[发明专利]一种车辆协作式编队行驶系统

说明书

本发明属于车辆网联式自动驾驶领域，公开了一种车辆协作式编队行驶系统，从上到下包括网络层、链接层、协调层、控制层和物理层；网络层中车载单元通过无线网络与链接层的无线路由器通信；无线路由器通过以太网分别与中心服务单元CSU、路侧单元RSU通信；中心服务单元CSU与路侧单元RSU采用ZeroMQ的通信。本发明加装视觉和毫米波雷达等低成本车载传感器，将感知融合、路径规划、决策控制集成到同一软件架构下，整合车辆道路环境信息，通过高精度控制器实现可靠的车辆编队行驶功能。系统符合网联式车辆编队行驶的发展趋势，高度模块化，易于功能拓展，去中心化的跟驰策略可以减少网络通信不确定性的影响。

技术领域

本发明属于车辆网联式自动驾驶领域，尤其涉及一种车辆协作式编队行驶系统。

背景技术

智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X(人、车、路、云端等)智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。汽车智能化可分为驾驶辅助(DA)、部分自动驾驶(PA)、有条件自动驾驶(CA)、高度自动驾驶(HA)、完全自动驾驶(FA)五个等级。

网联化可分为网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制三个等级。随着车辆通信和计算技术愈来愈成熟，智能车路系统车队控制技术研究成为热点。智能车路系统将车辆组成一列或多列具有共同速度，小车间距的车队，有效地减少了由人为因素所致的交通事故，加强交通安全性；同时，可减少汽车尾气排放和环境污染。

当前国际主流的车队协同驾驶系统结构包含网络层、链接层、协调层、控制层和物理层，协同驾驶策略主要包括编队车辆汇聚、跟驰、退出、停车和协作式换道，由于道路环境和通信环境的不确定性，根据其发送的状态信息选择跟驰策略，编队模型鲁棒性不强。

综上所述，现有技术存在的问题是：

目前的网联式车辆编队算法只能在结构化道路上配合高精度地图使用，且以引导车辆(头车)为中心，根据其发送的状态信息选择跟驰策略，编队模型鲁棒性不强；没有结合基于控制稳定理论提供一种去中心化的自动驾驶多车协作式编队行驶的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种车辆协作式编队行驶系统。

本发明是这样实现的，一种车辆协作式编队行驶系统，所述车辆协作式编队行驶系统从上到下包括网络层、链接层、协调层、控制层和物理层；

所述网络层包括中心服务单元CSU、路侧单元RSU、车载单元OBU；车载单元OBU通过无线网络与链接层的无线路由器通信；所述无线路由器通过以太网分别与中心服务单元CSU、路侧单元RSU通信；中心服务单元CSU与路侧单元RSU采用ZeroMQ的通信；

所述协调层包括：编队人机交互界面HMI，用于接收人机交互系统中驾驶员设置的起点和终点，完成自动驾驶行为的全局路径规划；并结合全局路径规划规划的行驶路线和车辆定位模块的定位信息；在高精度地图上，规划满足交通规则和安全性要求的局部行驶路线。

所述控制层主要功能是对传感器和网络融合信息进行分析，实现车辆的自动驾驶决策和控制，包括：环境感知、纵横向行驶速度规划、发送车辆控制指令；所述环境感知，由自身附加安装的毫米波雷达感知车辆行驶的外部环境；所述纵横向速度规划，主要利用GPS/INS组合定位方式，运用迈普时空的MP-POS320和司南的GNSS组合装置获取车辆姿态和位置状态信息。

所述物理层包括：转向控制、油门控制、制动控制，主要作用是执行控制层轨迹规划和速度规划的指令，通过计算各执行器的给定量，油门、转向和制动器接收到命令后执行相应操作，从而完成轨迹跟踪、车辆加减速、换道等行驶动作。