[发明专利]一种面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法

权利要求书

1.一种面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法，应用于运输任务系统中，运输任务系统包括多个执行运输任务待组成队列的货运车辆和一个管理货运车辆的控制中心，多个执行运输任务待组成队列的货运车辆和控制中心通信连接，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：执行运输任务待组成队列的货运车辆向控制中心发出组队申请，并在发出组队申请的同时将车辆基本信息发送给控制中心；

步骤二：控制中心根据车辆基本信息判断该货运车辆是否符合编队的任务要求，若不符合任务要求，拒绝该组队申请并由控制中心重新调度货运车辆；若符合任务要求，则判断各货运车辆是否为异构车辆，若为异构车辆，则确定完整编队策略，若为同构车辆，则无需确定编队策略中的车辆排布顺序；

其中，编队策略为确定经济时速区间、车辆排布顺序以及车辆间距；

所述经济时速区间的确定过程如下：

根据运输任务的距离d_m结合任务要求最长时间t_m计算时速下限v_min，由公路对货运车辆的最高时速v₍₁₎来限制时速上限v_max，完成经济时速区间v的确定；

v_max≤v₍₁₎

v_min≤v≤v_max

所述车辆排布顺序的确定过程如下：

根据各货运车辆的满载质量分为小型货运车辆、中型货运车辆以及大型货运车辆，将车辆数目n、每辆车的满载质量m、每辆车的迎风面积A_w、行驶速度u_a以及滚动阻力系数f导入控制中心的仿真模块，通过空气动力学仿真来确定每辆车辆在车队中行驶时的风阻系数c_d和单独行驶时的风阻系数c′_d，并通过下列公式计算节油率μ，通过对比得出节油率μ最高的即为编队的最优车辆排布顺序；

其中，i表示第i辆车，m_i表示第i辆车的满载质量，c_di表示第i辆车在车队内行驶时的空气阻力系数，A_wi表示第i辆车在车队内行驶时的迎风面积，c′_di表示第i辆车单独行驶时的空气阻力系数，A′_wi表示第i辆车单独行驶时的迎风面积，g表示重力加速度；

车辆间距的确定过程如下：由于货运车辆均为自动驾驶车辆，故不考虑各车辆本身的制动距离，仅需根据各车辆之间的通信时延与行驶速度计算出各车辆之间的间距；

车辆间距为d、通信时延为t、安全系数为a、行驶速度u_a，u_a取经济时速的上限为v_max；

d＝au_at

步骤三：控制中心向执行运输任务的货运车辆发出组队指令以及编队策略；

步骤四：执行运输任务的货运车辆收到组队指令以及编队策略，并开始执行组队操作任务；

步骤五：组队操作完成，准备开始执行运输任务。

2.根据权利要求1所述的面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法，其特征在于：所述车辆基本信息包括车辆的长宽高尺寸、迎风面积和满载质量。

3.根据权利要求1所述的面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法，其特征在于，还包括：加入异构车队的方法，应用于申请加入车队的待加入车辆及车队中的领航车，所述加入方法包括：

步骤一：待加入车辆向目标车队的领航车发出加入车队的申请，领航车采集所述待加入车辆的车辆基本信息；

步骤二：将该车辆的车辆基本信息导入控制中心中的仿真模块计算出加入队列的最佳位置以及与前后车辆的最佳车间距；

其中，最佳车间距与原车队的车辆间距保持一致；加入队列有两种方式，一种是加入车队内部，另一种是加入车队尾部；仿真模块将待加入车辆加入车队内部不同位置与尾部之后的车队空气阻力系数与节油率计算完成并分析最佳加入位置；

若最佳位置为加入车队内部，待加入车辆需向该位置靠拢，该位置前方车辆维持原速，后方车辆开始减速让出安全距离后目标车辆加入队列，其中安全距离即为所述的车辆间距d，待加入车辆需与后车保持一致加速度追赶前方车辆，计算安全距离提前减速到与前方车辆速度一致即可；若最佳位置为加入车队尾部，待加入车辆从后方开始加速追赶车队，计算安全距离提前减速到与前方车辆速度一致即可；

步骤三：领航车将加入指令、加入位置和加入后车辆间距发送到待加入车辆，等待其加入操作完成；

步骤四：待加入车辆收到加入指令加入位置和加入后车辆间距，开始执行加入车队操作；

步骤五：加入车队操作完成，车队继续执行运输任务。