CN113119968A - 车辆的控制系统、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆的控制系统、方法、电子设备及存储介质，其中，系统包括：多个定位标签，多个定位标签的每个定位标签设置于每辆车辆上；多个定位基站，多个基站沿着道路设置于两边的预设区域，以通过超宽带UWB信号识别每个定位标签的当前所处位置；服务器，用于根据每个定位标签的当前所处位置与每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离，确定每辆车辆的最佳行驶速度区间。由此，解决了汽车不是以一种恒定的速度行驶，易出现汽车群现象，不但易出现交通拥堵，降低道路的运行效率，而且易发生交通事故，尤其是对高速公路的作用性能大打折扣，使用体验较低等问题。

Description

车辆的控制系统、方法、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及汽车自动控制技术领域，特别涉及一种车辆的控制系统、方法、电子设备及存储介质。

背景技术

对于一些特殊路况如高速公路，车辆可以实现快速通行，但是由于驾驶员的反应、道路状况、汽车加速性能等各种原因，导致汽车不是以一种恒定的速度行驶，而是以一种汽车群的方式行驶。

具体而言，如图1所示，前方车辆加速行驶，后方车辆减速行驶，从而形成汽车群，一旦出现汽车群，那么很容易出现交通拥堵，降低高速的运行效率，而且驾驶员需要时刻对车辆进行车速控制，以便及时拉开安全距离，否则容易发生交通事故。因此，汽车群的出现对高速公路的作用性能大打折扣，使用体验较低。

发明内容

本发明提供一种车辆的控制系统、方法、电子设备及存储介质，以解决汽车不是以一种恒定的速度行驶，易出现汽车群现象，不但易出现交通拥堵，降低高速的运行效率，而且易发生交通事故，尤其是对高速公路的作用性能大打折扣，使用体验较低等问题。

本发明第一方面实施例提供一种车辆的控制系统，包括：多个定位标签，所述多个定位标签的每个定位标签设置于每辆车辆上；多个定位基站，所述多个基站沿着道路设置于两边的预设区域，以通过UWB(Ultra Wide Band，超宽带)信号识别所述每个定位标签的当前所处位置；服务器，用于根据所述每个定位标签的当前所处位置与所述每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离，确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间。

本发明第一方面实施例提供一种车辆的控制方法，采用上述的系统，其中，方法包括以下步骤：接收通过所述UWB信号识别的所述每个定位标签的当前所处位置；根据所述每个定位标签的当前所处位置与所述每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离；根据所述每辆车辆与前车的最佳跟车距离确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间。

本发明第三方面实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行如上述实施例所述的车辆的控制方法。

本发明第四方面实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，所述非临时性计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的车辆的控制方法。

通过在车辆上设置定位标签，且在路边设置定位基站，从而UWB信号识别车辆的当前所处位置，进而控制每辆车辆的最佳行驶速度区间，避免出现汽车群现象，有效防止交通拥堵，提高道路的运行效率，有效避免发生交通事故，尤其是可以有效发挥对高速公路的作用性能，提升使用体验。由此，解决了汽车不是以一种恒定的速度行驶，易出现汽车群现象，不但易出现交通拥堵，降低高速的运行效率，而且易发生交通事故，尤其是对高速公路的作用性能大打折扣，使用体验较低等问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为相关技术中汽车群示意图；

图2为根据本发明实施例的车辆的控制系统的方框示意图；

图3为根据本发明一个具体实施例的车辆的控制系统的原理示意图；

图4为根据本发明一个实施例的UWB-TDOA定位的原理示意图；

图5为根据本发明一个实施例的车辆的控制系统的结果示意图；

图6为根据本发明第一个实施例的车辆的控制系统的效果示意图；

图7为根据本发明第二个实施例的车辆的状态示意图；

图8为根据本发明第三个实施例的车辆状态示意图；

图9为根据本发明第四个实施例的车辆的状态示意图；

图10为根据本发明第五个实施例的车辆的状态示意图；

图11为根据本发明实施例的车辆的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的车辆的控制系统、方法、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中心提到的由于驾驶员的反应、道路状况、汽车加速性能等各种原因，导致汽车不是以一种恒定的速度行驶，而是以一种汽车群的方式行驶的问题，本发明提供了一种车辆的控制系统，通过在车辆上设置定位标签，且在路边设置定位基站，从而UWB信号识别车辆的当前所处位置，进而控制每辆车辆的最佳行驶速度区间，避免出现汽车群现象，有效防止交通拥堵，提高道路的运行效率，有效避免发生交通事故，尤其是可以有效发挥对高速公路的作用性能，提升使用体验。由此，解决了汽车不是以一种恒定的速度行驶，易出现汽车群现象，不但易出现交通拥堵，降低高速的运行效率，而且易发生交通事故，尤其是对高速公路的作用性能大打折扣，使用体验较低等问题。

