CN109799827A - 车辆群体规划方法、装置、设备及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种车辆群体规划方法、装置、设备和计算机可读介质，所述方法包括：获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据；将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆；控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。进一步，本发明实施例还对车辆的横向车道选择和纵向跟随进行了规划。本发明实施例通过对群体车辆的运行路线、队形等规划，可以降低风阻，从而可以降低自动驾驶车辆群体运行时的综合能耗。

Description

车辆群体规划方法、装置、设备及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种车辆群体规划方法及装置、设备和计算机可读介质。

背景技术

随着无人驾驶技术的发展，以后越来越多的自动驾驶车辆会在道路上行驶。在目前的自动驾驶车辆的运行中，能耗是一个重要的度量指标。当多辆自动驾驶车辆同时运行时，如何对群体自动驾驶车辆进行路线的规划以降低整体能耗是一个重要问题。

发明内容

本发明实施例提供一种车辆群体规划方法、装置、设备及计算机可读介质，以解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆群体规划方法，包括：

获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据；

将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆；

控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。

在一种实施方式中，所述将其他的车辆设置为插队车辆依次插到所述领航车辆的后方，包括：

当有多辆领航车辆时，计算插队车辆相对于每个领航车辆的车道的风险系数；

选择风险系数最低的车道进行变道插队。

在一种实施方式中，所述计算每个领航车辆的车道的风险系数，通过以下方式计算：

其中，cost为风险系数；

s_obs为插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离；

s_adc为插队车辆与领航车辆纵向最小距离；

other为车道选择所需约束条件。

在一种实施方式中，该方法还包括：

根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划。

在一种实施方式中，所述根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划，通过以下公式进行优化：

其中，

cost为优化目标；

Δs为车辆与车队中前方车辆最小距离；

为车辆与车队前方车辆的期望保持距离；

v_adc为车队当前的平均车速；

α为期望保持距离系数；

other为纵向跟随规划风阻与切车约束条件。

第二方面，本发明实施例提供了一种车辆群体规划装置，包括：

获取模块，用于获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据；

设置模块，用于将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆；

控制模块，用于控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。

在一种实施方式中，所述控制模块包括：

计算子模块，用于当有多辆领航车辆时，计算插队车辆相对于每个领航车辆的车道的风险系数；

变道子模块，用于选择风险系数最低的车道进行变道插队。

在一种实施方式中，所述计算子模块通过以下方式计算：

其中，cost为风险系数；

s_obs为插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离；

s_adc为插队车辆与领航车辆纵向最小距离；

other为车道选择所需约束条件。

在一种实施方式中，该装置还包括：

距离规划模块，用于根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划。

在一种实施方式中，所述距离规划模块通过以下公式进行优化：

其中，

cost为优化目标；

Δs为车辆与车队中前方车辆最小距离；

为车辆与车队前方车辆的期望保持距离；

v_adc为车队当前的平均车速；

α为期望保持距离系数；

other为纵向跟随规划风阻与切车约束条件。

第三方面，本发明实施例提供一种车辆群体规划设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述第一方面所述的车辆群体规划方法。

在一个可能的设计中，车辆群体规划设备的结构中包括处理器和存储器，所述存储器用于存储支持车辆群体规划设备执行上述第一方面中车辆群体规划方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。所述车辆群体规划设备还可以包括通信接口，用于车辆群体规划设备与其他设备或通信网络通信。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读介质，用于存储车辆群体规划装置所用的计算机软件指令，其包括用于执行上述第一方面的车辆群体规划方法所涉及的程序。

在上述的一种方案中，本发明实施例通过对群体车辆的运行路线、队形等规划，可以降低风阻，从而可以降低自动驾驶车辆群体运行时的综合能耗。

在上述的另一种方案中，本发明实施例还根据实际路况对车辆的横向变道和纵向跟随的进行规划，可以车辆变道插队的风险。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明一实施例的车辆群体规划方法的流程图；

图2为本发明一实施例的车辆变道示意图；

图3为本发明一实施例的步骤S130的具体流程图；

图4为本发明一实施例的车辆群体规划方法的流程图；

图5为本发明一实施例的车辆群体规划装置的连接框图；

图6为本发明一实施例的控制模块的内部框图；

图7为本发明一实施例的车辆群体规划装置的连接框图；

图8为本发明另一实施例的车辆群体规划设备框图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。本发明实施例主要提供了一种通车辆群体规划的方法及装置，下面分别通过以下实施例进行技术方案的展开描述。

