一标签的到 达角为Θ。因此同样可W定位到同一车道的相邻前后车辆。
[0052] 本专利设及的车辆群自主协同调度的智能疏导方法与装置，在数据传输与交换过 程中采用定向通讯，网络全开放，握手通信。由于车辆之间为一定短距离自组网络，所W车 辆信息的安全性也是至关重要的。基于定向天线阵的自组网络中，MAC协议主要表现为无中 屯、混合式预约协议，MAC协议通过公共信道上的RTS/CTS握手来解决分布式网络中扩频码的 动态分配问题，通过梢带ACK帖来实现双向预留机制。协议较好地解决了网络中的碰撞问 题。
[0053] 车辆利用自身车身传感器，采集出自身车速与车辆行驶车道号W及车辆变道方向 趋势，将运些信息与自身排号打包成数据包，传给后车车辆。其中数据包中主要内容为前车 车辆编号k，k辆车在t时刻的车速巧的，k辆车在t时刻与前方车辆之间的距离马(?) W及车 辆所在车道编号m。后车车辆(车辆编号n = k+l)将数据包取出，通过串口传送至车载内核 CPU内进行分析。根据W上详述的算法，选择车流前行速度最快指标
从而得 出最佳车速K Μ，车距易。(句和是否需要变更车道号m的信息。然后重复打包新数据给后车 车辆。其中设及的智能车载终端采用amlroid系统，车载终端采集工况和位置数据，把数据 转换成图像或者语音信息与司机进行交互。
[0054] 本发明是基于拥堵车辆群的跟驰模型与车流优化调度算法的整套车载系统。在具 体实现上主要采用嵌入式系统。智能车载终端硬件由微控制器、GPS模块、GPRS模块、CAN数 据收发、E2PR0M存储、时钟等部分组成。其硬件总体框图如图5所示。
[0055]微控制器选用STM32，STM32系列是专为要求高性能，低成本。低功耗的嵌入式应用 设计的。GPS模块选择型号为肥0-6M的GPS定位模块。该模块体积小，定位精度高，能够满足 车载定位的要求。GSM/GPRS模块型号为SIM900A，内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IP AT命令 能让用户很容易完成通信功能，方便用于GPRS数据传输。
[0化6] Zigbee模块硬件采用忍片CC2530忍片。其主要功能模块如图6dCC2530是用于2.4- G化IE邸802.15.4、21旨866和1^^〔6应用的一个真正的片上系统(5〇〇解决方案，它能够^ 非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能， 业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256,分别具有32/64/128/256KB的闪存。 CC2530具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换 时间短进一步确保了低能源消耗。
[0057] 本发明智能车载终端系统的软件部分主要包括:主控子模块、GPS采集/处理子模 块、GPRS报文通信子模块、Zigbee通信组网子模块、显示驱动子模块等。其中IAR开发环境用 于CC2530单片机的开发，使其实现Zigbee节点的点对点的简单通信。
[0058] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，其特征在于，包含以下步骤： 51、 建立拥堵情形下车辆跟驰模型与车流的动态结构模型，给出拥堵车流通行效率的 最优指标函数及其计算方法； 52、 采用车载无线终端获取本车及整个车道的行车状况数据，根据单辆车和车流的状 态模型确定该车辆位置信息和最优行车指令，通过人机界面展现或语音接口播报给驾驶 员。2. 