[发明专利]一种高速路车辆匀异质编队行驶控制方法

说明书

本发明公开一种高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，是在基于意愿决策→匀异质判断→队列编号→车辆协调换道→稳定行驶的控制逻辑上实现编队行驶。以头车为决策车向其他车辆发送编队请求，并接收它车的编队意愿编队；头车通过对编队车辆的量化计算，判断队列为匀质还是异质队列，并分别施以不同的编号机制；根据匀异质队列、车辆的状态及动力学信息，判断自车以及前车是否需要换道，当达到安全距离后进行换道。本发明综合考虑了高速路编队过程中车队的匀异质特性分别制定编号，保证了车辆编队后的车队稳定性运行，并且采取各车辆组成“未来队列”的虚拟方式将相邻两辆车分成一组规划轨迹，大大简化了编队的复杂程度并提高了编队的效率。

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别是涉及一种新型的高速路车辆编队行驶策略。

背景技术

随着我国经济的快速发展，车辆保有量的不断增加，也随之带来了一系列社会问题。比如车辆数量的剧增造成了环境的污染、化石燃料的过度利用以及频发的交通事故。对于以上的社会问题发展新能源汽车并提高高速路通行效率是节约能源的有效途径。

车辆编队行驶能够有效的缩短跟车间距，减小因空气阻力带来的燃油消耗，并能够提升道路交通通行效率。随着智能驾驶技术的飞速发展，越来越多的科研机构以及汽车厂商都在大力发展智能驾驶技术，在高速公路场景中，若将车辆编队技术进行实际的应用，那么将会带来巨大的能源利用收益减少能源损耗，同时保证大型商用车的行驶安全性。

车辆在高速路行驶过程中，时常会有多辆车同时行驶在同一车道或者行驶在相邻车道的情况，因此若将这一情况采用编队控制策略使多车通过一定的规则成为一个队列行驶，能够有效的减小行驶过程中的能耗，同时保证高速路行驶的安全性并提升道路的利用率。但现有技术中针对车辆编队的方法均以跟踪编队车辆前方相邻车辆为主，这一方法仅考虑了车辆在动力学特性相同的情况，但这种方法不适用于在动力学特性相差较大情况下的编队，若仍采用此类方法则会导致车辆在编队结束形成队列行驶的过程中稳定性很差，并由此带来队列行驶的安全性问题。

发明内容

针对现状，本发明目的在于提供一种高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，根据匀质队列与异质队列的特点分别完成相应的编队动作来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提出一种高速路车辆匀异质编队行驶控制方法，该方法是在基于意愿决策→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，最终实现编队行驶的方法。

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。

进一步地，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；