一种交通工具编队行驶方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种交通工具编队行驶方法和系统，该方法具体为：某个交通工具先主动生成一个行驶编队信息，并通过无线网络向周围广播自身的编队信息，周围的交通工具可以申请加入编队，编队发起者同意申请后，跟随交通工具使用多个传感器对其进行自动追踪，并分析其运动轨迹自动跟随，同时跟随交通工具使用多个传感器对周围环境以及自身状况进行分析，当自身有安全风险时广播本交通工具信息并限制编队速度，整个编队在行驶过程中全部通过无线网络互通数据。本发明实现了可以部分简化驾驶员工作的编队行驶方法，具有较高的编队行驶稳定性，并保证了跟随交通工具自身的安全性，同时降低了能耗。
【专利说明】
一种交通工具编队行驶方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及自动化控制领域，特别涉及一种交通工具编队行驶方法和系统。此外，该编队行驶方法和系统特别适用于作为目前交通工具驾驶控制方法的补充和升级。
【背景技术】
[0002]自动驾驶，自90年代以来，世界各工业大国都投入了大量人力和物力对其进行研究开发，至今已有部分产品能在道路情况简单的情况下完全实现不需人干预的自动驾驶功能，但其系统非常复杂，成本昂贵。
[0003]目前部分自动驾驶系统中，已可以通过各类传感器，实现跟随驾驶功能，通过测距装置、速度传感器、转角传感器和外部环境传感器等，获取到目标运动信息，并分析这些信息调整自身速度和方向，达到跟随目的，但该方法过于简单，将跟随目标作为唯一目的，完全不考虑跟随的安全风险，如目标的通过能力和本交通工具差距巨大，周围环境不适合本交通工具、自身动力性能不足等，都有可能对跟随交通工具带来危险。
[0004]目前部分工业大国已在开发并实验车辆编队行驶技术，实现了首车人工驾驶，后面的车辆自动跟随驾驶的技术，但其限制过多，编队在运行中不能改变，首车不能改变等，使得编队使用不够灵活，首车驾驶员压力过大。
【发明内容】
[0005]因此，本发明提供一种交通工具编队行驶方法和系统，其目的在于:以编队行驶系统减少驾驶员工作量，降低交通工具总体能耗，解决编队行驶系统可能需要修改编队的问题，降低跟随过程中的安全风险。
[0006]本发明可用于对传统交通工具控制系统进行升级改造，也可融合嵌入交通工具的自动驾驶系统内部，作为一种补充的控制方法。
[0007]本发明中的一种交通工具编队行驶方法和系统步骤:某个交通工具先主动生成一个行驶编队信息，并通过无线网络向周围广播自身的编队信息，周围的交通工具可以申请加入编队，编队发起者同意申请后，跟随交通工具使用多个传感器对其进行自动追踪，并分析其运动轨迹自动跟随，同时跟随交通工具使用多个传感器对周围环境以及自身状况进行分析，当自身有安全风险时广播本交通工具信息并限制编队速度，整个编队在行驶过程中全部通过无线网络互通数据，数据内容可包括但不限于队首驾驶操作信息、各交通工具瞬时速度、各交通工具瞬时加速度，其流程如图1所示。
[0008]控制交通工具的方式可以使用传统液压动作器、伺服电机等直接模拟用户操作，也可以接入交通工具已有的电控系统，通过发送信号的形式直接控制。
[0009]编队中交通工具至少有两个，其中第一个称为队首，最后一个称为队尾，除此之外的交通工具称为队中。各交通工具使用多个传感器控制前后的间距，通过控制自身速度使得所有交通工具之间的间距保持一致。减速时，整个编队以减速性能最差的交通工具为基准，各交通工具控制自身与前后交通工具的间距，当后面的交通工具距离过短时当前交通工具应适当减小减速度防止追尾，当前面的交通工具距离过长时当前交通工具应适当减小减速度追赶。加速时，整个编队以加速性能最差的交通工具为基准，各交通工具控制自身与前后交通工具的间距，当后面的交通工具距离过长时当前交通工具应适当降低加速度等待，当前面的交通工具距离过短时当前交通工具应适当减小加速度防止追尾。
