[發(fā)明專利]一種高速路車輛勻異質(zhì)編隊行駛控制方法

有效

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109410561B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 白海燕;張沫

本發(fā)明公開一種高速路車輛勻異質(zhì)編隊行駛控制方法，是在基于意愿決策→勻異質(zhì)判斷→隊列編號→車輛協(xié)調(diào)換道→穩(wěn)定行駛的控制邏輯上實現(xiàn)編隊行駛。以頭車為決策車向其他車輛發(fā)送編隊請求，并接收它車的編隊意愿編隊；頭車通過對編隊車輛的量化計算，判斷隊列為勻質(zhì)還是異質(zhì)隊列，并分別施以不同的編號機制；根據(jù)勻異質(zhì)隊列、車輛的狀態(tài)及動力學信息，判斷自車以及前車是否需要換道，當達到安全距離后進行換道。本發(fā)明綜合考慮了高速路編隊過程中車隊的勻異質(zhì)特性分別制定編號，保證了車輛編隊后的車隊穩(wěn)定性運行，并且采取各車輛組成“未來隊列”的虛擬方式將相鄰兩輛車分成一組規(guī)劃軌跡，大大簡化了編隊的復雜程度并提高了編隊的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，特別是涉及一種新型的高速路車輛編隊行駛策略。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，車輛保有量的不斷增加，也隨之帶來了一系列社會問題。比如車輛數(shù)量的劇增造成了環(huán)境的污染、化石燃料的過度利用以及頻發(fā)的交通事故。對于以上的社會問題發(fā)展新能源汽車并提高高速路通行效率是節(jié)約能源的有效途徑。

車輛編隊行駛能夠有效的縮短跟車間距，減小因空氣阻力帶來的燃油消耗，并能夠提升道路交通通行效率。隨著智能駕駛技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的科研機構(gòu)以及汽車廠商都在大力發(fā)展智能駕駛技術(shù)，在高速公路場景中，若將車輛編隊技術(shù)進行實際的應用，那么將會帶來巨大的能源利用收益減少能源損耗，同時保證大型商用車的行駛安全性。

車輛在高速路行駛過程中，時常會有多輛車同時行駛在同一車道或者行駛在相鄰車道的情況，因此若將這一情況采用編隊控制策略使多車通過一定的規(guī)則成為一個隊列行駛，能夠有效的減小行駛過程中的能耗，同時保證高速路行駛的安全性并提升道路的利用率。但現(xiàn)有技術(shù)中針對車輛編隊的方法均以跟蹤編隊車輛前方相鄰車輛為主，這一方法僅考慮了車輛在動力學特性相同的情況，但這種方法不適用于在動力學特性相差較大情況下的編隊，若仍采用此類方法則會導致車輛在編隊結(jié)束形成隊列行駛的過程中穩(wěn)定性很差，并由此帶來隊列行駛的安全性問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)狀，本發(fā)明目的在于提供一種高速路車輛勻異質(zhì)編隊行駛控制方法，根據(jù)勻質(zhì)隊列與異質(zhì)隊列的特點分別完成相應的編隊動作來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷中的至少一個。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種高速路車輛勻異質(zhì)編隊行駛控制方法，該方法是在基于意愿決策→隊列勻異質(zhì)判斷→隊列編號→車輛協(xié)調(diào)換道→穩(wěn)定行駛的控制邏輯基礎(chǔ)上，最終實現(xiàn)編隊行駛的方法。

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(fā)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(zhì)判斷是指，所述頭車通過對編隊車輛的質(zhì)量、長度、驅(qū)動形式的量化計算，判斷編隊隊列為勻質(zhì)隊列還是異質(zhì)隊列；

所述隊列編號是指，根據(jù)勻質(zhì)隊列或異質(zhì)隊列的不同，分別施以不同的編號機制；

所述車輛協(xié)調(diào)換道是指，根據(jù)勻質(zhì)隊列或異質(zhì)隊列的不同，每輛車根據(jù)自車以及相鄰前車的狀態(tài)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(diào)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(wěn)定行駛是指，車輛編隊完成后，隊列按照穩(wěn)定的跟車間距及車速行駛。

進一步地，判斷編隊隊列為勻質(zhì)隊列還是異質(zhì)隊列的方法是：

步驟410：基于車輛狀態(tài)及動力學參數(shù)，計算以頭車的質(zhì)量為均值的隊列車輛質(zhì)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(zhì)量，m_L為頭車輛的質(zhì)量，n為隊列內(nèi)車輛的數(shù)量；