根据权利要求1所述的车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，其特征在 于，所述步骤S1，具体为： 车流在某一时刻t在一个距离为L(t)的路段形成拥堵，N(t)辆车聚集并缓慢通过该拥 堵路段，车辆数目N(t)随着前车通过拥堵段和后面车辆不断加入而变化，N(t)-0表示拥堵 消散过程； 车辆按照通行车道分成k队，其中k=l，2，···，第η辆车在t时刻的车速用一组向量表示，.Vnf(t)、Vnl(t)、V nr(t)分别表示第η辆车向前、向左、向右三 个方向的速度大小，其中η = 1，2，3，…，N(t)，按照车流前行的逆方向排序； 第η辆车在t时刻与相邻车辆之间的距离用向量5表示， dnf、dnl、dnr分别表示第n辆车与前车、左边车、右边车之间的距离，当其中一个方向无车时， 可将车距取为无穷大;设每辆车安全行驶时与相邻车辆的最小距离为互= k,f \ 其中hnf、hnl、hnr分别为每辆车安全行驶时与前车、左边车、右边车的最小距离； 每辆车的速度变化规律可以通过如下类型的微分方程来描述：其中，τ是车辆反应滞后时间； 拥堵车流的最大向前行驶速度由每队排在最前面的车辆速度vif，V2f，…，Vkf决定，设第 11辆车位于第111列车队中，前进速度定义为￥1^(1：)=€[11(1：)￥11^(1：)，其中111=1，2，~，1^，0<€[ 11(1：) < 1;根据车辆行驶状态参数建立车辆在拥堵情况下车速择优指标；由以上公式可得，车流 前行速度最快指标为： _\ ?=Ι 从而得出车辆运行最佳速度Vnf ( t) = an(t) Vkf ( t)， 及车距信息其中dnf >hnf，dnl>hnl，dnr>hnr;公平行驶指在车流拥堵时车辆聚集的结构模型，采用邻接矩阵A表示，即矩阵A中行和列的序号i，j 表示车辆编号，1，」=1，2,3，一少(〇，元素值取0和1，第（1，」)个元素的值为1表示第1辆车 与第j辆车前后相邻，否则元素值为0,其中对角线上的元素默认为1，表示每辆车自身相邻， 车辆单向邻接的邻接矩阵为：该矩阵完整表示了车辆聚集时前后跟随的结构状态，基于邻接矩阵的逻辑运算，得到 车辆群跟随关系的可达矩阵，车辆都是以邻接的前车向后车单向传递信息，建立基于 ZigBee的车辆拥堵时动态无线组网，相邻车辆之间建立通信联系，从而动态计算某一时刻 车辆拥堵状态。3. 根据权利要求2所述的车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，其特征在 于，所述基于ZigBee的车辆拥堵时动态无线组网，具体通过以下步骤建立： 1) 当车流逐渐发生拥堵时，车距变小，到达无线网络通讯范围内，车辆上的zigbee模块 自动进行组网； 2) 车辆位置数据经过计算处理，分析得出车辆所在车道前方路况，最终得出车辆最优 行车道、是否需要变道和改变车速信息，指导驾驶员选择正确的车道和车速。4. 根据权利要求2所述的车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，其特征在 于，所述基于ZigBee的车辆拥堵时动态无线组网，其ZigBee协议在物理层兼容短距离无线 通信协议 IEEE802.il. 5。5. 根据权利要求1所述的车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，其特征在 于，所述车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，通过到达角度定位算法来实现 对同一车道前后车辆的锁定。
【专利摘要】本发明提供一种车流拥堵中车辆群自主协同调度的智能疏导方法，将智能车载终端与无线通信模块集成，根据车流拥堵时车辆跟驰模型建立协同调度算法的优化指标和车辆行驶参数的采集处理流程，优化指标反映车辆群通行效率的高低，智能车载终端与相邻车辆建立无线通信网络，根据协同调度算法与协议，产生引导指令，通过人机界面向驾驶员提供车辆排队位置和估计通行时间，引导驾驶员选择合适的速度和方向。本发明具有成本较低、终端集成度高、安装简易、灵敏性高、响应速度快等特点，适用于在城区、高速等交通密集地区出行的各类机动车辆，包括货运车、公交车和小轿车等。
【IPC分类】G06Q50/30, G08G1/0968
【公开号】CN105631793
【申请号】CN201510961268
【发明人】彭云建, 黄璐, 康文雄, 郑杭, 邹学平, 邓飞其
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月18日