一种基于驾驶任务的车队协同驾驶方法及系统与流程

本发明涉及车队协同驾驶，尤其是涉及一种基于驾驶任务的车队协同驾驶方法及系统。

背景技术：

1、近年来随着信息通信技术、自动控制理论以及人工智能的不断发展，智能交通系统（intelligent transport system，简称 its）逐渐在全世界范围内建立起来。其中，车队协同驾驶对具有共同行驶目的的车辆进行统一管理，起到了缓解交通拥堵、简化交通管理和降低空气阻力减少二氧化碳排放量的作用，成为智能车路协同系统研究的热点。经过多年的发展和研究，车队协同驾驶的理论体系和整体架构都逐渐完善，在高速公路和专用车道的实车试验也取得了较好的展示效果，但是当前的车队协同驾驶技术任然面临着一定的挑战，存在着一些不足之处。

2、现有的车队控制方案通常考虑车队处于一个十分稳定的交通环境当中，因此对车队的控制也还只局限于已有车队本身，这使得现有的车队协同驾驶方法应对外界交通干扰的能力不够强，尤其是在存在中途插入或者驶离车辆时的协同驾驶效果不好，急需改进。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于驾驶任务的车队协同驾驶方法及系统。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于驾驶任务的车队协同驾驶方法，所述方法包括如下步骤：待组队车辆利用通信模块将信息采集模块实时采集的行车信息上传至行车管理平台构建第一行车信息集，进而组建原始车队；所述行车管理平台根据所述第一行车信息集制定驾驶任务，并将所述驾驶任务和所述第一行车信息集传输给原始车队车辆，使所述原始车队车辆依据所述驾驶任务行驶；依据流动车辆的组队意愿，所述行车管理平台利用所述第一行车信息集和所述流动车辆的行车信息构建第二行车信息集，进而组建待规划车队；以所述驾驶任务和所述第二行车信息集为基础，所述行车管理平台制定车队车辆运动策略，并将所述车队车辆运动策略和所述第二行车信息集传输给待规划车队车辆；基于所述第二行车信息集和所述待规划车队车辆实时采集的行车环境信息，所述待规划车队车辆利用任务判决模块判断所述车队车辆运动策略的可执行度；根据所述可执行度，所述行车管理平台和任务执行模块相互配合使用所述车队车辆运动策略调整所述待规划车队车辆的驾驶状态，最终使所述待规划车队车辆按照所述驾驶任务进行协同驾驶。本发明提供的方法应对外界交通干扰的能力较强，在车队行驶的过程中中途插入或者驶离车辆时也能够使车队具有较好的协同驾驶能力。

3、可选地，所述行车信息包括车辆位置、车辆速度、头车前方无障碍空间距离和尾车后方无障碍空间距离，所述组队意愿包括愿意组队和脱离队列，所述行车管理平台储存有路况数据，所述路况数据为所述待组队车辆所处路段的行驶规则。

4、可选地，所述行车管理平台根据所述第一行车信息集制定驾驶任务，并将所述驾驶任务和所述第一行车信息集传输给原始车队车辆，使所述原始车队车辆依据所述驾驶任务行驶包括如下步骤：

5、所述行车管理平台根据所述路况数据和所述第一行车信息集生成推荐行驶路径、推荐驾驶速度、推荐车间距离和推荐跟随位置，并整理为所述驾驶任务；

6、所述行车管理平台将所述驾驶任务和车队的所述第一行车信息集通过物联网传输给所述原始车队车辆，使所述原始车队车辆依据所述驾驶任务行驶。

7、进一步的，通过行车管理平台实时收集和分析行车信息，能够确保车队能够高效协同行驶，提高车队管理的智能化水平和效率。通过制定驾驶任务来使车队车辆按照特定的路径、速度和车间距离行驶，保障车队行车安全，提高公路的通行效率。

