CN110070707B - 一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法，包括如下几个步骤：步骤1）定义相关临界距离、安全距离以及组队上限长度等；步骤2）车辆将自车状态发送给其他车辆并接收周围驾驶车辆发送的加入车队或离开车队的信息；步骤3）探测识别车辆距离及车辆周围环境；步骤4）控制***将各车辆对接收的信息按自定规则进行分析，并将执行结果反馈给通讯***，通讯***发布执行信息给各车辆。本发明制定了车队组队与分离的几种自定规则，包括单个车辆加入车队、车队与车队组队、单个车辆脱离车队、车队分离为多个车队，这样可以实现协同式自适应巡航控制车队的组队与分离。

Description

一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法

技术领域

本发明涉及交通管理、协同驾驶领域，具体涉及一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法。

背景技术

协同式自适应巡航控制（CACC）车辆在实际道路上的投放会造成道路车辆混行，而不同比重CACC车辆的投放，对道路的通行能力、车头时距等交通流参数造成的影响不尽相同。并且，CACC车辆在短时间内无法进行大规模的实地测试。

CACC车辆在平均延误、车速离散性以及道路通行能力等方面，相对于普通车辆具有明显的优势。CACC***能够基于车联网技术，通过车车通信，实现协同式队列控制以及更精确的间隙控制，从而缩短车头间距，降低交通能耗，提高通行效率以及道路通行能力，目前已经成为研究热点。

近几年来，随着协同式自适应巡航控制***的不断发展，在保证安全性的基础上缩短跟驰距离、减少队列中的车辆速度波动，可以改善交通安全性、降低能耗。但是传统的控制整个车队加速与减速来实现车队的组队与分离，普通驾驶员在要加入车队时，需要经过对车流的判断时间，会使驾驶员失去最佳汇入车队的时间，使得车辆的道路通行效率低下，且车距无法精确控制，拟组新车队的长度不作限制，组队长度不设限，容易给交通带来很大的压力，并且不设定相邻车的安全距离以及组队临界距离、可离队临界距离等，随意组队与离队，有很大的交通能耗问题，并且在交通安全方面得不到保证。为了解决这种问题，我们提出了一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法。通过自定义车辆间距和拟组车队长度上限，实现对多个车辆组队、单个车辆加入车队、车队与车队组队、单个车辆脱离车队、车队分离为多个车队的控制，进而实现协同式自适应巡航控制车队的组队与分离。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法，包括以下几个步骤：

步骤1）定义等待组队车队和拟组新车队中相邻两车的安全距离为D_s，且原车队和拟组新车队行驶过程中相邻两车的间距均为D_s；跟驰与自由行驶的临界距离为D_临，当目标车辆的前车间距小于等于D_临时，认为目标车辆的行驶会受到前方车辆的影响，需跟驰行驶；允许车辆加速实现跟驰的临界距离为D_m，拟组新车队长度上限D_限；单个待加入车队的车辆拟加入正在行驶车队时，设定正在行驶车队长度记为L_原，待加入车辆长度记为L₀；拟组队的N个车队按拟组成新车队的先后顺序分别记为车队1、车队2、……、车队N，车队长度分别记为L₁、L₂、……、L_N；车队N头车的车辆位置记为P_NH，车队N尾车的车辆位置记为P_NT，P_1H表示车队1的头车，P_1T表示车队1的尾车；设定拟组新车队长度L_组= L₁+ L₂+……+ L_N+D_临（N-1）；按拟组成车队的先后顺序，前一车队尾车与后一车队头车之间距离记为L_X，即L_X为P_(N-1)T与P_NH之间距离；设定车队1尾车和车队2头车之间的距离记为L_X1，车队2尾车和车队3头车之间的距离记为L_X2，车队N-1尾车和车队N头车之间的距离记为L_X（N-1）；

步骤2）协同式自适应巡航控制（CACC）车队中车辆上的通信设备将自车状态信息、请求加入或者离队的信息发送给车队中的其他车辆，并接收周围驾驶车辆发送的加入车队或离开车队或控制***发布的执行结果信息；

