利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法，具體步驟如下：定義涵蓋車輛狀態(tài)與道路交通環(huán)境等信息的數(shù)據(jù)類型；設計車隊協(xié)同駕駛分布式體系的軟件架構(gòu)；根據(jù)車隊上層協(xié)作功能單元的軟件需求，設計車隊協(xié)同駕駛的混成自動機；根據(jù)底層控制功能單元的軟件需求，建立車隊控制系統(tǒng)的輸入狀態(tài)。有益效果：本發(fā)明可以實時有效地對車隊協(xié)同駕駛過程中的動、靜態(tài)信息進行分類和融合；提供的車隊協(xié)同駕駛分布式體系的軟件架構(gòu)可以將系統(tǒng)整體功能分為上下兩層的功能單元。協(xié)作層的車隊協(xié)同駕駛混成自動機將車隊有限的駕駛策略聯(lián)系起來，通過車隊位置、長度、速度、間隔等觸發(fā)條件的設定完成各種車隊協(xié)同駕駛策略的切換控制。
【專利說明】利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通仿真與試驗領域，尤其涉及一種利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法。
【背景技術】
[0002]智能交通系統(tǒng)已經(jīng)從早期以先進車輛控制技術為本的自動公路系統(tǒng)發(fā)展到目前以車車、車路通信為導向的智能車路系統(tǒng)，車隊協(xié)同駕駛正是智能車路系統(tǒng)研究的熱點問題。車隊協(xié)同駕駛可以將若干輛單車組成跨車道柔性車隊，通過車輛和道路的協(xié)調(diào)與配合，可以改善交通容量、增強交通安全，并在此基礎上節(jié)約能源、減少環(huán)境污染。盡管美國加州大學伯克利分校提出的PATH計劃(1997-2004年，7輛車)、日本JSK協(xié)會提出的ASV計劃(2000-2006年，5輛車)以及歐盟贊助、VOLVO汽車制造商開展的SARTRE計劃(2009-2012年，4輛車)都已經(jīng)開展多車協(xié)同駕駛演示試驗，但是上述項目不僅耗時長、費用昂貴，而且危險系數(shù)高，因此，迫切需要一種安全有效的智能車路仿真與試驗技術實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛。
[0003]半實物仿真采用相似原理，按照一定比例，構(gòu)建多尺度的智能車輛與道路交通系統(tǒng)，通過將價格昂貴或結(jié)構(gòu)復雜的車輛動力系統(tǒng)嵌入到計算機仿真系統(tǒng)，而將易于實現(xiàn)的車輛底盤、道路交通設施等以實物形式出現(xiàn)，可以降低成本、簡化計算復雜程度，并且在系統(tǒng)設計與測試的便捷性、復驗性、適應性以及安全性方面具有實車道路試驗無可比擬的優(yōu)勢。目前，眾多高校與科研單位都建立了縮微智能車和道路交通仿真平臺，可以為智能交通仿真與試驗提供良好的實驗平臺。比如，車模縮微車的電器和機械集成平臺(專利號201220286006.6)、一種微縮道路路面結(jié)構(gòu)(專利號201220330502.7)、一種模塊化縮微道路環(huán)境模型(專利號201220332295.9)、基于縮微智能車教學實驗裝置(專利號201310132532.6)，縮微智能車群的智能交通硬件在線仿真系統(tǒng)(專利號201310320830.8)、用于智能交通硬件在線仿真系統(tǒng)的縮微智能車架構(gòu)(專利號201310477168.7)。盡管上述專利都提供了類似的實驗平臺，并設計了縮微智能車的硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能，但是大部分僅能實現(xiàn)某些特定的任務，如教學、比賽任務，或者為智能車路系統(tǒng)探索性研究提供系統(tǒng)整體架構(gòu)。此外，面對車輛的高速移動性和道路交通環(huán)境的多樣性，如何將半實物仿真運用到車隊協(xié)同駕駛的建模與控制中，就成為本發(fā)明重點解決的關鍵技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法，可以便捷高效地利用縮微智能車硬件資源與道路交通環(huán)境的實物資源，為車隊協(xié)同駕駛、車聯(lián)網(wǎng)集群行駛等研究提供統(tǒng)一的自動化軟件測試框架。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案:一種利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法，建立車輛與道路信息共享數(shù)據(jù)庫和車隊協(xié)同駕駛分布式體系的軟件架構(gòu)，將系統(tǒng)整體功能分為上下兩層的功能單元，設定車隊位置、長度、速度、間隔等觸發(fā)條件，完成各種車隊協(xié)同駕駛策略的切換控制；
