[發明專利]一種高速路車輛勻異質編隊行駛控制方法

有效

• 申請號: 201811235866.5
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109410561B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 羅禹貢;王雪彤;李克強;徐明暢;李姍;胡云;劉金鑫;陳銳;解來卿;王永勝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 白海燕;張沫

1.一種高速路車輛勻異質編隊行駛控制方法，其特征是，在基于意愿決策→隊列勻異質判斷→隊列編號→車輛協調換道→穩定行駛的控制邏輯基礎上，最終實現編隊行駛；其中，

所述意愿決策是指，行駛在某段高速路上最前的頭車，向后方車輛發送編隊請求，并接收后方車輛的編隊意愿，決定編隊；

所述隊列勻異質判斷是指，所述頭車通過對編隊車輛的質量、長度、驅動形式的量化計算，判斷編隊隊列為勻質隊列還是異質隊列；

所述隊列編號是指，根據勻質隊列或異質隊列的不同，分別施以不同的編號機制；

所述車輛協調換道是指，根據勻質隊列或異質隊列的不同，每輛車根據自車以及相鄰前車的狀態及動力學信息，判斷自車以及前車是否在目標車道、是否需要換道，并不斷計算和調整自車與前車之間的距離，當自車與前車之間的距離達到安全距離后，進行換道直至換至目標車道為止；

所述穩定行駛是指，車輛編隊完成后，隊列按照穩定的跟車間距及車速行駛。

2.根據權利要求1所述的高速路車輛勻異質編隊行駛控制方法，其特征是，判斷編隊隊列為勻質隊列還是異質隊列的方法是：

步驟410：基于車輛狀態及動力學參數，計算以頭車的質量為均值的隊列車輛質量的標準差值，計算方法如下：

其中，m_i為隊列中除頭車外其他車輛的質量，m_L為頭車輛的質量，n為隊列內車輛的數量；

步驟420：基于車輛狀態及動力學參數，計算以頭車長度為均值的隊列車輛長度的標準差值，計算方法如下：

其中，l_i為隊列中除頭車外其他車輛的長度，l_L為頭車長度，n為隊列內車輛的數量；

步驟430：頭車接收各編隊車輛的狀態及動力學參數，確定每輛車的驅動形式；

步驟440：根據步驟410、步驟420、步驟430中的結果，當同時滿足：隊列車輛質量的標準差σ₁小于100kg、隊列車輛長度的標準差σ₂小于1m、每輛車的驅動形式保持一致三個條件時，判定為勻質隊列，否則為異質隊列。

3.根據權利要求1所述的高速路車輛勻異質編隊行駛控制方法，其特征是，

1)對勻質隊列進行編號的方法是：

頭車通過接收到的編隊車輛的位置信息，根據其縱向位置，按行駛方向的前后順序確定隊列的編隊序號，即隊列的頭車編號為1，其后最近一輛車編號為2，以此類推；

2)對異質隊列進行編號的方法是：

步驟521：頭車根據各編隊車輛的質量對車輛進行排序，設序號為M_i，其中M₁＝1表示質量最大車輛的編號，編號為1，M₂＝2表示質量第二大車輛的編號，編號為2，其后按質量遞減排序依次加1；

步驟522：頭車根據各編隊車輛的長度對車輛進行排序，設序號為L_i，其中L₁＝1表示長度最長車輛的編號，編號為1，L₂＝2表示長度第二長車輛的編號，編號為2；其后按照長度遞減排序依次加1；

步驟523：綜合考慮車重、車長的因素，整合編號如下：

H_i＝ω₁M_i+ω₂L_i

其中，ω₁為車隊考慮質量的權重，ω₂為車隊考慮長度的權重，M_i為質量的編號數值，L_i為長度的編號數值，H_i為綜合編號的數值；

根據得到的綜合編號數值H_i的大小，按照從小到大的順序依次給車輛從1…n順序編號，此編號為異質車隊最終的車輛編號。

4.根據權利要求1或2或3所述的高速路車輛勻異質編隊行駛控制方法，其特征是，根據勻質隊列或異質隊列的不同，車輛協調換道的方法是：

(1)勻質隊列

步驟711：編隊車輛之間基于V2V通信接收彼此的車輛編號以及狀態信息；

步驟712：頭車判斷自身位置是否在目標車道上，若不在則換道至目標車道，若在目標車道上則保持原有行駛狀態繼續行駛；

步驟713：設編隊車輛中自車和前車存在四種車道位置關系：1)自車不在目標車道，前車亦不在目標車道，2)自車在目標車道，前車不在目標車道，3)自車不在目標車道，前車在目標車道，4)自車在目標車道，前車也在目標車道；

步驟714：根據步驟713中的情況制定相應的安全距離策略：

編隊情況	安全距離策略
自車、前車均需換道	根據兩車分別的協同換道安全距離，取最大值
自車不換，前車換道	根據自車與前車的固定跟車時距確定安全距離
自車換道，前車不換道	根據自車與前車的距離確定安全距離
自車、前車均不換道	根據自車與前車的固定跟車距離確定安全距離

步驟715：根據步驟714所述的安全距離策略，通過五次多項式進行平滑的換道軌跡規劃，其中軌跡規劃的方法如下：

x_f,i＝2v_i+25

其中，(x_f,i,y_f,i)表示軌跡規劃最后一個點的位置，x_i為車輛的行駛方向的坐標位置，v_i表示當前車輛的行駛速度；y_i(X)表示車輛橫向坐標位置；

步驟716：完成軌跡規劃后，檢測自車與前車之間的距離是否達到步驟714所述的安全距離，若達到則觸發軌跡跟蹤步驟715規劃的軌跡，以完成換道動作；

(2)異質隊列

步驟721：同步驟711；

步驟722：編號為1的是頭車，從編號為2的車輛開始，按編號由前至后的順序依次進行軌跡規劃，軌跡規劃如步驟715中所述方法；

步驟723：每輛車按照步驟722規劃的軌跡協調換道，在換道過程中，車輛檢測自車和前車按照步驟714制定的安全距離行駛。