一种智能驾驶汽车车队协同控制系统的制作方法

本发明涉及智能驾驶技术领域，具体地说是一种智能驾驶汽车车队协同控制系统。

背景技术：

目前随着物流、客运等行业的发展，经常出现多辆车辆同时同路段组成车队行驶的场景。当前，车队的形式完全依靠驾驶员的驾驶，驾驶员必须保持注意力才能保证车队有序行驶，此时驾驶员的驾驶负担较大。因此对于行驶中的车队，有必要引入一种协同控制系统，降低驾驶员操作强度，提高行驶效率。

车队协同控制系统，是指在保证安全的前提下，通过智能驾驶相关技术,利用高速公路等有利条件，将若干单车组成柔性车队，由第一辆车(头车)带领，后续若干单车(后车)依次跟随头车行驶，可有效减少人为因素所导致的交通事故，简化交通复杂度，降低交通拥堵，提高行驶速度，并在此基础上节约能源，减少交通污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能驾驶汽车车队协同控制系统，用于降低行驶中车队驾驶员的操作强度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种智能驾驶汽车车队协同控制系统，其特征是，它包括头车、若干后车以及设置在头车与后车上的车载控制单元，车载控制单元包括差分定位模块及其天线、感知模块、无线模块及其天线、无线通话模块、入队按钮、解散按钮、工控机、交换机和显示模块，差分定位模块及其天线，采用rtk差分定位方式，具有惯性导航系统，用于精确定位车队车辆所在位置，差分定位模块与天线之间信号连接；

感知模块为跟车行驶提供环境数据；

无线模块及其天线，使用dsrc短程通信技术，天线安装在车辆顶部，用于和车队中的其他车辆进行数据交换；无线模块与天线信号连接；

无线通话模块提供驾驶员之间的语音通话功能，便于驾驶员及时了解其他人员和车辆情况；

入队按钮用于头车建立车队或后车申请入队或头车同意入队/出队；

解散按钮用于头车解散整个队伍或后车申请出队；

工控机，用于运行车队协同控制软件；协同控制软件包含定位模块、柔性协同模块和自动驾驶模块；定位模块用于确定车辆当前的地理位置；柔性协同模块用于动态管理车辆的入队、跟车、出队，以及车队的解散；自动驾驶模块用于融合传感器数据判断当前道路情况，根据头车和前车情况自动控制本车线控系统，按照头车路线和当前情况自动驾驶；

显示模块，用于显示当前车队信息和本车车辆信息，包括车队中的车辆的数量、各个车辆行驶路线、行驶速度、预警情况和本车状态，显示模块通过vga与工控机信号连接；

交换机与工控机、交换机与差分定位模块、交换机与无线模块以及交换机与感知模块之间通过以太网通信连接。

进一步地，感知模块包括机器视觉传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器等多种传感器，用于融合识别前方车辆、道路标线、限速标志、侧方车辆、后方车辆、四周障碍物距离。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种智能驾驶汽车车队协同控制系统，可以实现车队的柔性管理，可动态入队、出队；仅需头车驾驶员保持注意力，后车仅需要安全员，且在车辆的正常行驶中安全员大多数情况下处于非操作状态，因此操作强度小。

附图说明

图1为车队组列形式示意图；

图2为车载控制单元的结构图。

具体实施方式

如图1至图2所示，本发明主要包括头车、若干后车以及设置在头车和后车上的车载控制单元，头车和后车自前向后依次排列，下面对车载控制单元的结构及工作原理进行详细描述。

车载控制单元包括差分定位模块及其天线、感知模块、无线模块及其天线、无线通话模块、入队按钮、解散按钮、工控机、交换机和显示模块。

差分定位模块及其天线，采用rtk差分定位方式，具有惯性导航系统，能够精确定位车队车辆所在位置，定位频率大于或等于10hz。差分定位模块与天线之间信号连接。

感知模块包括机器视觉传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器等多种传感器，用于融合识别前方车辆、道路标线、限速标志、侧方车辆、后方车辆、四周障碍物距离，为跟车行驶提供环境数据。

