一种车队编队驾驶系统及方法与流程

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种车队编队驾驶系统及方法。

背景技术：

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，汽车已成为人类出行必不可少的交通工具，同时，汽车行驶过程中的安全性也成为了全人类关注的焦点问题。

据统计，近几年的交通事故中，由于驾驶员疲劳驾驶或操作失误引发的交通事故占所有交通事故的60％以上，严重影响了人们的生命财产安全，因此急需一种自动驾驶技术，降低因驾驶员疲劳驾驶或操作失误而引发交通事故的概率。

技术实现要素：

为了解决现有技术中急需一种自动驾驶技术，以降低因驾驶员疲劳驾驶或操作失误而引发交通事故的概率的问题，本发明实施例提供了一种车队编队驾驶系统及方法。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种车队编队驾驶系统，所述系统包括编队行驶的至少两辆车，所述至少两辆车中的每辆车上均安装有定位部、通信部、相邻车道检测部和自动驾驶控制部；

所述每辆车上的定位部用于对其进行定位；

所述每辆车上的通信部与其定位部连接，并与位于其前方和后方且与之相邻的车辆的通信部通讯连接，所述每辆车上的通信部用于向位于其后方且与之相邻的车辆的通信部发送其位置信息，并接收位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息；

所述每辆车的相邻车道检测部设置在其左右两侧，用于检测其所在车道的相邻车道上的预设范围内是否有车辆经过；

所述每辆车的自动驾驶控制部分别与其定位部、通信部和相邻车道检测部连接；

所述至少两辆车编队行驶状态，所述至少两辆车中位于最前方的车辆为首车，由人工驾驶，其他车辆为跟车，每辆跟车上的自动驾驶控制部根据所述每辆跟车的位置信息以及车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，并根据车队中位于每辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆是否变道，控制该辆跟车跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，或在车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆所在的车道上的预设范围内没有其他车辆经过时，控制该辆跟车跟随车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆变道后，跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

进一步地，所述每辆车上还设有车距检测部，所述车距检测部设置在所述每辆车的前部，用于检测所述每辆车与位于其前方且与之相邻的车辆的纵向车距，所述纵向车距为两辆车在平行于车道线方向上的距离。

具体地，所述车距检测部为毫米波雷达。

具体地，所述每辆车的车距检测部分别设置在其前风挡玻璃的上方。

具体地，所述相邻车道检测部为超声波雷达。

进一步地，所述每辆车上还设有车道线检测部，所述每辆跟车的车道线检测部分别设置在其左右两侧，且与其自动驾驶控制部连接，用于检测其所在车道的车道线位置，所述每辆跟车的自动驾驶控制部根据其位置信息以及其所在车道的车道线位置，控制所述每辆跟车沿所述车道的中心线行驶。

第二方面，提供了一种车队编队驾驶方法，所述方法应用于所述车队编队驾驶系统，所述方法包括：

步骤1：至少两辆车编队，其中，至少两辆车中的首车由人工驾驶，其他车辆为跟车；

步骤2：每辆车的定位部分别获取其位置信息，每辆跟车的通信部分别接收车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并向车队中位于其后方且与之相邻的车辆发送其位置信息，每辆跟车的相邻车道检测部检测其所在车道的相邻车道上的预设范围内是否有车辆经过；

步骤3：每辆跟车上的自动驾驶控制部根据其位置信息以及车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，并根据车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，控制该辆跟车跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，或在车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆所在的车道上的预设范围内没有其他车辆经过时，控制该辆跟车跟随车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆变道后，跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

具体地，所述每辆跟车上的自动驾驶控制部根据其位置信息以及车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，包括：

所述每辆跟车上的自动驾驶控制部通过其定位部获取其位置信息，通过其通信部获取车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并根据其位置信息与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，获取所述每辆跟车与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距，所述横向车距为两辆车在垂直于车道线方向上的距离；

所述每辆跟车上的自动驾驶控制部通过比较其与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距与车道宽度的二分之一的大小，判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道。

