一种编队驾驶系统技术方案

提供一种编队驾驶系统，本发明专利技术中编队车辆组采用虚拟队形、精确逼近的原理进行位移控制，使编队车辆组中的各车辆根据自身实际位置与虚拟位置之间的偏差自行微调自身的实际位置与虚拟位置趋向重合，使编队中各车辆能够快速归位并消除震荡，有效保证编队中各车辆在行进时保持精确地阵列形状。

A formation driving system

【技术实现步骤摘要】
一种编队驾驶系统
本专利技术属于自动驾驶
，具体涉及一种编队驾驶系统。
技术介绍
编队驾驶分为纵向队列驾驶和阵列驾驶，通常公路上的编队驾驶一般属于纵向队列驾驶，编队驾驶技术的核心是在编队车辆行驶过程中需要保持一定的间距，纵向队列驾驶需要保持与前后车辆的间距，阵列驾驶不但要保持与前后车辆的间距，同时还要保持与两侧车辆的间距。目前，编队驾驶都是采用直接测距进行速度跟踪，由于前方车辆的行驶速度是变化的，后方车辆在跟随过程中，车速也必须做相应的变化，但因车辆的实际控制系统都具有一定的超调量，且其动力系统还存在较大的响应时间，当编队中后方的车辆在跟随前方变速行驶的车辆时，就极容易出现车距的震荡，必须设定足够大的车距才能防止因震荡而追尾。显然这种震荡的存在对于高精度、快速驾驶的编队是不能接受的。为了解决这一问题，专利号为CN201711241245.3名称为一种车辆协作式编队行驶方法及系统的专利、专利号为CN106994969名称为一种车队编队驾驶系统及方法的专利、专利号为CN107010064名称一种车队编队驾驶方法及系统的专利、专利号为CN10841542名称为一种基于扰动观测器的多无人车编队驾驶控制方法的专利等公开了一些编队驾驶系统，上述这些编队驾驶系统基本都是采用编队后续车辆共同跟踪首车车速以达到编队间距稳定的方法，或者采用每辆跟车自动跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶的方式实现编队内各车辆的间距稳定。但上述这些技术方案中由于首辆车实际车速的不稳定性，导致编队车辆间的车距仍难于获得精确控制，对于高速、小车距编队，其危险性仍然很大。因此有必要提出改进。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：提供一种编队驾驶系统，本专利技术中的编队车辆组采用虚拟队形、精确逼近的原理对编队中的车辆进行位移控制，使编队车辆组中的各车根据自身实际位置与虚拟位置之间的偏差自行微调自身的实际位置与虚拟位置趋向重合，使编队中各车辆能够快速归位并消除震荡，有效保证编队中各车辆在行进时保持精确地阵列形状。本专利技术采用的技术方案：一种编队驾驶系统，包括需按照规定位置和相同速度进行编队驾驶的编队车辆组，所述编队车辆组中的每辆车上均安装有自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块，所述每辆车上的自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块相连，所述编队车辆组中的其中一辆车为指挥车，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU对编队车辆组中的各车辆按照预先规定的位置间隔生成一个虚拟的、运动的虚拟队形图，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU通过无线网络通讯模块收集编队车辆组中每辆车的实时定位信息、计算各车的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并将偏差值通过无线网络通讯模块发送给编队车辆组内的所有对应车辆；所述编队车辆组中各车的自动驾驶模块内的CPU按照指挥车发来的位置偏差值微调自身车速及方向且使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。其中，所述编队车辆组为按纵向排列且保持与前后车之间间距稳定的队列编队车辆组，所述队列编队车辆组的每辆车上安装有自动驾驶模块，所述队列编队车辆组中的其中一辆车为指挥车，所述指挥车上自动驾驶模块内的CPU对队列编队车辆组按照预先规定的位置间隔生成一个虚拟的、运动的虚拟队形图；队列编队车辆组行进时，所有车辆都按指挥车发出的虚拟编队的速度行进；所述指挥车上安装有无线电测距机，所述队列编队车辆组的其它每辆车上安装无线电测距应答机，所述队列编队车辆组中每辆车上的无线网络通讯模块采用无线电台和路由器，所述的指挥车可获得各车相对指挥车的实际距离，所述指挥车上自动驾驶模块内的CPU将每辆车的实时相对位置与虚拟队形图进行比较、计算各车辆的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并通过无线电数据链将计算出的偏差值发送给所述队列编队车辆组内的所有对应车辆，所述队列编队车辆组内各车的自动驾驶模块内的CPU根据收到的位置偏差值微调自身车速使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。