具体而言，图2为本发明实施例所提供的一种车辆的控制系统的方框示意图。

如图2所示，该车辆的控制系统10方法包括：多个定位标签(如图中定位标签101、定位标签102、…、定位标签10N所示)、多个定位基站(如图中定位基站201、定位基站202、…、定位基站20N所示)和服务器300。

其中，多个定位标签的每个定位标签设置于每辆车辆上。

本发明实施例可以采用UWB对车辆进行定位，因此可以在每辆车辆上设置适用于UWB定位的定位标签，定位标签可以理解为UWB标签模块，以与下述的定位基站之间通过无线网络双向传输信号实现车辆的定位，下面会进行详细描述。

多个基站沿着道路设置于两边的预设区域，以通过UWB信号识别每个定位标签的当前所处位置。需要说明的是，预设区域可以有本领域技术人员根据实际情况进行设置，如等间隔设置于道路两侧的一定距离处，以保证定位的准确性。

可以理解的是，随着UWB定位技术的逐步成熟，可以很好地解决背景技术提出的问题，而Wi-Fi定位技术有两种：一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法比较精准地对人和车辆的进行三角定位；另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，从而确定位置。Wi-Fi定位可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务，总精度比较高，但是用于高速路的定位精度只能达到2米左右，无法做到精准定位，并且GPS受天气和位置的影响较大，尤其是遇到天气不佳的时候、或者处于高架桥/树荫的下面，或者在高楼的旁边角落、地下车库或露天的下层车库，即见不到天空时，GPS的定位就会受到相当大的影响，甚至无法进行定位服务。

然而，UWB超宽带定位技术属于无线定位技术的一种，其可以有效判定移动用户位置的测量方法和计算方法，即定位算法，如时差定位技术、信号到达AOA(Angle-of-Arriva，角度测量)技术、TOA(Time of Arrival，到达时间定位)和TDOA(Time Difference ofArrival，到达时间差定位)等。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，多个基站的每个基站包括：通信模块(如4G通讯模块2011和4G通讯模块2021所示)和计算单元(如计算单元2012和计算单元2022所示)。

其中，计算单元用于根据每个定位标签相对于不同定位基站之间的信号传播的时间差识别每个定位标签的当前所处位置，并通过通信模块发送当前所处位置至服务器。

举例而言，UWB的计算单元得出每个定位标签的当前所处位置当前所处位置的具体位置信息，并可以通过SPI接口上报给通信模块，从而会不断地把每辆车辆的位置信息实时地上报给服务器300。

如图4所示，以UWB-TDOA定位为例，利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差，从而得出定位标签相对于四组定位基站(假设1#、2#为第一组，2#、3#为第二组，3#、4#为第三组，4#、1#为第四组)的距离差。

也就是说，超宽带无线通信技术可以不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。UWB的主要特点是传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低等，必将成为解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。

服务器300用于根据每个定位标签的当前所处位置与每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离，确定每辆车辆的最佳行驶速度区间。

可以理解的是，如图5所示，在精确地获取汽车的位置信息后，通过汽车的实时位置信息即当前所处位置当前所处位置与当前车速计算出最佳跟车距离，从而得出最佳行驶速度，使得道路上的车辆达到一个整体汽车群匀速行驶的状态，减少拥堵现象的发生次数，以及提高汽车群的整体速度，提高特殊路况如高速路的运行效率。