具体地，所述根据车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，控制该辆跟车跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，或在车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆所在的车道上的预设范围内没有其他车辆经过时，控制该辆跟车跟随车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆变道后，跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，包括：

若某辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆未变道，则该辆跟车的自动驾驶部根据其位置信息及车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，控制其跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶；

若某辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆变道，则通过其相邻车道检测部检测所述车队中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内是否有车辆经过；

若所述车队中位于该辆跟车前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内没有车辆经过，则该辆跟车的自动驾驶控制部控制其变道后，跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶；

若所述车队中位于该辆跟车前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内有车辆经过，则该辆跟车的自动驾驶控制部控制其减速行驶，并通过其相邻车道检测部重新检测所述车队中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内是否有车辆经过，直到所述车队中位于该辆跟车前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内没有车辆经过时，该辆跟车的自动驾驶控制部再控制该辆跟车变道后，跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

进一步地，所述方法还包括：

针对不同驾驶场景设定不同的增强信号算法，根据所述每辆跟车驾驶过程中的实际参数计算增强信号，并计算每个增强信号与目标增强信号的差值的绝对值，按照增强信号与目标增强信号的差值的绝对值减小的方向优化驾驶策略。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过每辆车上均设置定位部、通信部、相邻车道检测部和自动驾驶控制部，自动驾驶控制部根据具体情况控制每辆跟车自动跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，使得至少两辆车中除首车由人工驾驶外，每辆跟车都能跟随首车自动行驶，无需驾驶员人工驾驶，降低因驾驶员疲劳驾驶或操作失误引发交通事故的概率，提高车队出行的安全性，且节约人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的汽车编队驾驶系统的结构示意图；

图2是本发明又一实施例提供的汽车编队驾驶系统的结构示意图；

图3是本发明又一实施例提供的汽车编队驾驶系统的结构示意图；

图4是本发明又一实施例提供的汽车编队驾驶方法的流程图；

图5是本发明又一实施例提供的汽车编队驾驶方法的流程图。

其中：

1首车，

2跟车，

3汇入车辆，

4车距检测部，

5车道线，

10车队。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1所示，也可结合图2和图3进行说明，本发明实施例提供了一种车队编队驾驶系统，主要应用于高速公路的直道和近似直道路段的车队出行，该系统包括编队行驶的至少两辆车，所述至少两辆车中的每辆车上均安装有定位部(图中未示出)、通信部(图中未示出)、相邻车道检测部(图中未示出)和自动驾驶控制部(图中未示出)；

所述每辆车上的定位部用于对其进行定位；

所述每辆车上的通信部与其定位部连接，并与位于其前方和后方且与之相邻的车辆的通信部通讯连接，所述每辆车上的通信部用于向位于其后方且与之相邻的车辆的通信部发送其位置信息，并接收位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息；

所述每辆车的相邻车道检测部设置在其左右两侧，用于检测其所在车道的相邻车道上的预设范围内是否有车辆经过；

所述每辆车的自动驾驶控制部分别与其定位部、通信部和相邻车道检测部连接；

所述至少两辆车编队行驶状态，所述至少两辆车中位于最前方的车辆为首车1，由人工驾驶，其他车辆为跟车2，每辆跟车2上的自动驾驶控制部根据所述每辆跟车2的位置信息以及车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，判断车队10中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，并根据车队10中位于每辆跟车2前方且与该辆跟车2相邻的车辆是否变道，控制该辆跟车2跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，或在车队10中位于该辆跟车2前方且与该辆跟车2相邻的车辆所在的车道上的预设范围内没有其他车辆经过时，控制该辆跟车2跟随车队10中位于该辆跟车2前方且与该辆跟车2相邻的车辆变道后，跟随车队10中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