无线模块及其天线，使用dsrc短程通信技术，天线安装在车辆顶部合适位置，用于和车队中的其他车辆进行数据交换；无线模块与天线信号连接。

无线通话模块提供驾驶员之间的语音通话功能，便于驾驶员及时了解其他人员和车辆情况。

入队按钮用于头车建立车队或后车申请入队或头车同意入队/出队。

解散按钮用于头车解散整个队伍或后车申请出队。

工控机，用于运行车队协同控制软件；协同控制软件包含定位模块、柔性协同模块和自动驾驶模块。定位模块用于确定车辆当前的地理位置。柔性协同模块用于动态管理车辆的入队、跟车、出队，以及车队的解散。自动驾驶模块用于融合传感器数据判断当前道路情况，根据头车和前车情况自动控制本车线控系统，按照头车路线和当前情况自动驾驶。

显示模块，用于显示当前车队信息和本车车辆信息，包括车队中的车辆的数量、各个车辆行驶路线、行驶速度、预警情况和本车状态，显示模块通过vga与工控机信号连接。

交换机用来连接工控机、差分定位模块、无线模块和感知模块，它们之间使用以太网通信。

后车支持线控系统，线控系统能够通过can总线控制车辆转向、加速和减速、制动、灯光的车辆控制系统。线控系统与can接口信号连接，can接口通过以太网与工控机信号连接。

下面对本发明的工作原理进行描述：

(1)车队的所有车辆依次在道路上排列并停车等候，头车行驶到车队的队首；

(2)头车通过入队按钮建立车队，建立车队后，头车车载控制单元立即通过无线模块广播车队信息，车队信息包括头车名称、车牌号、地理位置信息、最小跟车距离和目的地，并等待其他车辆申请入队；

(3)其他车辆的无线模块接收到车队信息后，在显示器上显示车队信息，安全员通过点击入队按钮申请加入车队。头车驾驶员根据实际需要，同意或拒绝后车入队申请。

(4)车队建立完成后，头车通过无线通话模块，通知后车安全员做好准备，所有车辆准备完成后，头车开始驾驶员操作车辆开始行驶，后车自动根据前车轨迹行驶；

(5)行驶过程中，前车驾驶员根据实际需要，控制车辆行驶速度、超车并线，后车自动驾驶系统根据前车车速、轨迹动作和本车车辆周围环境，依次行驶，适时超车并线；

(6)当头车遇到紧急或其他情况需要停止行驶时，随时可操作头车停车，其他车辆依次停止；

(7)如果后车需要出队时，后车驾驶员通过无线通话模块告知头车驾驶员，并在合适时机接管车辆，并控制车辆变道出队，头车车载控制单元可立刻检测到有车辆退出自动驾驶模式，并出队，则减少后车数量，同时通知所有后车有车辆出队，出队车辆的后方车辆自动填补缺失位置；

(8)当有车辆需要入队时，准备入队驾驶员操作车辆变道插入车队中或紧跟车队后方，根据显示器上的车队信息，按下申请入队按钮，头车驾驶员根据情况准许入队，准备入队车辆的车载控制单元接受到入队许可后，启动自动驾驶系统，并通知驾驶员入队完成，进入自动驾驶模式；

(9)头车到达目的地，根据实际道路情况，在合适位置停车，后车自动停止并依次排开，头车通过语音广播通知驾驶员准备接管车辆，头车按下解散按钮，预备解散车队，后车显示模块上显示预备解散，等待所有后车安全员接管车辆并按下解散按钮确认解散，前车接受到全部后车的解散确认后，再次按下解散按钮，解散车队。

本发明可以实现车队的柔性管理，可动态入队、出队；仅需头车驾驶员保持注意力，后车仅需要安全员，且在车辆的正常行驶中安全员大多数情况下处于非操作状态，因此操作强度小。