其中，在本发明的一个实施例中，服务器包括：第一接收模块、第二接收模块和计算模块。

其中，第一接收模块用于接收通信模块发送的每个定位标签的当前所处位置。

第二接收模块用于接收每辆车辆发送的当前车速。

计算模块用于根据当前所处位置计算每辆车之间的当前间距，并根据当前间距和对应车辆的当前车速确定每辆车辆的最佳行驶速度区间。

也就是说，当前车速可以服务器根据车辆上报的相关参数进行计算，也可以由车辆上的移动终端(如移动终端401所示)直接上传。具体地，服务器300采集各个定位基站上报上来的位置信息，从而计算出每辆车辆之间的安全距离，并且结合移动终端上报的当前车速，得出最佳的行驶速度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的控制系统10还包括：多个移动终端。

其中，多个移动终端的每个移动终端设置于每辆车辆上，以接收并显示对应车辆的最佳行驶速度区间。

也就是说，根据与前车的距离动态调整应保持的速度，同时通过移动终端反馈给驾驶员，最终达到一个动态调整的回环效果。例如，由于在高速路上，人的反应及车辆性能的不统一导致车速不一致，通过上述回环效果，通过当前的汽车与前车的行驶距离，结合当前的速度，给出建议的汽车速度，驾驶员按照此速度便能拉开安全距离并且能匀速行驶，很好地解决了驾驶员不知道汽车应保持的速度及安全距离的问题，解决车的车速不一致从而导致拥堵，高速汽车群的出现，降低了高速的运行效率，通过道路两旁的定位基站、汽车上的定位标签、移动终端速度的采集、服务器300的联动计算有效地提高汽车平均行驶速度，降低事故的发生概率。

另外，在本发明的一个实施例中，服务器300还包括：检测单元和预警单元。

其中，检测单元用于检测每个定位标签的当前所处位置是否满足异常条件。

预警单元用于在满足异常条件后，发送预警提示至异常车辆的所有后方车辆。

可以理解的是，本发明实施例还可以从每个定位标签的当前所处位置判断出是否出现异常，如多个定位标签的当前所处位置一定时间内保持不动，或者所处位置处于安全距离内等多种可以由本领域技术人员根据实际情况设置的情况，有效判断出现异常如出现车辆故障或者交通事故，进而及时提醒后方车辆降速或者注意避让，更加智能化，提高控制的可靠性和安全性。

下面以高速路为例进行举例描述。

本发明实施例将整条高速路作为一维定位模型，在高速路的两侧安装定位基站，汽车上安装定位标签，通过TDOA到达时间差原理计算每辆车辆的当前所处位置，再把位置信息上传至服务器300后，服务器300通过位置信息计算出最佳跟车距离，结合车的当前车速，给出合适的驾驶速度范围，即最佳行驶速度区间，驾驶员按照建议的速度范围进行驾驶，即可保持高速路整体的通畅及提高高速路的运行效率。

如图6所示，汽车在高速路上以平均速度60km/h从左到右行驶，通过定位基站与定位标签的定位，本发明实施例可以得出每辆车辆之间的最佳跟车距离是100m。

图6所示为车辆在高速路行驶时的理想状态，最终目的为达到上述的动态平衡的效果。但是，如图7所示，当右边第一辆车发现前面有异常情况发生，速度减低到40km/h时，随后第二辆车也进行了减速。此时，如果本发明实施例的系统10，那么第三辆车驾驶员不知道自己应该减速到什么范围，只能按照驾驶经验及自认为的安全范围进行减速，那么会导致如图1的拥堵现象即汽车群发生，只能等第一辆车速度提起来后，第二辆车接着加速，第三车再加速。

然而，在本发明的实施例中，通过定位基站及定位标签结合，算出每辆车的当前所处位置，再通过位置信息准确得出每辆车的最佳跟车距离，从而得出最佳行驶速度区间后，通过移动终端的导航系统告知驾驶员，如图8所示，第二辆车应保持的速度是50km/h，第三辆车应保持的速度是55km/h。

具体地，如图9所示，第一辆车成功避开险情后，把速度保持在40km/h时，后面第一辆车通过本发明实施例的系统10得知应从当前速度继续减速到40km/h，第二辆车也减速到40km/h，车辆缓慢减速，以拉开安全距离。

进一步地，如图10所示，当保持的距离、车的速度也同时保持一致后，本发明实施例的系统10会先告知第一个驾驶员把速度提高到60km/h，等拉开一定的距离后，告知第二个驾驶员提高速度到60km/h，第三个也如此，最后达到了一开始的匀速行驶状态，恢复车辆的安全行驶速度。