[0010]各交通工具之间使用无线网络互通数据，无线网络强度必须满足相邻的两个交通工具之间的稳定数据连接，各交通工具的无线接收装置使用桥接方式使得整个编队网络融为一体。编队行驶过程中，队首的控制操作传递到后面所有的交通工具去，方便后面的交通工具进行跟随。各交通工具编队行驶过程中，当队首改变前行方向或加减速时，除队首外的其它交通工具开始广播自身机动参数，可包括但不限于瞬时速度、加速度、俯仰角、姿态、整体抖动频率和幅度，队首根据这些参数限制自身机动性能。
[0011]当交通工具加入行驶编队网络后，队首应广播自身特征，以便其它交通工具启动传感器对其进行搜索，传感器可包括但不限于CXD传感器、红外传感器、距离传感器、电磁信号传感器、拾音器等，传感器要求有多个，以便系统作为冗余、降噪、提升系统性能、增加新功能。当编队中交通工具还未锁定队首时，队首也是该编队的队尾，编队组队过程中，除队首外，其余的交通工具自动搜索队尾特征并锁定跟随，当某个交通工具锁定队尾后其自身变为新的队尾，编队网络开始广播新队尾的特征。
[0012]对周围环境的探测应自动进行，探测范围应在多个方向适当延伸，应使用的传感器类型可包括但不限于C⑶传感器、生物传感器、风速传感器、陀螺仪、距离传感器等。
[0013]对本交通工具状态的探测要求需提前知晓本交通工具部分参数值，可包括但不限于本交通工具长高宽、动力源安全输出值、动力源极限输出值、能源最低安全值、机械结构强度、安全加速度、极限加速度，并要求能获取到本交通工具当前的一切已知瞬时参数，可包括但不限于速度、方向、俯仰角、姿态、整体抖动频率和幅度。
[0014]更优的，该方法中处于跟随状态的交通工具应在运动中探测并记录当前环境中的安全制动距离以及机动规避的距离，控制跟随交通工具与前面的交通工具保持该两个距离值的中间值，并在目标交通工具紧急制动或发生事故时，采取正确措施降低跟随交通工具的危险。其中，安全制动距离指的是当前速度及环境下，交通工具减速至完全静止所需的距离，机动规避距离，指的是当前速度及环境下，交通工具偏离前面的交通工具前行路线防止追尾所需的距离。
[0015]更优的，该方法中处于跟随状态的交通工具应在运动中探测自身的稳定程度和颠簸程度，稳定程度即目标交通工具的机动性是否处于安全动力参数范围内，颠簸程度即在当前环境下目标交通工具的整体抖动程度，当稳定程度、颠簸程度以及速度综合分析超出跟随交通工具安全值时，适当减速并警告驾驶员。
[0016]更优的，编队前行过程中，允许编队中有新的交通工具加入编队，也允许现有的交通工具退出编队。加入编队时，系统先自动就近为新交通工具安排一个位置，并控制编队空出位置，然后控制该交通工具自动驶入。退出编队时，须退出的交通工具自动移至编队旁边并转换至自动驾驶模式或人工驾驶模式，其空出的位置由后面的交通工具自动补进。
[0017]更优的，编队前行过程中，允许队首将驾驶控制决策权交给第二个交通工具并退出编队。退出时，需先经过编队中第二个交通工具同意，待其准备好并已经接手控制编队后，原队首可以自行驶离，原第二个交通工具变为新队首。
[0018]采用本发明后取得的技术效果为:使用编队行驶系统减少了驾驶员的工作量;使用队首开道，后面其它交通工具紧随的形式降低后面所有交通工具的风阻减少总体能耗；使用允许编队行驶过程中改变编队的特性提高了编队行驶的便利性;利用对目标交通工具不稳定状态的分析、对周围环境的探测以及对自身动力系统的监控提高了编队行驶时的安全性。
【附图说明】
[0019]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其逻辑原理、物理结构和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0020]图1是本发明中一种交通工具编队行驶方法和系统的逻辑流程示意图；
[0021 ]图2是本发明中一个实施例简化结构图。
[0022]标号说明:1-激光测距仪，2-带三维自动云台的高清CCD，3-路面CCD传感器，4-生物探测传感器，5-车侧雷达，6-CAN通信模块，7-加速度传感器，8-陀螺仪，9-高性能计算机，10-WIFI通信模块。
【具体实施方式】
[0023]以下将对本发明的一个实施例进行描述。需要理解的是，本发明并不局限于下述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