进一步地，所述指挥车上安装有无线电测距机，所述队列编队车辆组的其它每辆车上安装无线电测距应答机，所述队列编队车辆组中每辆车上的无线网络通讯模块采用无线电台和路由器，所述指挥车通过无线电应答测距测得所述队列编队车辆组中每辆车同一时间到指挥车上的距离并求解以指挥车为圆心，指挥车到各车的距离为半径的一组圆方程，就所述的指挥车可获得各车相对指挥车的实时相对位置坐标，所述指挥车上自动驾驶模块内的CPU计算各车辆的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并通过无线电数据链将计算出的偏差值发送给所述队列编队车辆组内的所有对应车辆，所述队列编队车辆组内各车的自动驾驶模块内的CPU根据收到的位置偏差值微调自身车速使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。进一步地，所述无线电台采用自组网无线电台，所述队列编队车辆组内每辆能够加入编队的车辆都装备有自组网无线电台，所述队列编队车辆组中的所有自组网无线电台具有相同的频带、调制方式和通信协议，在所述队列编队车辆组后方的外部车辆要加入编队或编队试图让编队前方的外部车辆领跑时，都需要先向前方车辆发出编队请求，得到前方车辆同意后，所述队列驾驶车辆组内所有的驾驶系统都将与编队捆绑在一起并由新编队的最前面的车辆充当指挥车。其中，所述编队车辆为由多辆车组成的阵列编队车辆组，所述阵列编队车辆组中每辆车上安装有自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块，所述阵列编队车辆组中的其中一辆车为指挥车，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU按照预先设计的阵列间隔和运动的速度曲线，在开始运行时生成一个虚拟的、运动的虚拟阵列队形图；所述指挥车通过无线电数据链将虚拟阵列的各车理论位置和理论车速信息实时发送给所有对应车辆，所述阵列编队车辆组中的各车上的自动驾驶模块内的CPU都会以指挥车发出的编队车速进行运行，同时分析自身的实际位置与虚拟位置的差距，并将差距值作为速度和方向角的调整参数，从而使自身的实际位置都与虚拟位置高度重合。进一步地，所述阵列编队车辆组的指挥车上安装一个定向平台，所述定向平台上至少安装两个无线电应答式测距发射机，所述阵列编队车辆组内的其它车上都各安装一台测距应答器，所述定向平台的转轴安装有方向伺服装置，所述方向伺服装置在行进时控制定向平台的方向不受车辆实际行驶方向的影响且始终与设计方向保持一致。进一步地，所述阵列编队车辆组的无线电应答式测距发射机采用无线电同步计时工作方式，具体包括，在所述指挥车的定向平台上设置至少两个无线电发射基站，规定无线电发射基站的测距信号的发送时间与频率，所述阵列编队车辆组中其它车上均安装无线电接收机，所述指挥车的无线电发射基站和各车辆上的无线电接收机的本振频率均同步于同一个标准频率，在作业前用相同长度的馈线将编队所有车辆的无线电应答式测距收发机与对时开关并连，之后统一进行对时，通过记录无线电发射基站到各车辆无线电接收机测距的收到时间，就可以确定车辆接收天线与基站发射天线的距离，进而推算出各车与基站的实际相对位置。所述编队车辆组中指挥车的CPU只需要按照预先设计的队列间隔，生成一个虚拟的、运动的虚拟队形图，并通过无线通信数据链发送给编队车辆组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种编队驾驶系统，包括需按照规定位置和相同速度进行编队驾驶的编队车辆组，所述编队车辆组中的每辆车上均安装有自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块，所述每辆车上的自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块相连，其特征在于：所述编队车辆组中的其中一辆车为指挥车，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU对编队车辆组中的各车辆按照预先规定的位置间隔生成一个虚拟的、运动的虚拟队形图，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU通过无线网络通讯模块收集编队车辆组中每辆车的实时定位信息、计算各车的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并将偏差值通过无线网络通讯模块发送给编队车辆组内的所有对应车辆；所述编队车辆组中各车的自动驾驶模块内的CPU按照指挥车发来的位置偏差值微调自身车速及方向且使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种编队驾驶系统，包括需按照规定位置和相同速度进行编队驾驶的编队车辆组，所述编队车辆组中的每辆车上均安装有自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块，所述每辆车上的自动驾驶模块、无线网络通讯模块和定位模块相连，其特征在于：所述编队车辆组中的其中一辆车为指挥车，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU对编队车辆组中的各车辆按照预先规定的位置间隔生成一个虚拟的、运动的虚拟队形图，所述指挥车的自动驾驶模块内的CPU通过无线网络通讯模块收集编队车辆组中每辆车的实时定位信息、计算各车的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并将偏差值通过无线网络通讯模块发送给编队车辆组内的所有对应车辆；所述编队车辆组中各车的自动驾驶模块内的CPU按照指挥车发来的位置偏差值微调自身车速及方向且使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。