步骤3）传感***中的毫米波雷达、车载摄像头和卫星定位***探测识别车辆距离及车辆周围环境；传感***主要包括毫米波雷达、车载摄像头以及卫星定位设备，毫米波雷达主要负责纵向方位的探测，测算出本车与前车的距离；车载摄像头主要负责横向方位的识别，感知左侧车道、右侧车道以及本车车道前方的路况信息；卫星定位***主要是测定自车与互联车辆的位置和距离信息；

步骤4）控制***通过接受传感***和通信***的信息按自定规则进行分析，并将执行结果反馈给通信***，通讯***根据执行结果发布执行信息给车辆上的通讯设备，进而改变行车状态，实现车队的组队和跟驰；所述控制***主要包括处理器、执行器。

优选的，所述步骤4）中的自定规则包括：

规则1：单个车辆加入正在行驶的车队

规则1.1：单个车辆加入正在行驶的车队，默认加入尾部且所有车辆均行驶在一条车道上：拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+ D_临、车队尾车与待加入车辆的距离L_a，同时满足拟组车队长度L_组不超过D_临和车队尾车与待加入车辆距离L_a不超过D_m的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队；

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断L_a

L_a≤D_临时，待加入车辆可以实现跟驰行驶，加入车队；

D_临＜L_a≤D_m时，待加入的车辆可以加速追赶车队尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶；

L_a＞D_m时，不考虑组队情况；

规则1.2：单个车辆加入正在行驶的车队，默认加入尾部且待加入车辆位于相邻车道：待加入车队的车辆会变道，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+D_临、车队尾车与单个车辆之间的垂直距离D_单，同时满足拟组车队长度L_组不超过D_临和车队尾车与待加入车辆距离D_单不超过D_m的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队：

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断D_单

D_单≤D_临时，待加入辆车变更车道组成一个车队行驶，变更车道后判断此时车队待加入车辆与原车队尾车之间的距离，加速或者减速直到满足跟驰行驶距离；

D_临＜D_单≤D_m时，待加入车辆加速追赶，在满足跟驰距离的情况下变更车道实现组队行驶；

D_单＞D_m时，不考虑组队情况；

规则1.3：单个车辆加入正在行驶的车队，默认待加入车辆为正在行驶的车队位于相邻车道且加入正在行驶的车队中间：待加入车队的车辆会变道，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+D_临、***位置前后两者之间的车距D_插，待加入车辆与相邻前车之间的垂直距离D_垂，同时满足以下条件即可组队

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断D_插与D_垂

2D_临＜D_插≤D_m且D_s＜D_垂≤D_临，满足这两者条件即可实现变更车道进行***车队，***车队后根据***后车辆与前后车之间的距离，进行后车加速达到满足跟驰行驶距离，完成组队；

规则2：N个车队在同一车道拟组成一个新的车队，N≥2，N为正整数：L_X1、L_X2、……、L_X（N-1）与L_组：设定车队1、车队2、……、车队N依次排列，拟组新车队的长度L_组= L₁+ L₂+……+L_N+D_临（N-1），需要判断其L_组的大小以及L_X1、L_X2、……、L_X（N-1）大小，满足以下条件即可组队：

1）判断L_组

L_组＞D_限时，则加入后超过车队拟组队上限不能进行组队；

L_组≤D_限时，则两个车队可以组成一个新的车队；

2）判断L_X

L_X≤D_临时，则待加入的车队可以实现跟驰，加入车队；

D_临＜L_X≤D_m时，则待加入车队的领航车可加速追赶前一车队的尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶；

L_X＞D_m时，不考虑组队情况；

规则3：单个车辆脱离车队

规则3.1：单个车辆脱离车队，默认脱离车队尾车，车队尾车与其前一辆车的距离为L_b；

判断L_b：

D_s＜L_b≤D_临时，正在行驶的车队整体加速，使L_b达到跟驰距离；

L_b＞D_临时，车队尾车成为自由行驶车辆，脱离车队，此时车队尾车可继续在原车道行驶也可换道行驶；

规则3.2：单个车辆脱离车队，除领航车和尾车之外的其他车辆脱离车队，且脱离到相邻车道，设定拟脱离车辆与相邻前车的间距为D_脱前，拟脱离车辆与相邻后车的间距为D_脱后

