一种基于路径重合度的车辆智能编队方法

1.本发明属于车路协同技术领域，特别是涉及到一种高速公路背景下的货车智能编队方法。


背景技术：

2.车路协同技术是一种通过无线通信和互联网技术，进行车与车、车与路之间实时信息的有效交互的新一代互联网技术。能够更好的保证交通安全，同时提高道路通行能力。车路协同为车辆间距较小情况下，安全可靠的成队行驶提供了基础。车辆可以通过车路协同技术实时接收周围车辆及路况信息，在保证行驶安全的前提下缩短车与车的间距，从而实现多辆车编队行驶。由于气动阻力的85％来自压差阻力，当车辆保持较短的跟驰距离行驶时，前车的尾部压力会有所升高，后车的头部压力有所减小，导致前后以及车辆队列气动阻力减小。在高速公路上货车的成队行驶，能通过减少气动阻力节约能源消耗，减少废气排放。
3.现有的车辆编队方法主要聚焦于，通过车辆以及道路上的通信设备实现车辆的成队行驶及控制，没有考虑队列中车辆共同行驶里程与各车辆总行驶里程的比值对节约油耗的影响，队列节油效果相对较差。同时，现有车辆编队方法没有考虑编队过长对队列行驶及道路通行能力带来的负面影响，其功能相对简单，难以应对较为复杂的交通环境。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于路径重合度的车辆智能编队方法，解决现有方法没有考虑队列中车辆共同行驶里程与各车辆总行驶里程的比值对节约油耗影响的问题；降低了队列的燃油经济性、稳定性以及道路通行能力；可以适应更加复杂的交通环境，提高交通道路利用率，提高了队列的安全性、稳定性、燃油经济性以及道路通行能力。
5.一种基于路径重合度的车辆智能编队方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
6.步骤一、有入队意愿的车辆通过车联网通信模块发送成队行驶指令，并由车辆环境感知模块以及车联网通信模块规划行驶路径，以路径重合度为指标筛选成队行驶车辆，选取预计行驶里程数最大的车辆为队列行驶领航车辆；
7.步骤二、由领航车辆的决策控制模块根据车辆预计行驶里程从大到小的顺序对车辆进行编号，并按照车辆编号顺序成队行驶；
8.步骤三、由领航车辆环境感知模块和车联网通信模块进行队列预计行驶道路条件的实时监测，由领航车辆监测的道路信息决策出队列实时车速，根据车联网通信模块实时共享各车状态参数，各车决策控制模块完成对车队速度的控制；
9.步骤四、队列中除领航车辆外，其余车辆环境感知模块的车载雷达实时监测与前车之间的距离，并与车辆决策控制模块根据车速及车型计算的预设距离进行比较，实时距
离大于预设距离，进行加速控制，实时距离小于预设距离时，进行减速控制；
10.步骤五、领航车辆通过车联网通信模块实时监测剩余车辆信息，剩余车辆发出入队申请，根据待加入车辆预计行驶路径与领航车辆预计行驶路径重合度筛选车辆，将待加入车辆的预计行驶里程与车队其他车辆预计行驶里程比较并编号，根据新生成编号成队行驶；
11.步骤六、领航车辆通过车联网通信模块实时监测，若车辆到达目的地或申请离开队列，删除其车辆编号，并由领航车辆决策控制模块对离队车辆后部车辆进行重新编号；直至领航车辆到达目的地，停止编队；
12.至此，一种基于路径重合度的车辆智能编队方法完成。
13.所述步骤一和步骤五中的路径重合度计算方法为，通过车辆决策控制模块计算出各车辆预计行驶路径中重复的部分，将重合路径里程数与对应里程数比较，具体包括，车辆未成队β＝d/max{a，b}
14.已形成车队β＝d/max{b，c}
15.其中，β表示路径重合度，d表示由车辆决策控制模块计算所得的重合路径里程数，a表示被加入车辆路径里程数，b表示加入车队车辆路径里程数，c表示车队领航车辆路径里程数。
16.所述车联网通信模块具有实时传递车辆与其他车辆及道路之间信息的功能；所述环境感知模块通过车载激光雷达、毫米波雷达等传感器实现监测并收集车辆周围环境信息的功能；所述决策控制模块收集车联网通信模块、环境感知模块所获得的信息，完成待入队车辆筛选、队列车辆排序行驶、控制队列间距及车速。
17.通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种基于路径重合度的车辆智能编队方法，根据不同车辆路径重合度的大小筛选出合适的车辆成队行驶，有利于提高车辆队列的燃油经济性；避免了因为重合路径较短而导致的车辆频繁组队离队情况，有利于提高车辆队列的安全性和行驶稳定性。