8、可选地，所述流动车辆包括想要加入所述原始车队的新加入车辆和想要脱离所述原始车队的离队车辆，所述流动车辆不为队列头车和队列尾车；

9、所述依据流动车辆的组队意愿，所述行车管理平台利用所述第一行车信息集和所述流动车辆的行车信息构建第二行车信息集，进而组建待规划车队包括如下步骤：

10、所述流动车辆利用通信模块将实时的行车信息和组队意愿上传至行车管理平台；

11、根据所述流动车辆的所述组队意愿，所述行车管理平台将所述新加入车辆发送的行车信息加入所述第一行车信息集中，将所述离队车辆的行车信息踢出所述第一行车信息集中，进而得到所述第二行车信息集；

12、所述行车管理平台根据待规划车队车辆之间最初的相对位置为所述待规划车队车辆分配车辆编号，进而组成所述待规划车队。

13、进一步的，根据流动车辆的组队意愿动态调整车队构成，实现了车队的动态规划和优化，提高了车队的灵活性和响应速度，满足车辆插队和离队的需求，也有利于提高车队管理的精确性和效率。

14、可选地，所述车队车辆运动策略包括第一车队车辆运动策略、第二车队车辆运动策略和第三车队车辆运动策略，所述第一车队车辆运动策略为第一车队后段运动策略，所述第二车队车辆运动策略包括车队前段运动策略和第一新加入车辆运动策略，所述第三车队车辆运动策略包括第二车队后段运动策略和第二新加入车辆运动策略；

15、所述以所述驾驶任务和所述第二行车信息集为基础，所述行车管理平台制定车队车辆运动策略，并将所述车队车辆运动策略和所述第二行车信息集传输给待规划车队车辆包括如下步骤：

16、在满足所述行驶规则的情况下，所述行车管理平台根据所述流动车辆的车辆位置将所述待规划车队分为车队前段和车队后段；

17、当所述流动车辆为离队车辆时，所述行车管理平台根据所述第二行车信息集更新所述驾驶任务中所述车队后段的推荐跟随位置，并制定第一车队后段运动策略，使所述车队前段和所述车队后段保持所述推荐车间距离；

18、若所述流动车辆为新加入车辆，则分别依据所述头车前方无障碍空间距离和所述尾车后方无障碍空间距离的大小，以所述驾驶任务为基础制定所述第二车队车辆运动策略和所述第三车队车辆运动策略；

19、所述行车管理平台通过物联网将所述车队车辆运动策略和所述第二行车信息集传输给待规划车队车辆。

20、进一步的，根据车辆插队和离队的需求制定了多种车队车辆运动策略，包括前段、后段和新加入车辆的运动策略，提高车队应对外界交通干扰的能力，确保车队在各种场景下都能保持高效协同，提高了车队行驶的安全性。

21、可选地，所述若所述流动车辆为新加入车辆，则分别依据所述头车前方无障碍空间距离和所述尾车后方无障碍空间距离的大小，以所述驾驶任务为基础制定所述第二车队车辆运动策略和所述第三车队车辆运动策略包括如下步骤：

22、当所述流动车辆为新加入车辆时，若所述头车前方无障碍空间距离和所述尾车后方无障碍空间距离均小于自由行驶距离，则所述待规划车队车辆的所述车队车辆运动策略为保持当前驾驶状态；

23、若所述头车前方无障碍空间距离不小于所述自由行驶距离，则所述行车管理平台以所述驾驶任务为基础制定车队前段运动策略为所述新加入车辆在所述车队前段和所述车队后段之间留出推荐跟随位置，同时制定第一新加入车辆运动策略使所述新加入车辆行驶至相应的推荐跟随位置，否则判断所述尾车后方无障碍空间距离是否小于所述自由行驶距离；