在本发明实施例中，至少两辆车编队行驶，至少两辆车中的第一辆车由人工驾驶，为首车1，其他的车辆自动跟随首车1行驶，为跟车2。

行驶过程中，每辆车的定位部分别获取其位置信息，每辆跟车2的通信部分别接收车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并向车队10中位于其后方且与之相邻的车辆发送其位置信息；每辆跟车2的相邻车道检测部检测其所在车道的相邻车道上的预设范围内是否有车辆经过；每辆跟车2上的自动驾驶控制部通过其定位部获取其位置信息，通过其通信部获取车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并根据其位置信息与车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，获取每辆跟车2与车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距δx，且每辆跟车2上的自动驾驶控制部通过比较每辆跟车2与车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距δx与车道宽度的二分之一的大小，判断车队10中位于每辆跟车2前方且与之相邻的车辆是否变道。

参考图1，若某辆跟车2的自动驾驶控制部判断车队10中位于其前方且与之相邻的车辆未变道，则该辆跟车2的自动驾驶部根据其位置信息及其与位于其前方且与之相邻的车辆在平行于车道线5方向上的距离，控制每辆跟车2自动跟随车队10中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

参考图2，若某辆跟车2的自动驾驶控制部判断车队10中位于其前方且与之相邻的车辆变道，且其相邻车道检测部检测到车队10中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内没有车辆经过，则该辆跟车2的自动驾驶控制部根据其位置信息和车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，控制该辆跟车2变道后跟随车队10中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

参考图3，若某辆跟车2的自动驾驶控制部判断车队10中位于其前方且与之相邻的车辆变道，且其相邻车道检测部检测到车队10中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内有车辆经过，则该辆跟车2的自动驾驶控制部控制该辆跟车2减速行驶，并在其相邻车道检测部检测到车队10中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内没有车辆经过时，控制该辆跟车2变道后跟随车队10中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

其中，每辆跟车2上的自动驾驶控制部通过比较每辆跟车2与车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距δx与车道宽度的二分之一的大小，判断车队10中位于每辆跟车2前方且与之相邻的车辆是否变道，具体为：

若某辆跟车2与车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距δx大于车道宽度的二分之一，则该辆跟车2的自动驾驶控制部判断车队10中位于其前方且与之相邻的车辆变道；

若某辆跟车2与车队10中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距δx小于车道宽度的二分之一，则该辆跟车2的自动驾驶控制部判断车队10中位于其前方且与之相邻的车辆未变道。

本发明通过每辆车上均设置定位部、通信部、相邻车道检测部和自动驾驶控制部，自动驾驶控制部根据具体情况控制每辆跟车2自动跟随车队10中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，使得至少两辆车中除首车1由人工驾驶外，每辆跟车2都能跟随首车1自动行驶，无需驾驶员人工驾驶，降低因驾驶员疲劳驾驶或操作失误引发交通事故的概率，提高车队10出行的安全性，且节约人力。

如图1所示，也可参见图2和图3，在本发明实施例中，所述每辆车上还设有车距检测部4，所述车距检测部4设置在所述每辆车的前部，用于检测所述每辆车与位于其前方且与之相邻的车辆的纵向车距δy，所述纵向车距δy为两辆车在平行于车道线5方向上的距离。

在本发明实施例中，当有其他车辆汇入车队10中时，因汇入车辆3无法与车队10中的车辆进行车车通信，故通过在每辆车上设置车距检测部4，当有车辆汇入车队10中时，通过每辆车上的车距检测部4检测其与汇入车辆3之间的纵向车距δy，保证每辆跟车2与位于其前方且与之相邻的车辆之间的纵向车距δy与目标车距之间的距离小于预设数值。

在本发明实施例中，车距检测部4为毫米波雷达。如图1所示，也可参见图2，在本发明实施例中，每辆车上的车距检测部设置在其前风挡玻璃的上方。

在本发明实施例中，通过在每辆车的前风挡玻璃的上方设置毫米波雷达测量汇入车辆3与车队10中位于该汇入车辆3后方且与之相邻的跟车2之间的纵向车距δy，保证车队10中的车辆与汇入车辆之间的纵向车距δy适合。