[0006]具體步驟如下:
[0007](I)定義涵蓋車輛狀態(tài)與道路交通環(huán)境等信息的數(shù)據(jù)類型，提供車輛與道路信息共享數(shù)據(jù)庫，對車載多傳感器采集的車輛動態(tài)信息與道路交通設施、位置等靜態(tài)信息進行分類與融合；
[0008](2)建立車隊協(xié)同駕駛分布式體系的軟件架構(gòu):包括車隊上層協(xié)作功能單元與底層控制功能單元，所述車隊上層協(xié)作功能單元根據(jù)不同道路交通場景設定車隊巡航、跟隨、組合與拆分、換道等策略，根據(jù)有限的道路資源完成車隊不同策略的切換控制，所述底層控制功能單元根據(jù)車隊上層協(xié)作功能單元發(fā)送的車隊期望狀態(tài)命令，控制各縮微智能車的電機轉(zhuǎn)速與舵機偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車隊的協(xié)同駕駛；
[0009](3)根據(jù)步驟(2)中的車隊上層協(xié)作功能單元的軟件需求，設計車隊協(xié)同駕駛的混成自動機；針對上述多種協(xié)同駕駛策略，建立不同的車隊協(xié)作模態(tài)，借助車輛與道路信息共享數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建基于事件流描述的動態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)，采用直接、廣播、綁定、隱藏等事件類型，設計車隊協(xié)作模態(tài)的遷移動作，實現(xiàn)不同策略的切換控制； [0010](4)根據(jù)所述步驟(2)中的底層控制功能單元的軟件需求，采用車輛動力學與運動學模型匹配的方式，建立車隊控制系統(tǒng)的輸入狀態(tài)精確線性化關系式如下:
【權利要求】
1.一種利用半實物仿真技術手段實現(xiàn)車隊協(xié)同駕駛的方法，建立車輛與道路信息共享數(shù)據(jù)庫和車隊協(xié)同駕駛分布式體系的軟件架構(gòu)，將系統(tǒng)整體功能分為上下兩層的功能單元，設定車隊位置、長度、速度、間隔等觸發(fā)條件，完成各種車隊協(xié)同駕駛策略的切換控制； 具體步驟如下: (1)定義涵蓋車輛狀態(tài)與道路交通環(huán)境等信息的數(shù)據(jù)類型，提供車輛與道路信息共享數(shù)據(jù)庫，對車載多傳感器采集的車輛動態(tài)信息與道路交通設施、位置等靜態(tài)信息進行分類與融合； (2)建立車隊協(xié)同駕駛分布式體系的軟件架構(gòu):包括車隊上層協(xié)作功能單元與底層控制功能單元，所述車隊上層協(xié)作功能單元根據(jù)不同道路交通場景設定車隊巡航、跟隨、組合與拆分、換道等策略，根據(jù)有限的道路資源完成車隊不同策略的切換控制，所述底層控制功能單元根據(jù)車隊上層協(xié)作功能單元發(fā)送的車隊期望狀態(tài)命令，控制各縮微智能車的電機轉(zhuǎn)速與舵機偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車隊的協(xié)同駕駛； (3)根據(jù)步驟(2)中的車隊上層協(xié)作功能單元的軟件需求，設計車隊協(xié)同駕駛的混成自動機；針對上述多種協(xié)同駕駛策略，建立不同的車隊協(xié)作模態(tài)，借助車輛與道路信息共享數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建基于事件流描述的動態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)，采用直接、廣播、綁定、隱藏等事件類型，設計車隊協(xié)作模態(tài)的遷移動作，實現(xiàn)不同策略的切換控制； (4)根據(jù)所述步驟(2)中的底層控制功能單元的軟件需求，采用車輛動力學與運動學模型匹配的方式，建立車隊控制系統(tǒng)的輸入狀態(tài)精確線性化關系式如下:
【文檔編號】G08G1/00GK103956045SQ201410198992
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權日:2014年5月13日
【發(fā)明者】馬育林, 徐友春, 袁一, 李明喜, 華 李, 賈　鵬, 張志超, 李建市, 朱增輝 申請人:中國人民解放軍軍事交通學院