CN109859456A - 车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，是一种能够在车联网环境下，对多车道道路上混合交通流(由普通人工驾驶车辆和自动驾驶网联车混合构成)的初始编队方案进行确定的方法。该方法可以允许道路中多个自动驾驶网联车辆提出组队申请，然后获得每辆车辆的横向位置(也就是所在车道)和纵向位置；之后将所有车辆(包括网联车以及普通人工驾驶车辆)各视为一个节点，形成车辆位置拓扑图，然后根据车辆之间的间距，并去掉普通人工驾驶车辆，获得车辆可达图，最后根据自动驾驶网联车辆的纵向位置顺序，形成编队方案。

Description

车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法

技术领域

本发明涉及一种车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，是一种用于在车联网环境下，对在由普通人工驾驶车辆和自动驾驶网联车辆构成的混合交通流中，欲形成队列的若干自动驾驶车辆进行初始编队方案确定的方法。

背景技术

自动驾驶网联车辆是能够执行自动驾驶功能的车辆，此外车辆之间、车辆和路侧设备之间可以相互通信，传输的信息包括车辆的位置、运动状态等。车辆的编队行驶是车联网的重要应用之一。编队之后，一系列车辆跟随队列中的头车行驶，整体风阻降低、后部的车辆的运动学控制可以过渡给首车。因此，编队行驶能够带来巨大的效益。

然而，道路***中，不仅包含自动驾驶网联车，还包括普通的人工驾驶车辆。当自动驾驶网联车提出组队申请时，这些车辆的位置各异，能否全部加入编队以及它们在队列中的顺序受限于组队申请提出时的相互空间关系。

发明内容

为了将多车道道路上的多个提出组队申请的自动驾驶网联车编为队列，本发明提出一种初始编队方法。该方法适用于混合交通流环境，也即由人工驾驶车辆和自动驾驶网联车形成的交通流。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，

一种车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，道路上运行的多个自动网联车辆提出组队申请，通过下述流程确定编队初始方案，并将编队方案信息发送至各个自动驾驶网联车辆：该方法根据车道数量信息、混合交通流中的车辆位置信息形成车辆可达图，计算获得各车道容许的队列长度，确定编队初始方案，具体包括下列步骤：

1)利用车辆的横向和纵向信息形成车辆位置的拓扑图；

2)根据拓扑图，考虑人工驾驶车辆的安全条件，形成车辆可达图；

3)计算每个车道容许的队列长度，取最大者作为编队的长度，并按照自动驾驶车辆的纵向位置进行队列编号，最终形成队列。

上述技术方案中，步骤1)中获取车道数量以及车辆类型、各车辆所在车道及纵向位置，所述的车辆类型分为自动驾驶网联车辆和普通人工驾驶车辆，并将未提出编队申请的自动驾驶网联车辆一律视为人工驾驶车辆；每个车辆作为一个节点，形成车辆位置拓扑图，拓扑图中一车辆对应一行，每个车道对应图中一列。

步骤2)中考虑每一辆人工驾驶车辆的安全要求，即车辆前面的净空和后面的净空要求，在拓扑图中位于各人工驾驶车辆前净空处及后净空处分别添加虚拟行，在所形成的区域中，将人工驾驶车辆对应的节点和与该节点直接相连的连线从拓扑图中去除，形成车辆可达图。

步骤3)中将提出编队申请的所有车辆中最前面的车辆定为首车，纵向位置设为零，其他车辆的纵向位置为相对于首车的位置的纵向距离，按照自动驾驶网联车辆要求的最小间距l_min，计算各车道容许的队列长度n＝L/l_min，L为车辆可达图中从首车对应行起算至该车道断裂处线段对应车道的长度，取各车道队列长度最大值作为编队的长度，按照自动驾驶网联车辆的纵向位置从近到远依次进行队列编号，最终形成队列。

步骤3)中如果编队的长度大于提出编队申请的自动驾驶网联车数，则所有申请车辆都可以加入队列，否则按照编队长度由前向后进入队列，其余车辆申请加入队列失败。

本发明的有益效果是：

采用本发明的方法可以为自动驾驶网联车环境下提供初始编队方案，并且队列的长度能够最大化。

附图说明

图1为多车道交通流运行图；

图2为车辆位置拓扑图；

图3为车辆可达图；

图4为队列最大车辆数和队列编号示意图；

图5为执行编队方案完毕之后的示意图；

图6为本发明方法的技术流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1所示为一多车道道路，其中运行的车辆包括自动驾驶网联车和普通的人工驾驶车辆。如果某辆自动驾驶网联车没有提出编队申请，或者其没有编入队列的要求，则将其视为普通的人工驾驶车辆。

