一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法技术

本发明专利技术涉及了一种新的基于车车通信和车路通信环境的车辆协同驾驶方法，包括：以道路上单向行驶的车辆以及信号灯为节点，建立车车通信网络、车路通信网络以及车辆行驶交通网络。三层网络相互作用，从而形成一个三层超网络构架。车车通信网络以车辆为节点，车辆相互传递相关驾驶信息；车路通信网络以一定范围内的车辆以及信号灯为节点，信号灯的相关信息传递给车辆；在车车通信网络和车路通信的基础上，车辆在车车通信路段根据车车通信下的车辆跟驰模型对速度进行调整，在车路通信路段运用单纯形法算法，对车速进行动态调整。在保证车辆安全驾驶的同时，借助无线通信的技术，降低了车辆能源消耗，提高车辆在道路上的通行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆协同驾驶方法，特别是涉及一种于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法。
技术介绍
随着无线通信技术和移动自主网络技术的迅速发展与应用，以车为节点的信息系统—“车联网”成为智能交通拓展的新方向。“车联网”指通过车辆收集、处理并共享大量信息，使车与车、车与路侧设备、车与行人和自行车，以及车与城市网络能互相联结。随着智能交通系统的发展，车车通信和车路通信都已成为可能，对于推动人、路、车紧密协调的车联网研究具有重要的意义，探究如何对传统模型进行改进，提出适用于车-车通信和车-路通信环节的车辆协同驾驶方法，具有重要的理论和实际意义。在车车通信、车路通信环境下，车辆不仅能获得相邻车辆的运动状态，还可获得一定距离范围内其他车辆的信息，车辆可以更智能地行驶，近年来，一些专家学者提出了一些基于车车通信的微观交通流模型，这些模型大多有一个共同点：车车通信环境下道路上的车辆，搜集前方多辆车的车间距信息，再调整车速，而对于有信号灯的路段，把车辆和信号灯当作节点，用复杂网络的思想来考虑车车通信的研究很少。而当下对车路通信的研究主要集中在，借助信号灯的信息，选取合适的算法对一辆车的车速进行动态优化。综上所述，车车通信和车路通信作为车联网的重要环节，目前很少有研究把两者综合起来考虑，这和实际情况是不相符合的；本专利考虑把车车通信路段的速度跟驰模型和车路通信路段的单纯形法速度优化模型相结合。同时，交通网络和通信网络的结合，形成了一个以车辆和信号灯为节点的复杂网络。用网络的观点来描述车联网也很直观，本专利技术由此而来。
技术实现思路
为了更直观地描述车联网环境下的车辆行驶、车车通信和车路通信情形，本专利技术提出了一个车车通信网络、车路通信网络以及交通网络相互作用而形成的车联网超网络框架，具体描述为：在车车通信层，可以相互传递信息的车辆为节点，车辆之间可以相互传递信息，则形成一条边；在车路通信层，到达车路通信范围内的车辆以及信号灯为节点，信号灯向车辆传递信息，形成了一条单向的边；在交通网络层，每辆车和信号灯均为节点，车辆之间行驶如果相互影响，则形成一条边，信号灯若对车辆行驶有影响，则形成一条单向的边。本专利技术对车联网超网络框架中的车车通信、车灯通信以及车辆驾驶给出了具体的算法，提供了一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法。基于车车实时共享运动状态信息，以及一定范围内信号灯向车辆传递信息，车辆实时准确地优化车速，有效提升了交通效率和车辆燃油效率。