2.根据权利要求1所述的一种编队驾驶系统，其特征在于：所述编队车辆组为按纵向排列且保持与前后车之间间距稳定的队列编队车辆组(1)，所述队列编队车辆组(1)的每辆车上安装有自动驾驶模块，所述队列编队车辆组(1)中的其中一辆车为指挥车，所述指挥车上自动驾驶模块内的CPU对队列编队车辆组(1)按照预先规定的位置间隔生成一个虚拟的、运动的虚拟队形图；队列编队车辆组(1)行进时，所有车辆都按指挥车发出的虚拟编队的速度行进；所述指挥车上安装有无线电测距机，所述队列编队车辆组(1)的其它每辆车上安装无线电测距应答机，所述队列编队车辆组(1)中每辆车上的无线网络通讯模块采用无线电台和路由器，所述的指挥车可获得各车相对指挥车的实际距离，所述指挥车上自动驾驶模块内的CPU将每辆车的实时相对位置与虚拟队形图进行比较、计算各车辆的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并通过无线电数据链将计算出的偏差值发送给所述队列编队车辆组(1)内的所有对应车辆，所述队列编队车辆组(1)内各车的自动驾驶模块内的CPU根据收到的位置偏差值微调自身车速使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。


3.根据权利要求2所述的一种编队驾驶系统，其特征在于：所述指挥车上安装有无线电测距机，所述队列编队车辆组(1)的其它每辆车上安装无线电测距应答机，所述队列编队车辆组(1)中每辆车上的无线网络通讯模块采用无线电台和路由器，所述指挥车通过无线电应答测距测得所述队列编队车辆组(1)中每辆车同一时间到指挥车上的距离并求解以指挥车为圆心，指挥车到各车的距离为半径的一组圆方程，就所述的指挥车可获得各车相对指挥车的实时相对位置坐标，所述指挥车上自动驾驶模块内的CPU计算各车辆的实际位置与其在虚拟队形图中位置的偏差值、并通过无线电数据链将计算出的偏差值发送给所述队列编队车辆组(1)内的所有对应车辆，所述队列编队车辆组(1)内各车的自动驾驶模块内的CPU根据收到的位置偏差值微调自身车速使自身的实际位置与虚拟位置趋向重合。


4.根据权利要求2所述的一种编队驾驶系统，其特征在于：所述无线电台采用自组网无线电台，所述队列...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉少波，余艳飞，邝莹，
申请(专利权)人：陕西铁鹰特种车有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61