判断D_脱前、D_脱后

D_s＜D_脱前≤D_临时，拟脱离车辆前方车辆整体加速，拟脱离车辆后方车辆整体减速，使D_脱前达到跟驰与自由行驶的临界距离，D_脱后达到跟驰与自由行驶的临界距离；

D_脱前＞D_临且D_脱后＞D_临时，拟脱离车辆不会继续跟着相邻前车行驶，且拟脱离车辆相邻后车不会继续跟着拟脱离车辆行驶，此时拟脱离车辆向相邻车道变道完成脱离，脱离后，拟脱离车辆后车队整体加速达到跟驰距离，继续跟驰；

规则4：定义车队面临匝道时分离为两个车队：

规则4.1：原车队领航车与其相邻后续车组成新车队A，原车队其他车组成新车队B，车队A尾车与车队B头车的距离L_c：

判断L_c：

L_c>D_临时，则车队A的尾车与车队B的头车均可自由行驶，车队A和B的领航车继续带着相应车辆行驶；

D_s<L_c≤D_临时，则车队A整体加速，使L_c>D_临；

规则4.2：原车队领航车与其非相邻后续车组成新车队A，原车队其他车组成新车队B，原车队领航车与原车队第二辆车的距离L_d：

判断L_d：

L_d>D_临时，则原车队领航车与原车队第二辆车可以自由行驶，通过匝道进行分离，并且车队A中的后续车与前车的距离小于等于D_临，车队B中的后续车与前车的距离小于等于D_临；

L_d≤D_临时，则原车队领航车加速达到跟驰与自由行驶的临界值后再进行车队分离。

本发明的有益效果是：

1、本发明自定义了相邻两车的安全距离为D_s，跟驰与自由行驶的临界距离为D_临以及允许车辆加速可以实现跟驰的临界距离为D_m，一方面设定可离队的临界距离以及可组队的临界距离，这样可以减少组队与离队时的交通能耗而且提高了交通通行率，另一方面设定安全距离，可以限制车车间距，确保行车安全。

2、本发明自定义了拟组新车队长度上限D_限，这样可以使组队的长度不超过限度，保证了通信效率，减少交通压力。

3、在增加车载通信和车辆互联的基础上，能够实现协同式队列控制以及更精确的间隙控制，从而缩短车头时距，降低交通能耗，提高通行效率以及道路通行能力。

4、通过自定义车辆间距和拟组车队长度上限，实现对单个车辆加入车队、车队与车队组队、单个车辆脱离车队、车队分离为多个车队的控制，进而实现协同式自适应巡航控制车队的组队与分离。

附图说明

图1是实现车队组队与分离的结构图。

图2是单个车辆加入车队的流程图。

图3是N个车队组成一个新车队的流程图。

图4是单个车辆加入车队，加入队尾的示意图。

图5是N个车队组成一个新车队的示意图。

图6单个车辆脱离车队示意图。

图7车队面临匝道时分离为两个车队示意图a。

图8车队面临匝道时分离为两个车队示意图b。

图9单个车辆加入车队中间位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法作进一步阐释。

协同式自适应巡航控制（CACC）车队中通过车上的通信设备把自车状态信息、、请求加入或者离队实时发送给车队中的其他车辆并接受其他车辆传递的状态信息，其次利用传感***中的毫米波雷达车载摄像头和卫星定位***探测识别车辆距离及车辆周围环境，最后控制***对接收的信息按给定规则进行分析，并将执行结果反馈给通信***。

传感***主要包括毫米波雷达、车载摄像头以及卫星定位设备，毫米波雷达主要负责纵向方位的探测，测算出本车与前车的距离；车载摄像头主要负责横向方位的识别，感知左侧车道、右侧车道以及本车车道前方的路况信息；卫星定位***主要是测定自车与互联车辆的位置和距离信息。

控制***主要包括处理器、执行器，控制***通过接受传感***和通信***的信息按自定规则进行分析，并将执行结果反馈给通信***，通讯***根据执行结果发布执行信息给车辆上的通讯设备，进而改变行车状态，实现车队的组队和跟驰。

