一种基于车路协同的智能网联汽车编队控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于车路协同的智能网联汽车编队控制方法及装置，利用车路协同的技术优势，通过对于多源交通信息的实时获取分析、编队控制算法计算最优车速，使车辆在编队状态下，按照指令以最优车速运行。尤其解决车辆进入交叉口停车排队现象，从而达到提高道路运行效率，提升道路通行能力的目的。

A method and apparatus for controlling the formation of wanglian automobile intelligent vehicle collaborative based on

The present invention provides a method and device for control network of vehicle fleet intelligent vehicle collaborative based on the technical advantage of collaborative road vehicles, based on multi-source traffic information acquisition in real-time analysis, formation control algorithm to calculate the optimal speed, the vehicle in the formation condition, according to the instructions on the optimal operation speed. Especially, it can solve the queuing phenomenon of vehicles entering the intersection, so as to improve the efficiency of road operation and improve the road capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于车路协同的智能网联汽车编队控制方法及装置
本专利技术属于车路协同/智能网联汽车
，具体涉及一种基于车路协同环境通过车辆编队控制从而保障车辆行驶安全，提高道路通行能力的控制方法及装置。
技术介绍
随着智能交通和车路协同技术的不断发展，先进的信息采集、信息交互技术的发展使实时数据融合成为了可能，这些均促进了智能网联汽车技术和车辆驾驶系统的发展。在无线通信环境下，智能网联汽车可以更容易地感知和获取周围的环境和车辆信息，并进行实时分析，进而实现车路信息融合与协同控制。智能网联汽车是具有先进的短程无线通信与互联网接入功能的智能化车辆，智能网联汽车可以实时采集自车状态信息及绝对位置，并对邻车的行驶信息及周边环境信息进行获取。通过算法分析将驾驶指令传达给驾驶员并运用无线通信技术将驾驶意图发送给周边车辆，具有网联化和智能化的特点。车路协同系统是具有全时空动态采集、融合交通信息功能并能够与道路协同配合对车辆进行安全指导控制的系统。通过无线通信手段实时采集道路、车辆数据并根据内置算法对驾驶员提供全程动态的危险信息警示、驾驶建议指导等功能。从而实现人车路协同工作，对形成安全、高效的交通环境有很大的促进作用。车辆编队控制系统具体指车辆能够按照规定车间距、车速以队列形式行驶并可根据指令完成特定驾驶动作的控制系统。通过编队控制，能够有效提高道路车辆密度，主动控制车辆避免避撞，减少不必要的提速和刹车。对增加交通可控性、提高道路安全性，实现节能减排有很大的作用。从目前车辆驾驶系统的发展现状可知，现有驾驶辅助系统大多只能通过单一传感器识别危险信息并进行预警，并不能对于不同场景下的驾驶行为进行有效地判别与合理分析，也不能为驾驶员提供全程实时动态的指导。同时对于所获取的车辆数据利用严重不足，系统并不能通过多元信息的融合使得车辆获取更安全的行驶保障，亦不能通过数据分析为道路交通运行优化提供更为有效地指导。对于车辆编队算法，大多只以前车为参考目标，只基于车间距、车速两种信息进行计算，计算方法较为简单。且没有从整体考虑，未能利用车路协同的技术优势来获取更为全面的交通信息，不能使交通运行效率达到最大化。
