本發(fā)明涉及道路車輛的交通控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及車路協(xié)同下混合交通流中增強cav車隊編隊強度的控制方法。

背景技術(shù)：

1、智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車cav是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)v2x智能信息交換共享，具備復雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，可實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。近年來，智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車的編隊行駛引發(fā)人們巨大關(guān)注。在智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車隊列中，可通過調(diào)節(jié)隊列內(nèi)的車輛保持相同的所需速度，并保持預先設(shè)定的車間距離行駛。在之前的理論分析和實踐中都證實了車輛編隊行駛能實現(xiàn)更高的交通效率、更好的安全性以及更低的能量消耗。

2、然而，智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車要實現(xiàn)100％的滲透率仍面臨很大困難，隨著自動駕駛汽車的逐步部署，不可避免在未來將會有一個漫長的時間段內(nèi)道路交通流處于混合交通流狀態(tài)，即自動駕駛汽車和人類駕駛汽車共存。而人類駕駛行為的不確定性，難以量化，這也將給智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車的編隊行駛帶來一定挑戰(zhàn)。面對未來較長時間存在的混合交通流狀況，智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車增強編隊強度的過程中不可避免出現(xiàn)來自周圍人類駕駛車輛的干擾，影響編隊效率和安全，為此亟需探尋在混合交通流中增強智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車安全高效的編隊控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供車路協(xié)同下混合交通流中增強cav車隊編隊強度的控制方法，通過擴大目標車隊的空間，使得待編車輛或車隊安全高效的編入目標車隊，以實現(xiàn)增強車隊編隊強度的目的。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、車路協(xié)同下混合交通流中增強cav車隊編隊強度的控制方法，具體步驟如下：

4、s1、智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊將車隊剩余容量發(fā)布至車隊通信半徑內(nèi)所有智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛或小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊；

5、智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車cav可以感知道路環(huán)境，實時共享信息；

6、所述車隊剩余容量為可編入車隊車輛數(shù)，等于車隊最大編隊長度車輛數(shù)與當前車隊車輛數(shù)之差；

7、隨著車隊長度的不斷增加，對通行能力和交通流穩(wěn)定性有負向貢獻，較長的車隊長度會降低車隊的橫向機動性且增加車輛合并和脫離隊列的難度，同時對車隊的控制也提出很大挑戰(zhàn)，因此，所述最大編隊長度車輛數(shù)為10輛；

8、所述通信半徑為0～1000米的圓形范圍；

9、s2、有編隊需求的智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛或小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊向智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊發(fā)出編隊請求并確定可編入車輛數(shù)的具體情況分為以下兩種情況：

10、1、當車隊剩余容量大于等于小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊時，小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊全部作為待編車隊；

11、2、當車隊剩余容量小于小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊時，則對小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊進行拆分。

12、所述小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊為最大編隊長度車輛數(shù)的半數(shù)及半數(shù)以下；

13、所述拆分原則為：根據(jù)目標車隊與小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊的相對位置從小型車隊前部或者后部進行拆分，拆分車輛數(shù)為車隊剩余容量數(shù)，或者目標車隊邀請其他車輛或車隊作為編入車輛；

14、s3、智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊篩選后邀請發(fā)出請求的智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛或小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊作為待編車隊，待編車隊將智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊確定為目標車隊，所述目標車隊車輛數(shù)大于等于編入車隊車輛數(shù)；

15、所述篩選的具體步驟如下：

16、s3.1、對收到所有請求進行篩選，先篩選編入車隊車輛數(shù)等于目標車隊剩余容量的車隊，若有則向其發(fā)出編入邀請并確認該車隊為待編車隊，若無則篩選編入車隊車輛數(shù)大于目標車隊剩余容量的車隊；

17、s3.2、篩選編入車隊車輛數(shù)大于目標車隊剩余容量的車隊，若有則向拆分編入車輛后剩余車輛數(shù)最少的車隊發(fā)出邀請并確認從該車隊拆分出來的新車隊為待編車隊，若無則繼續(xù)篩選編入車隊車輛數(shù)小于目標車隊剩余容量的車隊；

18、s3.3、篩選編入車隊車輛數(shù)小于目標車隊剩余容量的車隊，若有則向車輛數(shù)最多的車隊發(fā)出編入邀請并確認該車隊為待編車隊，若無則向單個發(fā)出請求車輛發(fā)出編入邀請并確定其為待編車輛。

19、s4、通過路側(cè)單元與車輛通信單元獲取目標車隊和編入車輛的通信半徑范圍內(nèi)所有車輛的行駛信息和道路環(huán)境信息，并通過車間通信進行信息交互；

20、所述行駛信息和道路環(huán)境信息包括：目標車隊和編入車輛在道路中的空間位置、編隊速度、加減速度、前后車輛速度和加減速度以及目標車隊相鄰車道的車輛行駛情況和空間位置，行駛道路車道數(shù)，道路線型，天氣情況；