定义等待组队车队和拟组新车队中相邻两车的安全距离为D_s，且原车队和拟组新车队行驶过程中相邻两车的间距均为D_s；跟驰与自由行驶的临界距离为D_临，当目标车辆的前车间距小于等于D_临时，认为目标车辆的行驶会受到前方车辆的影响，需跟驰行驶；允许车辆加速实现跟驰的临界距离为D_m，拟组新车队长度上限D_限；单个待加入车队的车辆拟加入正在行驶车队时，设定正在行驶车队为L_原，待加入车辆长度记为L₀；拟组队的N个车队按拟组成新车队的先后顺序分别记为车队1、车队2、……、车队N，车队长度分别记为L₁、L₂、……、L_N；车队N头车的车辆位置记为P_NH，车队N尾车的车辆位置记为P_NT，P_1H表示车队1的头车，P_1T表示车队1的尾车；设定拟组新车队长度L_组= L₁+ L₂+……+ L_N+D_临（N-1）；按拟组成车队的先后顺序，前一车队尾车与后一车队头车之间距离记为L_X，即L_X为P_(N-1)T与P_NH之间距离；设定车队1尾车和车队2头车之间的距离记为L_X1，车队2尾车和车队3头车之间的距离记为L_X2，车队N-1尾车和车队N头车之间的距离记为L_X（N-1）。

本发明自定规则包括如下几个规则：

规则1：单个车辆加入正在行驶的车队

规则1.1：单个车辆加入正在行驶的车队，默认加入尾部且所有车辆均行驶在一条车道上：拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+ D_临、车队尾车与待加入车辆的距离L_a：同时满足拟组车队长度L_组不超过D_临和车队尾车与待加入车辆距离L_a不超过D_m的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队；

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断L_a

L_a≤D_临时，待加入车辆可以实现跟驰行驶，加入车队；

D_临＜L_a≤D_m时，待加入的车辆可以加速追赶车队尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶；

L_a＞D_m时，不考虑组队情况；

规则1.2：单个车辆加入正在行驶的车队，默认加入尾部且待加入车辆位于相邻车道：待加入车队的车辆会变道，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+D_临、车队尾车与单个车辆之间的垂直距离D_单，同时满足拟组车队长度L_组不超过D_临和车队尾车与待加入车辆距离D_单不超过D_m的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队：

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断D_单

D_单≤D_临时，待加入辆车变更车道组成一个车队行驶，变更车道后判断此时车队待加入车辆与原车队尾车之间的距离，加速或者减速直到满足跟驰行驶距离；

D_临＜D_单≤D_m时，待加入车辆加速追赶，在满足跟驰距离的情况下变更车道实现组队行驶；

D_单＞D_m时，不考虑组队情况；

规则1.3：单个车辆加入正在行驶的车队，默认待加入车辆为正在行驶的车队位于相邻车道且加入正在行驶的车队中间：待加入车队的车辆会变道，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+ D_临、***位置前后两者之间的车距D_插，待加入车辆与相邻前车之间的垂直距离D_垂，同时满足以下条件即可组队

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断D_插与D_垂

2D_临＜D_插≤D_m且D_s＜D_垂≤D_临，满足这两者条件即可实现变更车道进行***车队，***车队后根据***后车辆与前后车之间的距离，进行整体调整达到满足跟驰行驶距离，完成组队；

规则2：N个车队在同一车道拟组成一个新的车队，N≥2，N为正整数：L_X1、L_X2、……、L_X（N-1）与L_组：设定车队1、车队2、……、车队N依次排列，拟组新车队的长度L_组= L₁+ L₂+……+L_N+D_临（N-1），需要判断其L_组的大小以及L_X1、L_X2、……、L_X（N-1）大小，满足以下条件即可组队：

1）判断L_组

L_组＞D_限时，则加入后超过车队拟组队上限不能进行组队；

L_组≤D_限时，则两个车队可以组成一个新的车队；

2）判断L_X

L_X≤D_临时，则待加入的车队可以实现跟驰，加入车队；

D_临＜L_X≤D_m时，则待加入车队的领航车可加速追赶前一车队的尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶；

