[發明專利]基于神經網絡的車輛隊列控制模式切換系統及切換方法

有效

• 申請號: 202111101707.8
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113808438B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 童星;趙祥模;田彬;徐志剛;張鑫
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16;G08G1/00;G06N3/04
• 代理公司: 西安正華恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 61271
• 代理人: 傅曉

本發明公開了一種基于神經網絡的車輛隊列控制模式切換系統及切換方法，其系統包括數據采集模塊、數據處理模塊和控制器切換模塊；數據采集模塊用于接收當前車輛和前方車輛的數據信息；數據處理模塊用于對當前車輛和前方車輛的數據信息進行處理；控制器切換模塊用于根據處理后的數據信息，切換當前車輛的控制方式。本發明的車輛隊列控制模式切換系統可以使神經網絡處理產生的數據信息更接近前方車輛的真實軌跡信息，并在從CACC控制器方式切換到ACC控制器方式時，使得每一輛車只接受前方一輛車的數據信息，從而提高了預測數據的準確性。

技術領域

本發明屬于智能交通技術領域，具體涉及一種基于神經網絡的車輛隊列控制模式切換系統及切換方法。

背景技術

在城市道路駕駛環境中，由于車輛無法提前預知前方車輛的動態變化(加速，減速和換道等)，可能會導致車速控制不當，使得車輛隊列不穩定的情況時有發生，這意味著更多的交通擁堵，大量的燃油浪費，甚至會引發交通事故，對人生命財產造成重大威脅。

針對該問題，目前存在兩種主要的技術：一種是基于車載傳感器的自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)，在ACC模式下的每輛車通過車載傳感器測量其與前車的相對距離和相對速度信息，輔助駕駛員對車輛進行控制，有助于提高行車的安全性；另一種是基于車-車通信的協作式自適應巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)，其通過車-車通信實現車輛的協同控制，相比于ACC模式，CACC模式能通過通信獲得車輛隊列中更多的車輛信息，從而進行控制器的設計，在保證車輛安全的前提下，車輛間以更小的車間距行駛，提高道路交通的吞吐量，減小車輛間距波動幅度，降低行車能耗，提高交通效率而對外部干擾的抑制能力也更強。

然而，在實際通信網絡環境中，對于大規模車輛隊列控制系統，通信延時的情況不可避免，對車輛的協同控制也造成了嚴重的影響。因此，當車輛隊列中的車輛發生通信延時，如何設計巡航模式切換策略，使得車輛隊列的串穩定性得到補償，從而使車輛隊列的間距不發生較大的波動，保證系統穩定安全運行是亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決通信延時影響車輛隊列穩定性的問題，提出了一種基于神經網絡的車輛隊列控制模式切換系統及切換方法。

本發明的技術方案是：一種基于神經網絡的車輛隊列控制模式切換系統包括數據采集模塊、數據處理模塊和控制器切換模塊；

數據采集模塊用于接收當前車輛和前方車輛的數據信息；數據信息包括車輛的速度、水平位置坐標和垂直位置坐標；

數據處理模塊用于對當前車輛和前方車輛的數據信息進行處理；

控制器切換模塊用于根據處理后的數據信息，切換當前車輛的控制方式。

本發明的有益效果是：本發明的車輛隊列控制模式切換系統可以使神經網絡處理產生的數據信息更接近前方車輛的真實軌跡信息，并在從CACC控制器方式切換到ACC控制器方式時，使得每一輛車只接受前方一輛車的數據信息，從而提高了預測數據的準確性。

在本發明實施例中，為了防止系統接收到的車輛行車信息中包含異常的數據，數據處理模塊用于將雷達設備接收到的前車行車信息數據進行清洗，其次將清洗后的數據選取80％進行訓練，20％進行測試放入到網絡中進行訓練。為了提高預測數據的準確性，選取了不同的輸入參數進行試驗。例如：分別將第一車輛的水平位置坐標、第二車輛的水平位置坐標和垂直位置坐標、第三車輛的水平位置坐標和垂直位置坐標以及車輛的行駛速度作為網絡的輸入參數，通過改變網絡的內部結構，即從單影響變量到多影響變量的轉換，進行多次的實驗，同時記錄每次實驗的RMSE結果，選取結果值更優的輸入情況作為網絡的輸入參數進行試驗預測，使得通過網絡處理產生的數據信息更接近前方車輛的真實行駛軌跡信息。