[发明专利]一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法

摘要

本发明涉及了一种新的基于车车通信和车路通信环境的车辆协同驾驶方法，包括：以道路上单向行驶的车辆以及信号灯为节点，建立车车通信网络、车路通信网络以及车辆行驶交通网络。三层网络相互作用，从而形成一个三层超网络构架。车车通信网络以车辆为节点，车辆相互传递相关驾驶信息；车路通信网络以一定范围内的车辆以及信号灯为节点，信号灯的相关信息传递给车辆；在车车通信网络和车路通信的基础上，车辆在车车通信路段根据车车通信下的车辆跟驰模型对速度进行调整，在车路通信路段运用单纯形法算法，对车速进行动态调整。在保证车辆安全驾驶的同时，借助无线通信的技术，降低了车辆能源消耗，提高车辆在道路上的通行效率。

主权项

1.一种基于车车通信和车路通信的车辆协同驾驶方法，其特征在于所述方法用于车联网环境下有信号灯路段上车辆的速度优化，所述车辆协同驾驶方法通过车辆协同驾驶装置实现，所述车辆协同驾驶装置依次分为车车通信层、交通网络层和车灯通信层；具体步骤如下：(1)分别以车车通信层的车辆和车灯通信层的信号灯为节点，构造一个由车车通信网络、车路通信网络以及交通网络相互作用而形成的车联网超网络框架；(2)在与信号灯前方通信距离D处设置一个车路通信点，当车辆与车路通信点的距离大于通信距离D时，所述车辆不受信号灯影响，头车按原始速度行驶，跟驰车辆按步骤(3)则执行车车通信层的车车通信环境下的车辆跟驰模型行驶；(3)跟驰车辆通过车辆之间的通信，得到前方多辆车辆的车间距信息，对所述车间距信息加权、求和和归一化，得到综合的与前方多辆车的车间距信息，由此修改原跟驰车辆的跟驰模型，得到新的车车通信环境下的车辆跟驰模型，所述跟驰车辆根据车辆跟驰模型调整车速；其中，xi(t)是第i辆车在t时刻的位置，Δxi(t)＝xi+1(t)‑xi(t)表示第i辆车在t时刻的前车距，α为敏感系数，wij是第j辆车对第i辆车的跟驰影响权值系数，随着车i和车j距离增大而减小，且一定范围内，邻近车辆整体相对较远处车辆，对当前车影响更大；变形的双曲正切函数满足要求，Dij为车车通信环境下，车j到车i的连通性；如果接收到信息，Dij＝1，否则Dij＝0；当i＝j，Dij＝Dji＝1；是优化速度，其中V_max表示最大速度，x_c为安全距离；(4)当车辆到达车路通信点，跟驰车辆开始接收到信号灯的相关信息，根据搜集的信号灯信息以及跟驰车辆自身的驾驶信息，运用单纯形法算法，对跟驰车辆的车速进行进一步优化调整，在速度得到优化的同时跟驰车辆必须满足跟驰特性，其安全间距根据车车通信进行优化，运用VT‑Micro模型来评价车辆的燃油效率；其中：跟驰车辆到达车路通信点，接收到信号灯的相关信息，车辆根据信号灯信息对车速进行优化调整，具体为：首先车辆接收到的信号灯信息包括红灯或绿灯的状态，与信号灯的距离，以及红灯的剩余时长tr或绿灯的剩余时长tg，为使车辆的油耗尽量小，行驶尽量通畅，选取加速度和油耗的权值函数为目标函数；目标函数L＝w1|a|+w2f(a,vi)：w1表示车辆在车灯通信路段加速度的权重系数，w2表示燃油效率的权重系数，运用VT‑Micro模型来评价车辆的燃油效率:其中，f(ai,vi)表示当加速度和速度分别为ai和vi时车辆的瞬时燃油量，Lp,j和Mp,j均为回归系数；其中，D为通信距离，为到达通信点时的初始速度，t₁为加速、减速所需时间，t为车路通信路段的行驶总时间，a为加速度，为了车辆的油耗尽量小，行驶尽量通畅，希望加速度尽量小；t_r(t_g)分别表示当前信号灯状态变为绿灯(红灯)需要的时间，车辆通过车路通信得到；d_safe表示安全间距；保证车辆在车路通信优化速度过程中保持与前方车辆有一定的安全间距，保证跟驰车辆在车路通信优化速度过程中保持与前方车辆有一定的安全距离，在车车通信环境下，安全间距结合了前方多辆车的速度瞬时值，取其平均值：