L_X＞D_m时，不考虑组队情况；

规则3：单个车辆脱离车队

规则3.1：单个车辆脱离车队，默认脱离车队尾车，车队尾车与其前一辆车的距离为L_b；

判断L_b：

D_s＜L_b≤D_临时，正在行驶的车队整体加速，使L_b达到跟驰距离；

L_b＞D_临时，车队尾车成为自由行驶车辆，脱离车队，此时车队尾车可继续在原车道行驶也可换道行驶；

规则3.2：单个车辆脱离车队，除领航车和尾车之外的其他车辆脱离车队，且脱离到相邻车道，设定拟脱离车辆与相邻前车的间距为D_脱前，拟脱离车辆与相邻后车的间距为D_脱后

判断D_脱前、D_脱后

D_s＜D_脱前≤D_临时，拟脱离车辆前方车辆整体加速，拟脱离车辆后方车辆整体减速，使D_脱前达到跟驰与自由行驶的临界距离，D_脱后达到跟驰与自由行驶的临界距离；

D_脱前＞D_临且D_脱后＞D_临时，拟脱离车辆不会继续跟着相邻前车行驶，且拟脱离车辆相邻后车不会继续跟着拟脱离车辆行驶，此时拟脱离车辆向相邻车道变道完成脱离，脱离后，拟脱离车辆后车队整体加速达到跟驰距离，继续跟驰；

规则4：定义车队面临匝道时分离为两个车队：

规则4.1：原车队领航车与其相邻后续车组成新车队A，原车队其他车组成新车队B，车队A尾车与车队B头车的距离L_c：

判断L_c：

L_c>D_临时，则车队A的尾车与车队B的头车均可自由行驶，车队A和B的领航车继续带着相应车辆行驶；

D_s<L_c≤D_临时，则车队A整体加速，使L_c>D_临；

规则4.2：原车队领航车与其非相邻后续车组成新车队A，原车队其他车组成新车队B，原车队领航车与原车队第二辆车的距离L_d：

判断L_d：

L_d>D_临时，则原车队领航车与原车队第二辆车可以自由行驶，通过匝道进行分离，并且车队A中的后续车与前车的距离小于等于D_临，车队B中的后续车与前车的距离小于等于D_临；

L_d≤D_临时，则原车队领航车加速达到跟驰与自由行驶的临界值后再进行车队分离。

在本具体实施方式中设定协同式自适应巡航控制车队的车辆均为小车，设定小车的长度为4.5米。D_s=50米，D_临=80米，D_m=200米，D_限=1000米，即两车之间的最小安全距离是50米，跟驰与自由驾驶的临界距离为80米，两车距离超过80米，即可脱离车队自由驾驶，小于80米，则只能跟车行驶，不能脱离车队。自由驾驶车辆距车队尾车的距离超过200米，则不考虑其可以加入车队，小于200米才考虑其加入车队。

实施例1：

单个车辆加入车队，默认加入车队尾部且所有车辆均行驶在一条车道上，参见附图4：

假设正在行驶的车队有10辆车，相邻两车的间距均为安全距离D_s=50米，则L_原=10×4.5+（10－1）×50=900米，L_组=L_原+80+4.5=984.5米，拟组队最小距离。

只有在同时满足拟组车队长度L_组不超过1000米和车队尾车与待加入车辆距离L_a不超过200米的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队。

L_组=984.5米<1000米，满足拟组车队长度不超过1000米。

1）L_a=60米时，待加入车辆可以实现跟驰行驶，加入车队。

2) L_a=120米时，待加入的车辆可以加速追赶车队尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶。

3) L_a=210米时，单个车辆不考虑加入车队，。

实施例2：

单个车辆加入车队，默认待加入车辆为正在行驶的车队位于相邻车道且加入正在行驶的车队中间，参见附图9：

单个车辆加入正在行驶的车队中间时，首先待加入车辆必然处于相邻车道，经过各车辆之间的通讯设备，带加入车辆发送加入车队请求，正在行驶的车队接受到加入车队的请求后作出反馈，比如目前有4辆车的车队正在行驶，分别为1号车、2号车、3号车、4号车，待加入车辆为5号车，5号车请求加入2号车与3号车之间，首先判断加入后的拟组车队长度是否超过允许车辆加速实现跟驰的临界距离为D_m，拟组车队长度L_组=168+80+4.5=252.5米。注：原车队长度168=4.5×4+50×3米。只有在同时满足拟组车队长度不超过1000米和160米＜D_插≤200米且50米＜D_垂≤80米的情况下，待加入车辆才能变更车道进入车队。