24、若所述尾车后方无障碍空间距离不小于所述自由行驶距离，则所述行车管理平台以所述驾驶任务为基础制定第二车队后段运动策略为所述新加入车辆在所述车队前段和所述车队后段之间留出推荐跟随位置，同时制定第二新加入车辆运动策略使所述新加入车辆行驶至相应的推荐跟随位置；

25、可选地，所述行车环境信息包括邻车位置和邻车速度；

26、所述基于所述第二行车信息集和所述待规划车队车辆实时采集的行车环境信息，所述待规划车队车辆利用任务判决模块判断所述车队车辆运动策略的可执行度包括如下步骤：

27、所述新加入车辆和所述离队车辆后方的第一辆待规划车队车辆根据所述第二行车信息集和所述行车环境信息利用所述任务判决模块识别出邻车中的非待规划车队车辆；

28、当所述流动车辆为离队车辆时，基于所述第一车队车辆运动策略和所述非待规划车队车辆的行车环境信息，所述离队车辆后方的第一辆待规划车队车辆使用任务判决模块判断所述第一车队车辆运动策略的可执行度；

29、当所述流动车辆为新加入车辆时，基于所述第二车队车辆运动策略、所述第三车队车辆运动策略和所述非待规划车队车辆的行车环境信息，所述新加入车辆使用任务判决模块判断所述第二车队车辆运动策略和所述第三车队车辆运动策略的可执行度。

30、进一步的，通过综合考虑第二行车信息集和行车环境信息，任务判决模块能够更准确地判断车队车辆运动策略的可执行度，从而提高车队协同驾驶的可靠性和安全性。

31、可选地，第一车队后段运动策略包括第一种第一车队后段运动策略和第二种第一车队后段运动策略，所述第一种第一车队后段运动策略和所述第二种第一车队后段运动策略依次使用如下关系式来表示：

32、

33、

34、其中，为推荐驾驶速度，为车队后段中所有待规划车队车辆行驶至相应的推荐跟随位置所花的时间，为第一种第一车队后段运动策略中待规划车队车辆匀加速行驶时的加速度，为待规划车队车辆匀加速行驶的时间，为待规划车队车辆以0.9倍车道最大限速匀速行驶的时间，d为推荐车间距离，为车道最大限速，为第二种第一车队后段运动策略中待规划车队车辆匀加速行驶时的加速度。

35、可选地，所述根据所述可执行度，所述行车管理平台和任务执行模块相互配合使用所述车队车辆运动策略调整所述待规划车队车辆的驾驶状态，最终使所述待规划车队车辆按照所述驾驶任务进行协同驾驶包括如下步骤：

36、若所述可执行度为1，则所述待规划车队车辆使用任务执行模块根据所述车队车辆运动策略调整驾驶状态；

37、若所述可执行度不为1，则所述待规划车队车辆的任务执行模块拒绝执行所述车队车辆运动策略并将拒绝执行的信息反馈给所述行车管理平台，所述行车管理平台调整所述车队车辆运动策略并重新发送给所述待规划车队车辆。

38、进一步的，根据可执行度的数值，待规划车队车辆能够使用任务执行模块调整驾驶状态，同时也能够根据实际情况拒绝执行车队车辆运动策略并及时反馈给行车管理平台，这有助于平保证车队协同驾驶的高效性和安全性，提高车队协同驾驶的执行效率和可靠性。

39、第二方面，本发明提供了一种基于驾驶任务的车队协同驾驶系统，所述系统使用本发明提供的一种基于驾驶任务的车队协同驾驶方法，所述系统包括：信息采集模块、行车管理平台、通信模块、任务判决模块和任务执行模块，所述信息采集模块、所述行车管理平台、所述通信模块、所述任务判决模块和所述任务执行模块如本发明提供的一种基于驾驶任务的车队协同驾驶方法所述。本发明提供的系统应对外界交通干扰的能力较强，在车队行驶的过程中出现中途插入、驶离车辆时也能够使车队具有较好的协同驾驶能力，并能为车队的控制提供更多可选地方案。