[发明专利]一种面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法

说明书

本发明提出一种面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法，属于车辆组队技术领域，该方法在执行运输任务前合理安排车队的车辆数目、类别、排布顺序、行驶速度与车辆间距，可以更高效、节能的完成运输任务；通过仿真利用空气动力学原理计算不同编队策略下的节油率来分析异构自动驾驶车辆的最佳编队策略，使异构车队的油耗降低，降低运输成本；并在外来车辆试图加入车队时给出最优加入位置。

技术领域

本发明涉及车辆组队技术领域，具体为多个异构自动驾驶车辆的编队方法。

背景技术

自动驾驶车辆编队问题的研究来源于多智能体系统任务规划及协作问题的研究，作为车路协同系统中的一个重要技术热点和前沿课题，它主要是针对多辆自动驾驶车辆在复杂多变的交通环境下，通过调节自身的行驶速度和转向，使得自身与附近的自动驾驶车辆之间保持相对稳定的运动状态，同时又满足任务需求且能适应周边环境约束，从而实现多辆自动驾驶车辆之间以无线通信为纽带的协同行驶行为。

对异构自动驾驶车辆编队目前研究比较多的包括：车辆协作式编队行驶方法、自动驾驶系统环境感知、适用于车辆编队的车辆跟随方法、自动驾驶车辆编队计算任务协同执行等等，大多采用无线通信、信号控制等手段来研究编队方法；而在节能方面，也有针对由不同自动驾驶车辆组成的异构队列，通过MATLAB建立两阶段生态队列控制策略来提高队列的燃油效率。由于道路环境以及网络波动的波动性，对周围信息的采集会存在误差，且上述的控制方法对车队本身的排布顺序并没有形成一个有利于节能的策略。

综上所述，现有技术存在的问题是离线规划控制以及实时控制策略都没有考虑到车队关于排布顺序、车间距、车辆行驶速度等因素的编队策略，没有结合空气动力学仿真去提供一种有利于降低车队成本、提高节能效率的编队方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供了一种面向节能的异构自动驾驶车辆编队方法，通过合理的编队策略来降低车队的燃油消耗并提高其稳定性以及道路通行能力，在运输任务途中，外来车辆的加入需要重新计算编队策略使其加入车队时不影响原有车队效率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：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；

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：