18.进一步的，根据不同车辆路径重合度的大小筛选出合适的车辆成队行驶，避免了没有筛选入队车辆情况下车辆编队过长问题，有利于提高道路通行能力。
19.根据车辆预计行驶里程从大到小的顺序编队行驶，可以减少队列中车辆到达目的地对车辆队列的影响，有利于提高车辆队列的行驶稳定。
20.由于车辆编队行驶时领航车辆相较与其他车辆来说节油效果较差，根据车辆预计行驶里程从大到小的顺序编队行驶可以保证领航车辆的节油路段最长，队列中每个车辆的节油效果相对均衡。
附图说明
21.以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
22.图1为本发明一种基于路径重合度的车辆智能编队方法流程示意框图。
具体实施方式
23.一种基于路径重合度的车辆智能编队方法，如图1所示，包括以下步骤，
24.步骤一：车辆驾驶员通过车联网通信模块提出成队行驶需求，并由各车辆环境感
知模块以及车联网通信模块规划出最理想的行驶路径，以路径重合度为指标筛选出合适的成队行驶车辆，并选取出其中预计行驶里程数最大的车辆作为队列领航车辆；
25.步骤二：由领航车辆决策控制模块根据车辆预计行驶里程从大到小的顺序对车辆进行编号，根据车辆编号顺序成队行驶；
26.步骤三：由领航车辆环境感知模块和车联网通信模块完成队列预计行驶道路条件的实时监测，由领航车根据道路信息决策出队列实时理想车速，根据车联网通信模块实时共享各车状态参数，各车决策控制模块完成对车队速度的控制；
27.步骤四：队列中除领航车辆外，其余车辆的环境感知模块的车载雷达测量其与前车之间的距离，并与该车辆决策控制模块根据车速车型计算的预设距离进行比较，当实时距离大于预设距离时，对其采取加速控制，当实时距离小于预设距离时，对其采取减速控制；
28.步骤五：领航车辆通过车联网通信模块实时监测是否有车辆需要加入本车队，当有车辆需要加入车队时，根据加入车辆预计行驶路径与领航车预计行驶路径重合度筛选车辆，将加入车辆的预计行驶里程与车队其他车辆预计行驶里程比较并编号，根据新的编号成队行驶；
29.步骤六：领航车辆实时监测是否有车辆到达目的地或申请离开队列，当有车辆到达目的地或申请离开队列时，删除其车辆编号，并对其后部车辆进行重新编号；
30.步骤七：领航车辆到达目的地，停止编队。
31.其中，所述车联网通信模块用于实时传递车辆与其他车辆及道路之间信息；所述环境感知模块通过车载激光雷达传感器、毫米波雷达传感器用于监测并收集车辆周围环境信息；所述决策控制模块用于收集车联网通信模块、环境感知模块所获得的信息，完成待入队车辆筛选、队列车辆排序行驶、控制队列间距及车速。
32.具体实施方式一：所述步骤一与步骤五中路径重合度计算方法具体如下：通过车辆决策控制模块计算出各车辆预计行驶路径中重复的部分，将重合路径里程数与对应里程数比较，具体计算方法如下：
33.β＝d/max{a，b}车辆未成队
34.β＝d/max{b，c}已形成车队
35.其中，β表示路径重合度，d表示由车辆决策控制模块计算所得的重合路径里程数，
36.a表示被加入车辆路径里程数，b表示加入车队车辆路径里程数，c表示车队领航车辆路径里程数；
37.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一与步骤五中以路径重合度为指标筛选出合适的成队行驶车辆；具体过程为：根据目前队列车辆数目的不同合理调整所接受的入队车辆路径重合度列，具体的调整方法如表一所示。在同时满足表一要求的入队车辆中，选择路径重合度高的车辆优先入队；
38.表1路径重合度筛选方法
39.队列车辆数目(i)接受入队车辆路径重合度(β)i≤2β＞60％2＜i≤4β＞70％4＜i≤7β＞80％
7＜i≤10β＞90％i＞10停止接受车辆入队
40.特别的，当队列车辆数大于10时，为了防止由于队列过长对队列稳定性以及道路通行能力的影响，队列将不再接受其他车辆的入队申请。
41.本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。