具体采用的技术方案是：本专利技术提出的一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法，所述方法用于车联网环境下有信号灯路段上车辆的速度优化，所述车辆协同驾驶方法通过车辆协同驾驶装置实现，所述车辆协同驾驶装置依次分为车车通信层、交通网络层和车灯通信层；具体步骤如下：(1)分别以车车通信层的车辆和车灯通信层的信号灯为节点，构造一个由车车通信网络、车路通信网络以及交通网络相互作用而形成的车联网超网络框架；(2)在与信号灯前方通信距离D处设置一个车路通信点，当车辆与车路通信点的距离大于通信距离D时，所述车辆不受信号灯影响，头车按原始速度行驶，跟驰车辆按步骤(3)则执行车车通信层的车车通信环境下的车辆跟驰模型行驶；(3)跟驰车辆通过车辆之间的通信，得到前方多辆车辆的车间距信息，对所述车间距信息加权、求和和归一化，得到综合的与前方多辆车的车间距信息，由此修改原跟驰车辆的跟驰模型，得到新的车车通信环境下的车辆跟驰模型，所述跟驰车辆根据车辆跟驰模型调整车速，具体如下：d2xidt2=α{Σj=1iwijDij[Vjop(Δxj)-dxidt]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法，其特征在于所述方法用于车联网环境下有信号灯路段上车辆的速度优化，所述车辆协同驾驶方法通过车辆协同驾驶装置实现，所述车辆协同驾驶装置依次分为车车通信层、交通网络层和车灯通信层；具体步骤如下：(1)分别以车车通信层的车辆和车灯通信层的信号灯为节点，构造一个由车车通信网络、车路通信网络以及交通网络相互作用而形成的车联网超网络框架；(2)在与信号灯前方通信距离D处设置一个车路通信点，当车辆与车路通信点的距离大于通信距离D时，所述车辆不受信号灯影响，头车按原始速度行驶，跟驰车辆按步骤(3)则执行车车通信层的车车通信环境下的车辆跟驰模型行驶；(3)跟驰车辆通过车辆之间的通信，得到前方多辆车辆的车间距信息，对所述车间距信息加权、求和和归一化，得到综合的与前方多辆车的车间距信息，由此修改原跟驰车辆的跟驰模型，得到新的车车通信环境下的车辆跟驰模型，所述跟驰车辆根据车辆跟驰模型调整车速；d2xidt2=α{Σj=1iwijDij[Vjop(Δxj)-dxidt]},]]>{wij′=12[tanh5(ji-12)+1]wij=wij′Σj=1iwij′,(j=1,...,i),]]>Vjop(Δxj)=Vmax2[tanh(Δxj-xc)+tanh(xc)],]]>其中，xi(t)是第i辆车在t时刻的位置，△xi(t)＝xi+1(t)‑xi(t)表示第i辆车在t时刻的前车距，α为敏感系数，wij是第j辆车对第i辆车的跟驰影响权值系数，随着车i和车j距离增大而减小，且一定范围内，邻近车辆整体相对较远处车辆，对当前车影响更大；变形的双曲正切函数满足要求，Dij为车车通信环境下，车j到车i的连通性；如果接收到信息，Dij＝1，否则Dij＝0；当i＝j，Dij＝Dji＝1；是优化速度，其中Vmax表示最大速度，xc为安全距离；(4)当车辆到达车路通信点，跟驰车辆开始接收到信号灯的相关信息，根据搜集的信号灯信息以及跟驰车辆自身的驾驶信息，运用单纯形法算法，对跟驰车辆的车速进行进一步优化调整，在速度得到优化的同时跟驰车辆必须满足跟驰特性，其安全间距根据车车通信进行优化，运用VT‑Micro模型来评价车辆的燃油效率。...

【技术特征摘要】
1.一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法，其特征在于所述方法用于车联
网环境下有信号灯路段上车辆的速度优化，所述车辆协同驾驶方法通过车辆协同驾驶装置
实现，所述车辆协同驾驶装置依次分为车车通信层、交通网络层和车灯通信层；具体步骤如
下：
(1)分别以车车通信层的车辆和车灯通信层的信号灯为节点，构造一个由车车通信网
络、车路通信网络以及交通网络相互作用而形成的车联网超网络框架；
(2)在与信号灯前方通信距离D处设置一个车路通信点，当车辆与车路通信点的距离大
于通信距离D时，所述车...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚静，姚冲，孙剑，王峻，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31