L_组=168+80+4.5=252.5米，满足拟组车队长度不超过1000米。

3号车与4号车整体减速，或者1号车与2号车整体加速，使得160米＜D_插≤200米，5号车在相邻车道上加速或者减速使得50米＜D_垂≤80米，此时5号车变更车道加入车队，加入车队后，通过传感***测算出5号车与2号车、3号车之间距离，通过后车队整体加速或者前车队整体减速，满足跟驰与自由行使的临界距离80米即可实现跟驰行驶，组成一个新的车队。

实施例3：

N个车队在同一车道拟组成一个新的车队，N≥2，N为正整数，参见附图5：

多个车队组队时，假设拟组队的车队有4个，其原车队长度分别为L₁、L₂、L₃、L₄，且每个车队都有4辆车，拟组车队长度L_组=168×4+80×3=912米。注：原车队长度168米=4.5×4+50×3米。

只有在同时满足拟组车队长度不超过1000米和前一车队尾车与后一车队头车之间距离L_X不超过200米的情况下，两个车队才能组成一个新的车队。

L_组=912米<1000米，满足拟组车队长度不超过1000米。

假设L_X1=90，L_X2=100，L_X3=120，4个车队均为跟驰允许的范围内，L_X1≤200，L_X2≤200，L_X3≤200，则这四个车队可以组成一个新的车队。

假设L_X1=90，L_X2=100，L_X3=210，前3个车队为跟驰允许的范围内，前3个车队可以组成一个新的车队，第四个车队不考虑其加入车队。

假设L_X1=210，L_X2=100，L_X3=120，L₂、L₃、L₄可以组队，L₁不考虑组队。

假设L_X1=90，L_X2=210，L_X3=120，L₁、L₂可以组队形成X，L₃、L₄可以组队形成Y，但是X与Y不考虑其再组队。

实施例4：

单个车辆脱离车队，默认脱离尾车，参见附图6：

正在行驶的车队有8辆车，相邻两车的间距均为安全距离50米，车队尾车与其前一辆车的距离为L_b。

1）L_b=70米时，车队尾车继续在原车队中行驶，原车队除尾车外会整体加速或者车队尾车减速使L_b＞80。

2）L_b=90米时，其大于跟驰与自由驾驶的临界距离80米，车队尾车可以脱离车队，变更车道或者直接在原车道上自由行使。

实施例5：

车队面临匝道时分离为两个车队，假设正在行驶的车队有5辆车：

1）原车队中的第1，2号车需要下匝道，原车队中的第3，4，5号车需要继续在原车道上行驶，原车队中第1，2号车组成车队A，原车队中第3，4，5号车组成车队B，车队A尾车与车队B头车的距离L_c，参见附图7：

1.1）L_c=65米时，车队A会整体加速，在L_c大于80米后，原车队才可以分离为两个车队。

1.2）L_c=85米时，车队B的头车即原车队中第3号车，可以不跟驰行驶，会带着原车队中第4，5号车继续在原车道上行驶。此时，车队A顺利驶出匝道。

2）原车队中的第1，3号车需要下匝道，原车队中的第2，4，5号车需要在原车道上行驶。原车队第1，3号车组成车队A，原车队中第2，4，5号车组成车队B，原车队领航车与原车队第2号车的距离L_d，参见附图8：

2.1）L_d=65米时，原车队领航车会加速，在L_d大于80米后，原车队才会分离为两个车队。

2.2）L_d=85米时，原车队中第2号车可以不继续跟驰行驶，会脱离原车队成为车队B的领航车。此时，原车队中第2，4号车之间距离小于等于80+80=160米，未超过允许车辆加速实现跟驰的临界距离为200米，第4，5号车之间距离小于等于80米，第4号车与第5号车可以加速跟驰上第2号车。车队A中的第1号车与第3号车之间的距离小于等于85+80=165米，第3号车可加速跟上第1号车，车队A顺利驶出匝道，车队B继续在原车道上行驶。