当多个自动网联车辆提出编队申请时，首先获得车道数量的信息和所有车辆的信息。车道数量也即所在路段的可用车道的数量，车辆的信息包括车辆所在车道、车辆的类型(自动驾驶网联车辆或者普通人工驾驶车辆)、车辆的纵向位置。其中，车辆的纵向位置确定如下：将提出编队申请的所有车辆中最前面的车辆定为首车，纵向位置设为零，后续的所有自动驾驶网联车辆的纵向位置为其和首车的纵向距离。获取所有车辆信息之后，形成车辆位置的拓扑图。每一辆车，不管其是自动驾驶网联车或者普通的人工驾驶车辆，在车辆位置格点图中，都有对应的节点；如图2所示。拓扑图为棋盘形，每辆车横向位置作为行，每条车道作为列。

形成拓扑图之后，依据普通人工驾驶车辆的安全距离要求(包括人工驾驶车辆的前部净空距离l_h和后部净空距离l_r，参数根据需求设定)，在拓扑图中每一个人工驾驶车辆的前部净空距离处和后部净空距离处添加虚拟行，在所形成的区域中将人工驾驶车辆节点和与该节点直接相连的连线去除，形成车辆可达图，如图3所示。依据车辆可达图，可以得到某辆自动驾驶车辆在多车道道路上可以活动的空间范围。

依据自动驾驶网联车辆的平均车头时距要求，计算每条车道上首车以及其所在行每一个节点后部可以容纳多少辆车。容纳车辆数按照可活动空间长度L(即可达图中各车道自首行起距断裂处线段对应的车道长度)除以最小车头间距(l_min，根据需求设定)来计算。以图 4中的最右侧车道为例，其长度为L，则容纳车辆数长度计算方法为队列最大容许车辆数选择所有队列容纳车辆数的最大值，以图4为例，也即n₁～n₄之间的最大者，可以看出n₂＝n₄。容纳车辆数确定之后，将自动驾驶车辆按照纵向位置先后顺序，进行编号，如图4所示。如果队列最大容纳车辆数n₄多于自动驾驶网联车数，则所有申请车辆都可以加入队列，否则按照前n₄辆车可以进入队列，其余车辆申请加入队列失败。

至此，自动驾驶网联车辆的初始队列编排就确定了，最终的队列形成如图5所示。

Claims (5)

1.一种车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，其特征在于，该方法根据车道数量信息、混合交通流中的车辆位置信息形成车辆可达图，计算获得各车道容许的队列长度，确定编队初始方案，具体包括下列步骤：

1)利用车辆的横向和纵向信息形成车辆位置的拓扑图；

2)根据拓扑图，考虑人工驾驶车辆的安全条件，形成车辆可达图；

3)计算每个车道容许的队列长度，取最大者作为编队的长度，并按照自动驾驶车辆的纵向位置进行队列编号，最终形成队列。

2.按照权利要求1所述的车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，其特征在于，步骤1)中获取车道数量以及车辆类型、各车辆所在车道及纵向位置，所述的车辆类型分为自动驾驶网联车辆和普通人工驾驶车辆，并将未提出编队申请的自动驾驶网联车辆一律视为人工驾驶车辆；每个车辆作为一个节点，形成车辆位置拓扑图，拓扑图中一车辆对应一行，每个车道对应图中一列。

3.按照权利要求1所述的车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，其特征在于，步骤2)中考虑每一辆人工驾驶车辆的安全要求，即车辆前面的净空和后面的净空要求，在拓扑图中位于各人工驾驶车辆前净空处及后净空处分别添加虚拟行，在所形成的区域中，将人工驾驶车辆对应的节点和与该节点直接相连的连线从拓扑图中去除，形成车辆可达图。

4.按照权利要求1所述的车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，其特征在于，步骤3)中将提出编队申请的所有车辆中最前面的车辆定为首车，纵向位置设为零，其他车辆的纵向位置为相对于首车位置的纵向距离，按照自动驾驶网联车辆要求的最小间距l_mtn，计算各车道容许的队列长度n＝L/l_min，L为车辆可达图中从首车对应行起算至该车道断裂处线段对应车道的长度，取各车道队列长度最大值作为编队的长度，按照自动驾驶网联车辆的纵向位置从近到远依次进行队列编号。

5.按照权利要求1所述的车联网环境下的车辆编队初始方案确定方法，其特征在于，步骤3)中如果编队的长度大于提出编队申请的自动驾驶网联车数，则所有申请车辆都可以加入队列，否则按照编队长度由前向后进入队列，其余车辆申请加入队列失败。