且在本发明实施例中，相邻车道检测部为超声波雷达，能对相邻车道进行检测的范围较广。

在本发明实施例中，优选地，每辆车上还设有车道线5检测部，每辆跟车2的车道线5检测部分别设置在其左右两侧，且与其自动驾驶控制部连接，用于检测其所在车道的车道线5位置，每辆跟车2的自动驾驶控制部根据其位置信息以及其所在车道的车道线5位置，控制每辆跟车2沿车道的中心线行驶。

通过车道线5检测部检测每辆跟车2所在的车道的两条车道线5，且每辆跟车2的自动驾驶控制部根据车道线5位置与其位置控制其沿车道的中心线行驶，避免跟车2行驶过程中偏移向其他车道，使得车队10中位于其后方的车辆误判为首车1已变道而跟随其变道，且避免因跟车2偏移向其他车道而与其他车道上的车辆发生碰撞。

实施例二

如图4所示，本发明实施例提供了一种车队编队驾驶方法，所述方法应用于如实施例一所述的车队编队驾驶系统，该方法包括：

在步骤201中，至少两辆车编队，其中，至少两辆车中的首车由人工驾驶，其他车辆为跟车。

在本发明实施例中，至少两辆车编队完成后，行驶过程中任意两辆车的相对顺序不再发生变化，以保证自动驾驶的有序性。

在步骤202中，每辆车的定位部分别获取其位置信息，每辆跟车的通信部分别接收车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并向车队中位于其后方且与之相邻的车辆发送其位置信息，每辆跟车的相邻车道检测部检测其所在车道的相邻车道上的预设范围内是否有车辆经过。

在本发明实施例中，每辆车的定位部均为gps系统，通信部均为车车通信系统，车距检测部均为毫米波雷达，车道检测部均为超声波雷达。

在步骤203中，每辆跟车上的自动驾驶控制部根据其位置信息以及车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，并根据车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道，控制该辆跟车跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，或在车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆所在的车道上的预设范围内没有其他车辆经过时，控制该辆跟车跟随车队中位于该辆跟车前方且与该辆跟车相邻的车辆变道后，跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

本发明通过每辆车上均设置定位部、通信部、相邻车道检测部和自动驾驶控制部，自动驾驶控制部根据具体情况控制每辆跟车自动跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，使得至少两辆车中除首车由人工驾驶外，每辆跟车都能跟随首车自动行驶，无需驾驶员人工驾驶，降低因驾驶员疲劳驾驶或操作失误引发交通事故的概率，提高车队出行的安全性，且节约人力。

实施例三

如图5所示，本发明实施例提供了一种车队编队驾驶方法，该方法应用于如实施例一所述的车队编队驾驶系统，其包括：

在步骤301中，至少两辆车编队。

在本发明实施例中，至少两辆车编队完成后，行驶过程中任意两辆车的相对顺序不再发生变化，以保证自动驾驶的有序性。

在步骤302中，每辆车的定位部分别获取其位置信息，每辆跟车的通信部分别接收车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并向车队中位于其后方且与之相邻的车辆发送其位置信息，每辆跟车的相邻车道检测部检测其所在车道的相邻车道上的预设范围内是否有车辆经过。

在本发明实施例中，每辆车的定位部均为gps系统，通信部均为车车通信系统，车距检测部均为毫米波雷达，车道检测部均为超声波雷达。

跟车中按照后面一辆跟车跟随车队中位于其前面且与之相邻的一辆车为原则，避免在遇到道路带有一定曲率时系统判断出现误差，故而在行车过程中，每辆车分别定位后，前面的车辆将其位置信息发送给车队中位于其后方的车辆，以让后面的跟车的自动驾驶控制部根据两车的相对位置控制其自动跟随前面的车辆行驶。

在步骤303中，所述每辆跟车上的自动驾驶控制部通过其定位部获取其位置信息，通过其通信部获取车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，并根据其位置信息与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的位置信息，获取其与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距，所述横向车距为两辆车在垂直于车道线方向上的距离。