[0024]本实施例中实现了一种车载编队行驶系统，其结构如图2所示，主要包括:
[0025]I，激光测距仪，固定于车前及车后，用于检测本车与前后车辆之间的准确直线距离，与高性能计算机直连，自动反馈距离值；
[0026]2，带三维自动云台的高清CCD，用于追踪目标车辆车牌，并自动将目标车辆锁定于视野正中，与高性能计算机直连，自动反馈云台水平与俯仰角度，计算机可以从两个云台的数据差中计算出较准确的本车与前车的距离值；
[0027]3，路面CXD传感器，固定于车前，用于检测路面交通线，与高性能计算机直连，由计算机处理数据；
[0028]4，生物探测传感器，固定于车前，用于检测道路前方是否有生物接近，与高性能计算机直连，自动反馈检测结果；
[0029]5，车侧雷达，固定于车侧，用于检测侧方道路是否有障碍物，与高性能计算机直连，自动反馈检测结果；
[0030]6，CAN通信模块，集成于高性能计算机内，用于与其它车载计算机系统互联，方便获取动力系统即时数据，以及对车载电脑传递驾驶控制信号；
[0031]7，加速度传感器，集成于高性能计算机内，用于获取本车加速度、侧滑情况以及本车整体颠簸频率和幅度；
[0032]8，陀螺仪，集成于高性能计算机内，用于获取本车姿态，包括俯仰角以及车辆侧倾情况；
[0033]9，高性能计算机，安装于车辆内部，其性能应保证绝不能卡顿、死机；
[0034]10，WIFI通信模块，其天线安装于车顶，通信距离要求达到100米以上。
[0035]本实施例中，跟随车辆使用目标车辆的车牌号作为特征值进行跟随驾驶。
[0036]其工作流程如下:I，队首车辆生成编队并广播编队信息；2，其它车辆申请加入编队，队首同意后开始跟随，跟随系统切断用户方向盘、油门、刹车输入，介入行驶控制；3，非队首车辆使用带三维自动云台的高清CCD将前面车辆车牌自动锁定于视野正当中，并向系统反馈云台水平及俯仰角度数据;4，系统根据云台数据、激光测距仪数据、队首通过无线网络传递的驾驶数据以及当前行驶速度，自动控制车辆跟随前面车辆，并控制距离；5，跟随中，路面CCD传感器检测前方路面交通线，系统自动处理，并按照交规行驶;6，跟随中，生物传感器检测前方路面有无生物闯入，系统自动处理，采取制动或规避机动;7，跟随中，车侧雷达监测车辆两侧是否有障碍物接近，系统自动处理，超过安全值，采取规避机动;8，跟随中，加速度传感器探测车辆侧滑以及车辆颠簸情况，有安全风险时通知跟随系统并限制编队速度;9，跟随中，陀螺仪探测车辆姿态，有安全风险时通知跟随系统并限制编队速度；10，减速时，各车实时广播自身减速度，编队以最小减速度减速，并根据车速逐渐缩小车间距；11，加速时，各车实时广播自身加速度，编队以最小加速度加速，并根据车速逐渐增加车间距；12，编队有车辆离开时，系统自动将该车移出车队，并转换至自动驾驶或人工驾驶，其位置由后面的车辆补齐；13，编队有车辆加入时，系统自动就近为该车空出位置，并将该车驶入该位置;14，队首离开时，系统自动将驾驶控制权转移给第二个车辆，待完成交接后，队首可安全驶离。
【主权项】
1.一种交通工具编队行驶方法和系统，其特征在于，多个交通工具组成编队，各交通工具之间通过无线网络互通数据，队列中第一个交通工具负责做出驾驶控制决策，第二个及之后的交通工具自动跟随，整队交通工具机动性能相互牵制，保持整个编队作为一个整体前行。2.如权利要求1所述的一种交通工具编队行驶方法和系统，其特征在于，编队中的交通工具根据当前运动速度，以及自身安全制动距离或机动规避距离控制自身与前面的交通工具的距离。3.如权利要求1所述的一种交通工具编队行驶方法和系统，其特征在于，编队中的交通工具在前行过程中监测自身状态，根据自身状态对速度进行限制。4.如权利要求1所述的一种交通工具编队行驶方法和系统，其特征在于，编队前行过程中，允许有交通工具加入或退出编队。5.如权利要求1所述的一种交通工具编队行驶方法和系统，其特征在于，编队前行过程中，允许第一个交通工具将驾驶控制决策权交给第二个交通工具并退出编队。
【文档编号】G08G1/00GK105957335SQ201610250195
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】谢奇
【申请人】谢奇