技术实现思路
针对以上相关技术不足，本专利技术利用车路协同技术的优势，结合多源交通数据设计出智能网联汽车编队控制方法及装置，为车辆提供及时、精确地驾驶指导控制，保障车辆运行安全，提高道路运行效率。具体采用如下技术方案：本专利技术控制方法包括如下步骤：(1)将城市信号交叉口路段划分为自由行使区域、缓冲区域和编队区域，车辆在缓冲区域内建立车车/车路无线通信，车辆进入编队区域后进行车速调节控制；(2)判断领航车到达编队区域时前方信号灯的状态：若前方信号灯为绿灯且绿灯剩余时间足够领航车通过交叉口，或前方信号灯为红灯且领航车到达交叉口时能够不停车通过交叉口，进入步骤(3)；若前方信号灯为绿灯且剩余绿灯时间不够领航车通过交叉口，或前方信号灯为黄灯，或前方信号灯为红灯且领航车到达交叉口时不能通过交叉口，进入步骤(4)；(3)若g(0)≧L/vl0，则领航车先保持当前速度运行，进入步骤(3.1)；若g(0)<L/vl0，进入步骤(3.2)；其中g(0)为领航车进入编队区域时剩余绿灯时间，L为编队区域长度，vl0为领航车进入编队区域的速度，vf为车辆所能达到的最大车速；(3.1)当第i辆跟随车进入编队区域时，领航车减速，取使成立的vli的最小值作为领航车减速后的速度；其中vli为第i辆跟随车进入编队区域时领航车调整后的速度，g(i)为第i辆跟随车进入编队区域时所剩绿灯时间，xi(t)为第i辆跟随车进入编队区域时距领航车的距离，a为保证车辆舒适性的最大加速度，H为车辆长度，γ、β为安全距离系数；(3.2)第i辆跟随车进入编队区域时，领航车提高速度，取使成立的vl(i+1)的最小值作为领航车加速后的速度；其中vl(i+1)为第i+1辆跟随车进入编队区域时领航车调整后的速度；(4)当领航车进入编队区域时，领航车速度调整为满足下式：其中vl1为领航车调整后的速度，Tg为下周期绿灯启亮时刻，T0为领航车进入编队区域时刻。优选地，缓冲区域长度为：δ＝tr·vmax其中，δ为缓冲区域的长度；tr为车路通信建立稳定连接所需要的时间；vmax为当前道路等级下车辆最大车速。优选地，编队区域长度L的范围为：其中，vmax为城市道路车辆运行最高速度，Gr为绿灯时间，T为周期，vmin为城市道路车辆运行最低速度。优选地，步骤(3.1)中，若vl0＝vf，则直接调整领航车速度；若vl0<vf，当第i辆跟随车进入编队区域时，先判断是否满足：若满足，则保持领航车车速不变，若不满足，则调整领航车速度。本专利技术控制装置包括：RFID车辆电子标签，安装于挡风玻璃前方，用于识别、获取车辆基本信息；GPS高精度定位模块，安装于车辆顶部，用于获取车辆实时位置信息；测距传感器，安装位于保险杠前侧，通过CAN总线与驾驶辅助操作平台连接；车速传感器，可通过采集车速表信号线来读取IO脉冲值，或者加装轮速霍尔传感器，安装于车轮内侧，通过IO总线连接核心控制单元；三轴加速度传感器，安装于车体几何中心处，用于检测实际侧向和纵向加速度信息，通过AD转换与核心控制单元连接；路侧控制设备，安装于道路交叉口一侧，包括交通信号机及通信设备，用于道路信号交叉口的控制与管理；车路通讯单元，可通过无线通讯方式与其他车辆及路侧控制设备进行信息交互，采集信号相位、配时以及其他车辆侧向加速度、纵向加速度、车速、换道提示、动力学系数等信息；核心控制单元，安装于车内干燥通风散热均匀处，内部集成数据库和控制决策系统；所述控制装置通过CAN总线连接车辆电子油门刹车系统及ESP系统；核心控制单元通过CAN总线连接驾驶辅助操作平台。本专利技术具有如下有益效果：利用车路协同的技术优势，通过对于多源交通信息的实时获取分析、编队控制算法计算最优车速，使车辆在编队状态下，按照指令以最优车速运行。尤其解决车辆进入交叉口停车排队现象，从而达到提高道路运行效率，提升道路通行能力的目的。附图说明图1是本专利技术场景示意图。图2是车辆通过路口示意图。图3是控制装置功能结构图。图4是控制装置安装位置图。