[發(fā)明專利]高速公路場景下基于邊緣計算的無人駕駛車群形成方法及自協(xié)模型構(gòu)建方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110274590.7 | 申請日： | 2021-03-15 |
| 公開（公告）號： | CN113032144B | 公開（公告）日： | 2022-11-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 程久軍;毛其超;周愛國;原桂遠;魏超 | 申請（專利權(quán)）人： | 同濟大學(xué) |
| 主分類號： | G06F9/50 | 分類號： | G06F9/50;G06F30/20;G06N3/00;G06F111/06 |
| 代理公司： | 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290 | 代理人： | 葉鳳 |
| 地址： | 200092 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 高速公路 場景 基于 邊緣 計算 無人駕駛 形成 方法 模型 構(gòu)建 | ||
1.一種高速公路場景下無人駕駛車群形成方法，無人駕駛單智能體運動于高速公路場景中，特征是：具體包括如下步驟：
步驟1.相關(guān)定義
(1)高速公路干擾標識定義
定義1高速公路有人駕駛車輛標識(MVI,Manned Vehicle Identification)：在高速公路上有人駕駛車輛與無人駕駛車輛共存，有人駕駛車輛相對于無人駕駛車輛而言是一個高速移動的障礙物，為了區(qū)分兩者，每個車輛節(jié)點依據(jù)自身狀態(tài)通過設(shè)置高速公路有人駕駛車輛標識來標明自身的身份，其數(shù)學(xué)表達式為(1)：
其中，MVI表示高速公路中車輛v的有人駕駛車輛身份標識，當MVIv＝1時，表示車輛v為有人駕駛車輛，在后續(xù)算法中作為一個高速移動的障礙物；相反，當MVIv＝0時，表示車輛v為無人駕駛車輛；
定義2高速公路道路標識牌(HRS,Highway Road Signs)：在高速公路上存在很多道路信息標識牌例，道路標識牌能夠?qū)o人駕駛車輛的運動進行指導(dǎo)；
(2)基于邊緣計算的車輛角色及相關(guān)定義
定義3無人駕駛車群引領(lǐng)節(jié)點CH(Cluster Head)：一個無人駕駛車群都會選出唯一的無人駕駛車輛節(jié)點作為整個車群的引領(lǐng)節(jié)點，引領(lǐng)節(jié)點負責(zé)與其他車群中的引領(lǐng)節(jié)點進行通信并管理本車群的各項信息；
定義4無人駕駛車群次級引領(lǐng)節(jié)點CR(Cluster Relay)：負責(zé)在車群普通節(jié)點與車群引領(lǐng)節(jié)點之間、車群普通節(jié)點之間互相傳遞消息并管理車群普通節(jié)點，即次級引領(lǐng)節(jié)點CR決定一個非本車群的無人駕駛車輛普通節(jié)點是否能夠加入本車群；
定義5無人駕駛車群普通節(jié)點CM：無人駕駛車群中除去引領(lǐng)節(jié)點CH與次級引領(lǐng)節(jié)點CR之外，都屬于普通節(jié)點，在未組成車群之前，所有無人駕駛車輛節(jié)點都是普通節(jié)點；
定義6 chv：表示車輛節(jié)點v對應(yīng)的無人駕駛車群引領(lǐng)節(jié)點CH；
定義7 crv：表示車輛節(jié)點v對應(yīng)的無人駕駛車群次級引領(lǐng)節(jié)點CR；
定義8 dmax：表示在一個無人駕駛車群中，無人駕駛車群引領(lǐng)節(jié)點CH距離無人駕駛車群內(nèi)所有車輛節(jié)點的最大跳數(shù)；
(3)車群屬性定義
定義9無人駕駛車輛連接穩(wěn)定指數(shù)CSI(Driverless Vehicle ConnectivityStability Index)：表示兩個無人駕駛車輛節(jié)點之間直接連接的穩(wěn)定程度，其數(shù)學(xué)表達式為(3)：
