[发明专利]一种高速路车辆匀异质编队行驶控制方法

权利要求书

1.一种高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，其特征是，在基于意愿决策→队列匀异质判断→队列编号→车辆协调换道→稳定行驶的控制逻辑基础上，最终实现编队行驶；其中，

所述意愿决策是指，行驶在某段高速路上最前的头车，向后方车辆发送编队请求，并接收后方车辆的编队意愿，决定编队；

所述队列匀异质判断是指，所述头车通过对编队车辆的质量、长度、驱动形式的量化计算，判断编队队列为匀质队列还是异质队列；

所述队列编号是指，根据匀质队列或异质队列的不同，分别施以不同的编号机制；

所述车辆协调换道是指，根据匀质队列或异质队列的不同，每辆车根据自车以及相邻前车的状态及动力学信息，判断自车以及前车是否在目标车道、是否需要换道，并不断计算和调整自车与前车之间的距离，当自车与前车之间的距离达到安全距离后，进行换道直至换至目标车道为止；

所述稳定行驶是指，车辆编队完成后，队列按照稳定的跟车间距及车速行驶。

2.根据权利要求1所述的高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，其特征是，判断编队队列为匀质队列还是异质队列的方法是：

步骤410：基于车辆状态及动力学参数，计算以头车的质量为均值的队列车辆质量的标准差值，计算方法如下：

其中，m_i为队列中除头车外其他车辆的质量，m_L为头车辆的质量，n为队列内车辆的数量；

步骤420：基于车辆状态及动力学参数，计算以头车长度为均值的队列车辆长度的标准差值，计算方法如下：

其中，l_i为队列中除头车外其他车辆的长度，l_L为头车长度，n为队列内车辆的数量；

步骤430：头车接收各编队车辆的状态及动力学参数，确定每辆车的驱动形式；

步骤440：根据步骤410、步骤420、步骤430中的结果，当同时满足：队列车辆质量的标准差σ₁小于100kg、队列车辆长度的标准差σ₂小于1m、每辆车的驱动形式保持一致三个条件时，判定为匀质队列，否则为异质队列。

3.根据权利要求1所述的高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，其特征是，

1)对匀质队列进行编号的方法是：

头车通过接收到的编队车辆的位置信息，根据其纵向位置，按行驶方向的前后顺序确定队列的编队序号，即队列的头车编号为1，其后最近一辆车编号为2，以此类推；

2)对异质队列进行编号的方法是：

步骤521：头车根据各编队车辆的质量对车辆进行排序，设序号为M_i，其中M₁＝1表示质量最大车辆的编号，编号为1，M₂＝2表示质量第二大车辆的编号，编号为2，其后按质量递减排序依次加1；

步骤522：头车根据各编队车辆的长度对车辆进行排序，设序号为L_i，其中L₁＝1表示长度最长车辆的编号，编号为1，L₂＝2表示长度第二长车辆的编号，编号为2；其后按照长度递减排序依次加1；

步骤523：综合考虑车重、车长的因素，整合编号如下：

H_i＝ω₁M_i+ω₂L_i

其中，ω₁为车队考虑质量的权重，ω₂为车队考虑长度的权重，M_i为质量的编号数值，L_i为长度的编号数值，H_i为综合编号的数值；

根据得到的综合编号数值H_i的大小，按照从小到大的顺序依次给车辆从1…n顺序编号，此编号为异质车队最终的车辆编号。

4.根据权利要求1或2或3所述的高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，其特征是，根据匀质队列或异质队列的不同，车辆协调换道的方法是：

(1)匀质队列

步骤711：编队车辆之间基于V2V通信接收彼此的车辆编号以及状态信息；

步骤712：头车判断自身位置是否在目标车道上，若不在则换道至目标车道，若在目标车道上则保持原有行驶状态继续行驶；

步骤713：设编队车辆中自车和前车存在四种车道位置关系：1)自车不在目标车道，前车亦不在目标车道，2)自车在目标车道，前车不在目标车道，3)自车不在目标车道，前车在目标车道，4)自车在目标车道，前车也在目标车道；

步骤714：根据步骤713中的情况制定相应的安全距离策略：

编队情况	安全距离策略
自车、前车均需换道	根据两车分别的协同换道安全距离，取最大值
自车不换，前车换道	根据自车与前车的固定跟车时距确定安全距离
自车换道，前车不换道	根据自车与前车的距离确定安全距离
自车、前车均不换道	根据自车与前车的固定跟车距离确定安全距离

步骤715：根据步骤714所述的安全距离策略，通过五次多项式进行平滑的换道轨迹规划，其中轨迹规划的方法如下：

x_f,i＝2v_i+25

其中，(x_f,i,y_f,i)表示轨迹规划最后一个点的位置，x_i为车辆的行驶方向的坐标位置，v_i表示当前车辆的行驶速度；y_i(X)表示车辆横向坐标位置；

步骤716：完成轨迹规划后，检测自车与前车之间的距离是否达到步骤714所述的安全距离，若达到则触发轨迹跟踪步骤715规划的轨迹，以完成换道动作；

(2)异质队列

步骤721：同步骤711；

步骤722：编号为1的是头车，从编号为2的车辆开始，按编号由前至后的顺序依次进行轨迹规划，轨迹规划如步骤715中所述方法；

步骤723：每辆车按照步骤722规划的轨迹协调换道，在换道过程中，车辆检测自车和前车按照步骤714制定的安全距离行驶。