1—测距传感器；2—多功能摄像头；3—RFID车辆电子标签；4—GPS高精度定位模块；5—三轴加速度传感器；6—车路通信单元；7—核心控制单元；8—驾驶辅助操作平台；9—电子刹车油门控制系统；10—EPS电子助力转向系统。具体实施方式(一)基于车路协同的智能网联汽车编队控制方法1、城市信号交叉口道路区域划分如图1场景所示，路段划分为三个区域，包括自由行使区域、缓冲区域和编队区域。其中第一辆车为领航车，后续车为跟随车。车辆在缓冲区域内建立车车/车路无线通信，进入编队区后进行车速调节控制。在图1场景中，缓冲区域应满足公式(1)条件：δ＝tr·vmax(1)公式(1)中，δ为缓冲区域的长度；tr为车路通信建立稳定连接所需要的时间；vmax为当前道路等级下车辆最大车速。2、交叉口编队区域条件设定车辆在绿灯期间进入编队区域时剩余绿灯时间不足以使车辆在当前绿灯时间通过交叉口，因此车辆需调整速度在下个绿灯时间通过，故有：如图2车辆在A时刻进入引导区域则剩余绿灯时间不足以使车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车路协同的智能网联汽车编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将城市信号交叉口路段划分为自由行使区域、缓冲区域和编队区域，车辆在缓冲区域内建立车车/车路无线通信，车辆进入编队区域后进行车速调节控制；(2)判断领航车到达编队区域时前方信号灯的状态：若前方信号灯为绿灯且绿灯剩余时间足够领航车通过交叉口，或前方信号灯为红灯且领航车到达交叉口时能够不停车通过交叉口，进入步骤(3)；若前方信号灯为绿灯且剩余绿灯时间不够领航车通过交叉口，或前方信号灯为黄灯，或前方信号灯为红灯且领航车到达交叉口时不能通过交叉口，进入步骤(4)；(3)若g(0)≧L/vl0，则领航车先保持当前速度运行，进入步骤(3.1)；若g(0)<L/vl0，进入步骤(3.2)；其中g(0)为领航车进入编队区域时剩余绿灯时间，L为编队区域长度，vl0为领航车进入编队区域的速度，vf为车辆所能达到的最大车速。(3.1)当第i辆跟随车进入编队区域时，领航车减速，取使

【技术特征摘要】
1.一种基于车路协同的智能网联汽车编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将城市信号交叉口路段划分为自由行使区域、缓冲区域和编队区域，车辆在缓冲区域内建立车车/车路无线通信，车辆进入编队区域后进行车速调节控制；(2)判断领航车到达编队区域时前方信号灯的状态：若前方信号灯为绿灯且绿灯剩余时间足够领航车通过交叉口，或前方信号灯为红灯且领航车到达交叉口时能够不停车通过交叉口，进入步骤(3)；若前方信号灯为绿灯且剩余绿灯时间不够领航车通过交叉口，或前方信号灯为黄灯，或前方信号灯为红灯且领航车到达交叉口时不能通过交叉口，进入步骤(4)；(3)若g(0)≧L/vl0，则领航车先保持当前速度运行，进入步骤(3.1)；若g(0)<L/vl0，进入步骤(3.2)；其中g(0)为领航车进入编队区域时剩余绿灯时间，L为编队区域长度，vl0为领航车进入编队区域的速度，vf为车辆所能达到的最大车速。(3.1)当第i辆跟随车进入编队区域时，领航车减速，取使成立的vli的最小值作为领航车减速后的速度；其中vli为第i辆跟随车进入编队区域时领航车调整后的速度，g(i)为第i辆跟随车进入编队区域时所剩绿灯时间，xi(t)为第i辆跟随车进入编队区域时距领航车的距离，a为保证车辆舒适性的最大加速度，H为车辆长度，γ、β为安全距离系数；(3.2)第i辆跟随车进入编队区域时，领航车提高速度，取使成立的vl(i+1)的最小值作为领航车加速后的速度；其中vl(i+1)为第i+1辆跟随车进入编队区域时领航车调整后的速度；(4)当领航车进入编队区域时，领航车速度调整为满足下式：其中vl1为领航车调整后的速度，Tg为下周...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庞伟，王力，付强，于洪斌，蒋依伦，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11