本发明提供了一种车辆群体规划方法和装置，以下详细介绍本发明实施例的车辆群体规划方法和装置的具体处理流程和原理。

如图1所示，其为本发明实施例的车辆群体规划方法的流程图。在一种实施例中，本发明实施例的车辆群体规划方法可以应用在群体车辆例如自动驾驶车辆的行驶路线的规划上，以降低整体的能耗。所述车辆群体规划方法包括以下步骤：

S110：获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据。

在一种实施方式中，获取各个车辆的行驶数据可以包括：当前的车辆速度、车辆所在的车道、车辆的位置等。如果多个车辆具有相同的出发点和目的地，则可以预先进行整体路线的规划，比如可以根据具有相同的出发点和目的地的车辆的数量选择相应的行驶线路等。然后，对于行驶路线相同或部分相同的车辆，进行群体规划。

S120：将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆。

在一种实施方式中，可以根据当前的车辆数量确定领航车辆的数量。比如，假设以5个车辆作为一组，如果当前车辆的数量是10辆，则可以将其中的2个车辆设置为领航车辆，将其他车辆设置为插队车辆。其中，在设置领航车辆时，比如可以按照车辆的相对位置进行设置，可以将位置靠前的车辆设置为领航车辆。当确定了领航车辆和插队车辆后，则将该信息广播至其他车辆上。

在另一种实施方式中，还可以将插队车辆和领航车辆的身份进行切换。如图2所示，如果当前的插队车辆可以减速插队到车队的后方，也可以加速插队到车队的前方。当插队车辆插队至车队的前方时，则成为新的领航车辆。

S130：控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。

如果只有一个领航车辆，当完成插队后，最终形成的单个车队的形状可以为“1”字形车队。如果有多个领航车辆，当完成插队后，最终形成的车队的形状可以包括多个“1”字形车队。这样的“1”字形车队模拟动物行为例如模拟大雁的飞行方式，通过领航车辆在前面开路，可以降低后面车辆的风阻，从而减少车队的整体能耗。

在一种实施方式中，如图3所示，所述步骤S130中将其他的车辆设置为插队车辆依次插到所述领航车辆的后方时，可以包括：

S131：当有多辆领航车辆时，计算插队车辆相对于每个领航车辆的车道的风险系数。

在一种实施方式中，所述计算每个领航车辆的车道的风险系数，通过以下方式计算：

其中，cost为风险系数；

s_obs为插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离；所述障碍物可以包括在车辆行驶轨迹上出现的行人、车辆、动物或者道路施工隔板等。

s_adc为插队车辆与领航车辆纵向最小距离；所述插队车辆与领航车辆的纵向最小距离为在车道方向上投影距离。

other为车道选择所需约束条件。

通过当前实际路况信息，判断车辆变道的风险情况，然后再完成车辆的变道插队。通过上述公式可知，在计算当前车道的风险情况时，插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离s_obs距离越大，则变道插队的风险系数越低。在计算插队车辆与障碍物与车轨迹的最小距离时，可以通过当前插队车辆的路线和速度，以及周围障碍物的路线和速度预测两者的最小距离。比如当前插队车辆的行驶车道旁边有一辆障碍车正在变道进入当前车道，则根据当前插队车辆的速度和障碍车的速度可以计算出障碍车变道后与插队车辆的最小距离。

而插队车辆与领航车辆的纵向最小距离s_adc越小，则变道插队的风险系数越低。同时还可以结合当前车道的其他约束条件，比如可以根据当前车道上的车辆数量、行驶的速度、风阻、可见度等综合计算。

S132：选择风险系数最低的车道进行变道插队。

如图4所示，在一种实施方式中，该方法还包括步骤S140：根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划。

在一种实施方式中，所述步骤S140具体通过以下公式进行优化：

其中，

cost为优化目标；

Δs为车辆与车队中前方车辆最小距离；

为车辆与车队前方车辆的期望保持距离；

v_adc为车队当前的平均车速；

α为期望保持距离系数；

other为纵向跟随规划风阻与切车约束条件。

其中，在计算当前车辆与车队中的前方车辆的距离Δs时，可以根据雷达等方式进行实时监控。所述期望距离由期望距离系数α和车队的平均车速v_adc的乘积获得。如果监测到插队车辆与前方车辆的距离Δs大于期望距离时，则可以通过加速方式减少插队车辆与前方车辆的距离。如果监测到插队车辆与前方车辆的距离Δs小于期望距离时，则可以通过减速方式增加插队车辆与前方车辆的距离。通过上述的优化函数可知，通过监控当前的车辆与前方车辆的最小距离和期望距离的差值，从而可以控制车辆实时调整对应的速度，以保证以期望距离进行行驶，防着意外的发生。