在本发明实施例中，当车队行驶于高速公路的直道或者近似直道的路段时，车队基本上行驶于车道的中央，也即每辆跟车与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距均较小，当该横向车距达到一定数值时，证明位于前方的车辆变道。

在步骤304中，所述每辆跟车上的自动驾驶控制部通过比较其与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距与车道宽度的二分之一的大小，判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆是否变道。

在本发明实施例中，由于高速公路上的车道宽度基本上恒定，故每辆跟车上的自动驾驶控制部可通过比较其与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距与车道宽度的二分之一的大小，判断车队中位于该辆跟车前方且与之相邻的车辆是否变道，其中，若某辆跟车与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距大于车道宽度的二分之一，则该辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆变道；若某辆跟车与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的横向车距小于车道宽度的二分之一，则该辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆未变道。

在本发明实施例中，若某辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆未变道，则进入步骤305；若某辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆变道，则进入步骤306。

在步骤305中，每辆跟车的自动驾驶控制部控制其跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶。

在本发明实施例中，优选地，当每辆跟车跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶时，优选地，每辆跟车与位于其前方且与之相邻的车辆之间的纵向车距与目标车距之间的差的绝对值小于预设数值。

在步骤306中，通过位于车队中最后一辆已变道车辆后方且与之相邻的跟车的相邻车道检测部检测所述最后一辆已变道车辆所在车道后方的预设范围内是否有车辆经过，若没有有车辆经过，则进入步骤307，若有车辆经过则进入步骤308。

在步骤307中，位于车队中最后一辆已变道车辆后方且与之相邻的跟车的自动驾驶控制部控制其变道后跟随该最后一辆已变道车辆行驶。

在步骤308中，位于车队中最后一辆已变道车辆后方且与之相邻的跟车的自动驾驶控制部控制其减速行驶，并通过其相邻车道检测部检测重新检测所述最后一辆已变道车辆所在车道后方的预设范围内是否有车辆经过，直至最后一辆已变道车辆所在车道后方的预设范围内没有车辆经过时，该位于车队中最后一辆已变道车辆后方且与之相邻的跟车的自动驾驶控制部再控制其变道后跟随该最后一辆已变道车辆行驶。

若某辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆变道，且其相邻车道检测部检测到所述车队中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内有车辆经过时，为避免该辆跟车变道过程中与其他车辆发生碰撞，需让其他车辆先行。

在本发明实施例中，为使跟车能安全行驶，在跟车行驶过程中，可针对不同驾驶场景设定不同的增强信号算法，根据每辆跟车驾驶过程中的实际参数计算增强信号，并计算每个增强信号与目标增强信号的差值，按照增强信号与目标增强信号的差值减小的方向优化驾驶策略。如：

参见图2，当某辆跟车的自动驾驶控制部判断车队中位于其前方且与之相邻的车辆变道，且其相邻车道检测部检测到所述车队中位于其前方且与之相邻的车辆所在车道后方的预设范围内没有车辆经过，该辆跟车变道行驶时，增强信号可按照如下公式(1)进行计算：

在公式(1)中，r为增强信号，θ为该辆跟车变道前与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的连线与车道线的夹角，或该辆跟车变道前与车队中位于其前方且与之相邻的车辆后方汇入的其他车辆的连线与车道线的夹角，δy为该辆跟车与车队中位于其前方且与之相邻的车辆的纵向车距，或该辆跟车与车对中位于其前方且与之相邻的车辆后方汇入的车辆的纵向车距，l为目标车距。

由公式(1)可知，目标增强信号的数值为-2，r的数值越趋近于-2，表明该辆跟车在变道时需要进行转过的角度越小，变道时与位于其前方且与之相邻的车辆的纵向车距越接近目标车距，行车越安全，系统记录驾驶过程中r最接近于-2时的驾驶策略，在下次遇到相同的驾驶场景时，对该驾驶策略进行进一步优化，以得到最优化的驾驶策略。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。