根据本发明实施例提出的车辆的控制系统，通过在车辆上设置定位标签，且在路边设置定位基站，从而UWB信号识别车辆的当前所处位置，进而控制每辆车辆的最佳行驶速度区间，避免出现汽车群现象，有效防止交通拥堵，提高道路的运行效率，有效避免发生交通事故，尤其是可以有效发挥对高速公路的作用性能，提升使用体验。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的车辆的控制方法。

图11是本发明实施例的车辆的控制方法的流程图。

如图11所示，采用上述的车辆的控制系统，该车辆的控制方法包括以下步骤：

在步骤S1中，接收通过UWB信号识别的每个定位标签的当前所处位置。

在步骤S2中，根据每个定位标签的当前所处位置与每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离。

在步骤S3中，根据每辆车辆与前车的最佳跟车距离确定每辆车辆的最佳行驶速度区间。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据每辆车辆与前车的最佳跟车距离确定每辆车辆的最佳行驶速度区间，包括：根据当前所处位置计算每辆车之间的当前间距；根据当前间距和对应车辆的当前车速确定每辆车辆的最佳行驶速度区间。

另外，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的方法还包括：检测每个定位标签的当前所处位置是否满足异常条件；在满足异常条件后，发送预警提示至异常车辆的所有后方车辆。

需要说明的是，前述对车辆的控制系统实施例的解释说明也适用于该实施例的车辆的控制方法，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的车辆的控制方法，通过在车辆上设置定位标签，且在路边设置定位基站，从而UWB信号识别车辆的当前所处位置，进而控制每辆车辆的最佳行驶速度区间，避免出现汽车群现象，有效防止交通拥堵，提高道路的运行效率，有效避免发生交通事故，尤其是可以有效发挥对高速公路的作用性能，提升使用体验。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器。其中，存储器与至少一个处理器通信连接，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被设置为用于执行上述实施例的车辆的控制方法，如以用于：

接收通过UWB信号识别的每个定位标签的当前所处位置。

根据每个定位标签的当前所处位置与每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离。

根据每辆车辆与前车的最佳跟车距离确定每辆车辆的最佳行驶速度区间。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述实施例的车辆的控制方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆的控制系统，其特征在于，包括：

多个定位标签，所述多个定位标签的每个定位标签设置于每辆车辆上；

多个定位基站，所述多个基站沿着道路设置于两边的预设区域，以通过超宽带UWB信号识别所述每个定位标签的当前所处位置；以及

服务器，用于根据所述每个定位标签的当前所处位置与所述每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离，确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个基站的每个基站包括：

通信模块；

计算单元，用于根据所述每个定位标签相对于不同定位基站之间的信号传播的时间差识别所述每个定位标签的当前所处位置，并通过所述通信模块发送所述当前所处位置至所述服务器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述服务器包括：

第一接收模块，用于接收所述通信模块发送的所述每个定位标签的当前所处位置；

第二接收模块，用于接收所述每辆车辆发送的当前车速；

计算模块，用于根据所述当前所处位置计算每辆车之间的当前间距，并根据所述当前间距和对应车辆的当前车速确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

多个移动终端，所述多个移动终端的每个移动终端设置于所述每辆车辆上，以接收并显示对应车辆的最佳行驶速度区间。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器还包括：

检测单元，用于检测所述每个定位标签的当前所处位置是否满足异常条件；

预警单元，用于在满足所述异常条件后，发送预警提示至异常车辆的所有后方车辆。

6.一种车辆的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的系统，其中，方法包括以下步骤：

接收通过所述UWB信号识别的所述每个定位标签的当前所处位置；

根据所述每个定位标签的当前所处位置与所述每辆车辆的当前车速确定与前车的最佳跟车距离；以及

根据所述每辆车辆与前车的最佳跟车距离确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述每辆车辆与前车的最佳跟车距离确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间，包括：

根据所述当前所处位置计算每辆车之间的当前间距；

根据所述当前间距和对应车辆的当前车速确定所述每辆车辆的最佳行驶速度区间。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

检测所述每个定位标签的当前所处位置是否满足异常条件；

在满足所述异常条件后，发送预警提示至异常车辆的所有后方车辆。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求6-8任一项所述的车辆的控制方法。

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求6-8任一项所述的车辆的控制方法。

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