本发明方案所公开的技术方案不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种实现协同式自适应巡航控制车队组队与分离的方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤1）定义等待组队车队和拟组新车队中相邻两车的安全距离为D_s，且原车队和拟组新车队行驶过程中相邻两车的间距均为D_s；跟驰与自由行驶的临界距离为D_临，目标车辆的前车间距小于等于D_临时，认为目标车辆的行驶会受到前方车辆的影响，需跟驰行驶；允许车辆加速实现跟驰的临界距离为D_m，拟组新车队长度上限D_限；单个待加入车队的车辆拟加入正在行驶车队时，设定正在行驶车队长度记为L_原，待加入车辆长度记为L₀；拟组队的N个车队按拟组成新车队的先后顺序分别记为车队1、车队2、……、车队N，车队长度分别记为L₁、L₂、……、L_N；车队N头车的车辆位置记为P_NH，车队N尾车的车辆位置记为P_NT，如：P_1H表示车队1的头车，P_1T表示车队1的尾车；设定拟组新车队长度L_组= L₁+ L₂+……+ L_N+D_临（N-1）；按拟组成车队的先后顺序，前一车队尾车与后一车队头车之间距离记为L_X，即L_X为P_(N-1)T与P_NH之间距离；设定车队1尾车和车队2头车之间的距离记为L_X1，车队2尾车和车队3头车之间的距离记为L_X2，车队N-1尾车和车队N头车之间的距离记为L_X（N-1）；

步骤2）协同式自适应巡航控制（CACC）车队中车辆上的通信设备将自车状态信息、请求加入或者离队的信息发送给车队中的其他车辆，并接收周围驾驶车辆发送的加入车队或离开车队或控制***发布的执行结果信息；

步骤3）传感***中的毫米波雷达、车载摄像头和卫星定位***探测识别车辆距离及车辆周围环境；传感***主要包括毫米波雷达、车载摄像头以及卫星定位设备，毫米波雷达主要负责纵向方位的探测，测算出本车与前车的距离；车载摄像头主要负责横向方位的识别，感知左侧车道、右侧车道以及本车车道前方的路况信息；卫星定位***主要是测定自车与互联车辆的位置和距离信息；

步骤4）控制***通过接受传感***和通信***的信息按自定规则进行分析，并将执行结果反馈给通信***，通讯***根据执行结果发布执行信息给车辆上的通讯设备，进而改变行车状态，实现车队的组队和跟驰；所述控制***主要包括处理器、执行器；所述自动规则如下：

规则1：单个车辆加入正在行驶的车队

规则1.1：单个车辆加入正在行驶的车队，默认加入尾部且所有车辆均行驶在一条车道上，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+ D_临、车队尾车与待加入车辆的距离L_a，同时满足拟组车队长度L_组不超过D_临和车队尾车与待加入车辆距离L_a不超过D_m的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队；

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断L_a

L_a≤D_临时，待加入车辆可以实现跟驰行驶，加入车队；

D_临＜L_a≤D_m时，待加入的车辆可以加速追赶车队尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶；

L_a＞D_m时，不考虑组队情况；

规则1.2：单个车辆加入正在行驶的车队，默认加入尾部且待加入车辆位于相邻车道：待加入车队的车辆会变道，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+ D_临、车队尾车与单个车辆之间的垂直距离D_单，同时满足拟组车队长度L_组不超过D_临和车队尾车与待加入车辆距离D_单不超过D_m的情况下，单个车辆才可以加入正在行驶的车队：