本发明实施例通过对群体车辆的运行路线、队形等进行规划，可以降低风阻，从而可以降低自动驾驶车辆群体运行时的综合能耗。本发明实施例还根据实际路况对车辆的横向变道和纵向跟随的进行规划，可以车辆变道插队的风险。

如图5所示，在一种实施例中，本发明还提供了一种车辆群体规划装置，包括：

获取模块110，用于获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据。

设置模块120，用于将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆。

控制模块130，用于控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。

如图6所示，所述控制模块130包括：

计算子模块131，用于当有多辆领航车辆时，计算插队车辆相对于每个领航车辆的车道的风险系数。

变道子模块132，用于选择风险系数最低的车道进行变道插队。

在一种实施方式中，所述计算子模块131通过以下方式计算：

其中，cost为风险系数；

s_obs为插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离；

s_adc为插队车辆与领航车辆纵向最小距离；

other为车道选择所需约束条件。

如图7所示，在一种实施方式中，所述车辆群体规划装置还包括：

距离规划模块140，用于根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划。

在一种实施方式中，所述距离规划模块140通过以下公式进行优化：

其中，

cost为优化目标；

Δs为车辆与车队中前方车辆最小距离；

为车辆与车队前方车辆的期望保持距离；

v_adc为车队当前的平均车速；

α为期望保持距离系数；

other为纵向跟随规划风阻与切车约束条件。

本实施例的车辆群体规划装置与上述实施例的车辆群体规划方法的原理类似，故不再赘述。

在另一个实施例中，本发明还提供一种车辆群体规划设备，如图8所示，该设备包括：存储器510和处理器520，存储器510内存储有可在处理器520上运行的计算机程序。所述处理器520执行所述计算机程序时实现上述实施例中的车辆群体规划方法。所述存储器510和处理器520的数量可以为一个或多个。

该设备还包括：

通信接口530，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。

存储器510可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器510、处理器520和通信接口530独立实现，则存储器510、处理器520和通信接口530可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，PeripheralComponent)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry StandardComponent)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果存储器510、处理器520及通信接口530集成在一块芯片上，则存储器510、处理器520及通信接口530可以通过内部接口完成相互间的通信。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。

本发明实施例所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质的更具体的示例至少(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

在本发明实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于指令执行***、输入法或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、射频(Radio Frequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种车辆群体规划方法，其特征在于，包括：

获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据；

将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆；

控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将其他的车辆设置为插队车辆依次插到所述领航车辆的后方，包括：

当有多辆领航车辆时，计算插队车辆相对于每个领航车辆的车道的风险系数；

选择风险系数最低的车道进行变道插队。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算每个领航车辆的车道的风险系数，通过以下方式计算：

其中，cost为风险系数；

s_obs为插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离；

s_adc为插队车辆与领航车辆纵向最小距离；

other为车道选择所需约束条件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划，通过以下公式进行优化：

其中，

cost为优化目标；

Δs为车辆与车队中前方车辆最小距离；

为车辆与车队前方车辆的期望保持距离；

v_adc为车队当前的平均车速；

α为期望保持距离系数；

other为纵向跟随规划风阻与切车约束条件。

6.一种车辆群体规划装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取在同一道路的各车道上行驶的多个车辆的行驶数据；

设置模块，用于将所述多个车辆中的至少一个车辆设置为领航车辆，将除了所述领航车辆之外的其他车辆设置为插队车辆；

控制模块，用于控制各所述插队车辆依次插到所述领航车辆的后方。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

计算子模块，用于当有多辆领航车辆时，计算插队车辆相对于每个领航车辆的车道的风险系数；

变道子模块，用于选择风险系数最低的车道进行变道插队。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算子模块通过以下方式计算：

其中，cost为风险系数；

s_obs为插队车辆与障碍物预测轨迹的最小距离；

s_adc为插队车辆与领航车辆纵向最小距离；

other为车道选择所需约束条件。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

距离规划模块，用于根据车辆的速度和前方车辆的距离，对车辆的纵向车速进行规划。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述距离规划模块通过以下公式进行优化：

其中，

cost为优化目标；

Δs为车辆与车队中前方车辆最小距离；

为车辆与车队前方车辆的期望保持距离；

v_adc为车队当前的平均车速；

α为期望保持距离系数；

other为纵向跟随规划风阻与切车约束条件。

11.一种车辆群体规划设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的车辆群体规划方法。

12.一种计算机可读介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的车辆群体规划方法。