21、其中，根據(jù)所獲目標車隊與待編車隊或車隊的空間位置的關(guān)系，可劃分編入車輛或車隊位于目標車隊后方或前方，劃分依據(jù)為目標車隊的目標間隙，編入車輛或車隊相對于目標車隊的具體位置可分為六類情況，即分布于目標車隊同車道前方或后方、相鄰車道前方或后方、跨車道前方或后方；

22、s5、待編車隊行駛至目標車隊相鄰車道，根據(jù)行駛信息和道路環(huán)境信息加速或減速進入待編區(qū)域，通過速度管理模塊實現(xiàn)速度協(xié)同；

23、目標車隊和待編車隊或車隊的相對位置不同，進入待編區(qū)域的方式不同，分布于目標車隊同車道前方或后方的編入車輛或車隊通過變道至目標車隊相鄰車道后加速或減速進入待編區(qū)域；分布于目標車隊相鄰車道前方或后方編入車輛或車隊通過加速或減速進入待編區(qū)域；分布于目標車隊跨車道前方或后方的編入車輛或車隊通過變道至目標車隊相鄰車道加速或減速進入待編區(qū)域；

24、所述待編區(qū)域為：以道路中心線為橫軸，垂直于道路中心線的為縱軸，目標車隊的目標間隙尾部車輛車身位置的橫坐標與編入車輛或車隊所在的相鄰車道具有相同的橫坐標值時，所述位置稱為待編區(qū)域；若編入為小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊，則小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊應完全進入待編區(qū)域；

25、所述所述通過速度管理模塊實現(xiàn)速度協(xié)同的具體步驟如下：

26、s5.1、當編入車輛或車隊和目標車隊前方均無障礙車輛時，應滿足如下表達式：

27、vin＝vp

28、式中，vin為編入車輛或車隊所需速度，vp為目標車隊速度；

29、s5.2、當編入車輛或車隊前方有障礙車輛，而目標車隊前方無障礙車輛時，應滿足如下表達式：

30、

31、式中，為編入車輛或車隊前車速度；

32、s5.3、當編入車輛或車隊前方無障礙車輛，而目標車隊前方有障礙車輛時，應滿足如下表達式：

33、

34、式中，為目標車隊前車速度；

35、s5.4、當編入車輛或車隊和目標車隊前方均有障礙車輛時，應滿足如下表達式：

36、

37、s6、目標車隊尾部車輛減速擴大間隙，當間隙足以滿足待編車隊安全編入的條件后編入車隊，若是小型車隊編入時，從小型車隊尾部依次編入，直至編隊完成，具體表達式如下：

38、且

39、式中，目標車隊間隙后車與待編區(qū)域待編車輛的縱向距離dl-g，目標車隊間隙前車與待編區(qū)域待編車輛的縱向距離df-g，目標車隊間隙后車與待編區(qū)域待編車輛的縱向安全距離目標車隊間隙前車與待編區(qū)域待編車輛的縱向安全距離間隙后車速度vl-g，間隙前車速度vf-g，編入車隊或車輛長度l，編入車輛或車隊速度v，智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車(cav)反應時間剎車延遲時間t?delay，最小加速度amin；

40、進一步的，通過使用控制器實現(xiàn)拓寬目標間隙并控制編入車輛或車隊編入目標車隊目標，所述控制器由橫向控制器和縱向控制器兩部分組成，橫向控制器旨在將側(cè)向位置誤差降至最低，縱向控制器旨在最大限度地減少間隙誤差。

41、本發(fā)明的有益效果

42、1、本發(fā)明在車路協(xié)同條件下混合交通流中增強智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊編隊強度的控制方法通過減速智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊尾部車輛以擴大目標間隙，該目標間隙可保證目標間隙能提供待編區(qū)域的待編車輛或小型車隊一個安全的編入空間，在智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛汽車未達到滲透率100％的情況下，能減少智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊周圍非智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛的干擾，使得待編車輛或小型車隊安全高效的編入車隊，以達到編隊行駛的目的。

43、2、本發(fā)明為保證待編區(qū)域的待編車輛或小型車隊與目標車隊速度協(xié)同，提出速度管理模塊來實現(xiàn)，其控制邏輯能夠在目標車隊和待編車輛或小型車隊前方有無人類駕駛車輛時保證目標車隊和待編車輛或小型車隊精準安全的速度協(xié)同。

44、3、本發(fā)明為確定道路運行的智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛或小型智能網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車隊為待編車輛提出了一種篩選機制，能確定編入車輛為當前環(huán)境下最優(yōu)選擇，提高了目標車隊成為最大編隊長度的效率，降低了為成為最大編隊長度的編入次數(shù)，一定程度上減少了因編隊需求而產(chǎn)生的編隊過程對交通流的影響。

45、4、本發(fā)明在的混合交通流行駛環(huán)境中，cav車輛編隊行駛，可大幅減小車輛間車頭時距，提高行車效率和安全，從而大大提高道路的通行能力，

46、5、本發(fā)明增強cav車隊的編隊強度，使得cav更好的聚集，cav隊列長度達到最大且車頭間隔減小，道路通行能力將顯著提高。