其中，MDCR(Max Driverless Communication Range)表示無人駕駛車輛所攜帶通信探測設(shè)備的最大通信范圍，Dt(vi，vj)表示t時刻兩個無人駕駛車輛vi與vj之間的物理距離；車輛節(jié)點v∈{v|MVIv＝0}；若兩個無人駕駛車輛節(jié)點之間的距離小于等于MDCR時，即兩個無人駕駛車輛節(jié)點位于最大通信范圍內(nèi)，此時車輛節(jié)點之間距離越近，連接穩(wěn)定指數(shù)CSI越大，表明兩個車輛節(jié)點之間的直接連接的穩(wěn)定程度越高，兩者的聯(lián)系越緊密；
定義10鄰居車輛節(jié)點NVN(Neighbor Vehicle Node)：若在高速公路上的某一無人駕駛車輛節(jié)點vi與另一個車輛節(jié)點vj之間的CSI滿足CSI＞δ(δ是設(shè)定的閾值，保證車輛節(jié)點連接的可靠性)，則表明兩個車輛之間連接穩(wěn)定，此時稱車輛節(jié)點vi與車輛節(jié)點vj互為鄰居節(jié)點關(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中表現(xiàn)為節(jié)點vi與節(jié)點vj之間存在一條邊，其數(shù)學(xué)表達式為(4)：
其中，CSI表示無人駕駛車輛連接穩(wěn)定指數(shù)，vi表示高速公路上的無人駕駛車輛，vj表示高速公路上的車輛，為無人駕駛車輛，或為有人駕駛車輛；
定義11高速公路上無人駕駛車輛節(jié)點vi的鄰居車輛節(jié)點集合NVNSi，t：表示在t時刻高速公路上與某一無人駕駛車輛節(jié)點vi為鄰居節(jié)點關(guān)系的無人駕駛車輛節(jié)點組成的車輛集合，其數(shù)學(xué)表達式為(5)：
NVNSi，t＝{vj|NVN(vi，vj)＝1 and MVIv＝0} (5)
其中，NVN(vi，vj)表示無人駕駛車輛節(jié)點vi與vj之間是鄰居節(jié)點關(guān)系，vi表示高速公路上的無人駕駛車輛，vj表示高速公路上的車輛，為無人駕駛車輛，或者為有人駕駛車輛；
定義12高速公路所有無人駕駛車輛節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖DVN(V，E)：DVN(DriverlessVehicle Network)是一個無向圖；其中V表示所有無人駕駛車輛節(jié)點的集合V＝{v|MVIv＝0}，E表示拓撲圖中所有邊的集合；vi表示拓撲圖節(jié)點集合V中某一無人駕駛車輛節(jié)點；
定義13高速公路中所有無人駕駛車輛節(jié)點組成的連通分量CCG(V，E)：CCG(V，E)(Connected Component Graph)表示網(wǎng)絡(luò)拓撲圖DVN中一個極大連通子圖，CCG(V，E)內(nèi)所有車輛節(jié)點都能夠互相直接連接，其數(shù)學(xué)表達式為(6)：
其中，Arrive函數(shù)是判別函數(shù)，Arrive(u，v)＝True表示存在一條路徑能連接無人駕駛車輛節(jié)點u到節(jié)點v；
定義14超連通分量HCCG(V，E)(High Connected Component Graph)：通過向連通分量CCG(V，E)中添加邊得到，數(shù)學(xué)表達式如下(7)：
HCCG(V，E)＝Add edge(u，v)to CCG(V，E)
其中，CCG(V，E)表示高速公路上所有無人駕駛車輛節(jié)點組成的連通分量，gap函數(shù)是判別函數(shù)，gap(u，v)＝True表示節(jié)點u與節(jié)點v的距離是2跳；
定義15支配集DS(Dominating Set)：是超連通分量HCCG(V，E)的部分點的集合V*；HCCG(V，E)中的節(jié)點是頂點集V*中的一個節(jié)點，或者與頂點集V*中的一個節(jié)點相鄰，支配集DS數(shù)學(xué)表達式為(8)：
定義16貫通路徑：定義為高速公路網(wǎng)絡(luò)拓撲中相連車輛節(jié)點組成的路徑w＝vie0vi+1e1…vi+kekvi+k+1；此時該路徑的長度為k；
步驟2.無人駕駛車群形成方法
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