双向邻接节点对的第一增量值，所述第一增量值包括第一正增量值，所述第一增量值是在根据各第一相邻节点对对所述第一拓扑序列进行顺序调整后，计算调整后相较于调整前的第一拓扑序列中双向邻接节点对的数量的变化值；所述第一正增量值是调整后相较于调整前的第一拓扑序列中双向邻接节点对的数量的变化值为正值的第一增量值；
根据具有所述第一正增量值的各第一相邻节点对调整所述第一拓扑序列，获得第二拓扑序列。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第二拓扑序列中的单向邻接节点对调整所述第二拓扑序列，生成所述目标拓扑序列，包括：
获取所述第二拓扑序列中的第二相邻节点对；
根据各第二相邻节点对对所述第二拓扑序列进行顺序调整；
计算顺序调整后的第二拓扑序列的单向邻接节点对的第二增量值，所述第二增量值包括第二正增量值，所述第二增量值是在根据各第二相邻节点对对所述第二拓扑序列进行顺序调整后，计算调整后相较于调整前的第二拓扑序列中单向邻接节点对的数量的变化值；所述第二正增量值是调整后相较于调整前的第二拓扑序列中单向邻接节点对的数量的变化值为正值的第二增量值；
根据具有第二正增量值的各第二相邻节点对调整所述第二拓扑序列，获得所述目标拓扑序列。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系，包括：
接收各待编队车辆的单个车辆信号依赖关系；
对所述各单个车辆信号依赖关系进行整合，获得所述信号依赖关系。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收各待编队车辆上传的碰撞概率，所述碰撞概率是各待编队车辆根据所述车辆队列进行通信后计算获得的；
对所述各碰撞概率进行整合获得碰撞概率矩阵；
在所述碰撞概率矩阵中存在至少一个碰撞概率大于安全概率阈值时，生成所述至少一个碰撞概率对应的待编队车辆的预警信息。
9.一种车辆编队的装置，其特征在于，包括：
依赖信息获取模块，用于获得目标车道上的待编队车辆间的信号依赖关系；
车联网络生成模块，用于根据所述信号依赖关系生成所述待编队车辆的车联网络，所述车联网络中的节点为各待编队车辆，节点之间的连线表征待编队车辆间的信号依赖关系；
有向无环图生成模块，用于根据所述车联网络生成有向无环图，各待编队车辆为所述有向无环图中的节点；
目标拓扑序列生成模块，用于对所述有向无环图进行拓扑排序，获得目标拓扑序列；
通信路径生成模块，用于根据所述目标拓扑序列确定各待编队车辆在所述目标车道上的排列顺序，以获得各待编队车辆间信号传输路径的距离之和最小的车辆队列，其中所述信号传输路径的距离是指通信距离。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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