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断D_单

D_单≤D_临时，待加入辆车变更车道组成一个车队行驶，变更车道后判断此时车队待加入车辆与原车队尾车之间的距离，加速或者减速直到满足跟驰与自由行驶的临界距离；

D_临＜D_单≤D_m时，待加入车辆加速追赶，在满足跟驰距离的情况下变更车道实现组队行驶；

D_单＞D_m时，不考虑组队情况；

规则1.3：单个车辆加入正在行驶的车队，默认待加入车辆为正在行驶的车队位于相邻车道且加入正在行驶的车队中间：待加入车队的车辆会变道，拟组新车队的长度L_组=原车队长度L_原+待加入车辆长度L₀+D_临、***位置前后两者之间的车距D_插，待加入车辆与相邻前车之间的垂直距离D_垂，同时满足以下条件即可组队

1）判断L_组

L_组＞D_限时，待加入车辆不能加入车队；

L_组≤D_限时，待加入车辆可以加入车队；

2）判断D_插与D_垂

2D_临＜D_插≤D_m且D_s＜D_垂≤D_临，满足这两者条件即可实现变更车道进行***车队，***车队后根据***后车辆与前后车之间的距离，进行后车加速达到满足跟驰行驶距离，完成组队；

规则2：N个车队在同一车道拟组成一个新的车队，N≥2，N为正整数：L_X1、L_X2、……、L_X（N-1）与L_组：设定车队1、车队2、……、车队N依次排列，拟组新车队的长度L_组= L₁+ L₂+……+ L_N+D_临（N-1），需要判断其L_组的大小以及L_X1、L_X2、……、L_X（N-1）大小，满足以下条件即可组队：

1）判断L_组

L_组＞D_限时，则加入后超过车队拟组队上限不能进行组队；

L_组≤D_限时，则两个车队可以组成一个新的车队；

2）判断L_X

L_X≤D_临时，则待加入的车队可以实现跟驰，加入车队；

D_临＜L_X≤D_m时，则待加入车队的领航车可加速追赶前一车队的尾车，在满足跟驰距离的情况下实现跟驰行驶；

L_X＞D_m时，不考虑组队情况；

规则3：单个车辆脱离车队

规则3.1：单个车辆脱离车队，默认脱离车队尾车，车队尾车与其前一辆车的距离为L_b；

判断L_b：

D_s＜L_b≤D_临时，正在行驶的车队整体加速或者车队尾车减速，使L_b达到跟驰与自由行驶的临界距离；

L_b＞D_临时，车队尾车成为自由行驶车辆，脱离车队，此时车队尾车可继续在原车道行驶也可换道行驶；

规则3.2：单个车辆脱离车队，除领航车和尾车之外的其他车辆脱离车队，且脱离到相邻车道，设定拟脱离车辆与相邻前车的间距为D_脱前，拟脱离车辆与相邻后车的间距为D_脱后

判断D_脱前、D_脱后

D_s＜D_脱前≤D_临时，拟脱离车辆前方车辆整体加速，拟脱离车辆后方车辆整体减速，使D_脱前达到跟驰与自由行驶的临界距离，D_脱后达到跟驰与自由行驶的临界距离；

D_脱前＞D_临且D_脱后＞D_临时，拟脱离车辆不会继续跟着相邻前车行驶，且拟脱离车辆相邻后车不会继续跟着拟脱离车辆行驶，此时拟脱离车辆向相邻车道变道完成脱离，脱离后，拟脱离车辆后车队整体加速达到跟驰与自由行驶的临界距离，继续跟驰；

规则4：定义车队面临匝道时分离为两个车队：

规则4.1：原车队领航车与其相邻后续车组成新车队A，原车队其他车组成新车队B，车队A尾车与车队B头车的距离L_c：

判断L_c：

L_c>D_临时，则车队A的尾车与车队B的头车均可自由行驶，车队A和B的领航车继续带着相应车辆行驶；

D_s<L_c≤D_临时，则车队A整体加速，使L_c>D_临；

规则4.2：原车队领航车与其非相邻后续车组成新车队A，原车队其他车组成新车队B，原车队领航车与原车队第二辆车的距离L_d：

判断L_d：

L_d>D_临时，则原车队领航车与原车队第二辆车可以自由行驶，通过匝道进行分离，并且车队A中的后续车与前车的距离小于等于D_临，车队B中的后续车与前车的距离小于等于D_临；

L_d≤D_临时，则原车队领航车加速达到跟驰与自由行驶的临界值后再进行车队分离。

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