一种基于智能高速道路的车辆控制方法及系统与流程

1.本发明涉及智能交通领域，具体而言，涉及一种基于智能高速道路的车辆控制方法及系统。


背景技术：

2.现在的高速公路都是以单车为一个单位行驶在高速公路上的，在行驶过程中有占用超车道低速行驶、两车并列行驶、强行超车、不按交规变线行驶等现象。因为这种人为操控随意性的操控，常常暗藏着交通事故的隐患，需要避免类似的现象的发生。
3.而自动驾驶车辆作为智能交通系统的重要组成环节，把传统车辆驾驶过程中“人-车-环境”的闭环变成了“车-环境”系统，通过赋予汽车足够的智能，使车辆部分地乃至完全地取代人类驾驶者的操作，避免了人类驾驶者的操作失误，可有效提高交通系统的效率和安全性，自动驾驶车辆的研发已经逐渐受到国内外各大汽车厂商和研究机构的重视。
4.自动驾驶汽车通过摄像头、雷达等外部传感器感知与识别周围环境并做出相应的决策规划反应，再利用先进的硬件设备和电子信息技术控制车辆的自动运行。轨迹规划算法是自动驾驶技术的关键之一，与人类正常驾驶的汽车一样，自动驾驶汽车的轨迹规划主要是拟规划出一条从起始位置抵达目标位置，能够避开障碍物的安全、可靠可行路径，其性能的好坏将直接影响汽车的行驶安全性和无人驾驶汽车的智能化程度。
5.目前存在的轨迹规划算法大致可以分为图搜索、数值优化和采样等三类；大多数研究集中于前两类轨迹规划方法。事实上,基于图搜索的方法将环境空间映射到加权图上从而将避障路径规划转换为图搜索问题，其计算时间会随着地图规模的增大快速增长。基于数值优化的算法是把目标函数和约束条件转化成凸优化形式，然后使用数值优化迭代器计算出其最优解，该方法最大的优点在于最优解空间是连续的，然而要将周围环境抽象成凸优化的目标函数这一条件难以满足，同时求解最优解往往依赖于计算开销较大的梯度迭代；这两类方法难以满足自动驾驶的高实时性要求。
6.如何把无序的驾驶变为有序的实时性自动驾驶，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于智能高速道路的车辆控制方法，其能够提高自动驾驶的安全性，可以使待进入车辆在高速路况下安全并入正在行驶的车辆阵列，具有高实时、安全、可靠的优点。
8.本发明的另一目的在于提供一种基于智能高速道路的车辆控制系统，其能够运行一种基于智能高速道路的车辆控制方法。
9.本发明的实施例是这样实现的：
10.第一方面，本技术实施例提供一种基于智能高速道路的车辆控制方法，其包括获取智能高速车道上的至少一个车辆阵列信息；将车辆阵列按照预设规则进行编组，并设置
车辆阵列间距及车辆间距；
11.待进入车辆在进入智能高速车道前进行检测，判断待进入车辆是否满足预设要求，调度控制中心根据判断结果给出是否放行的指令，并且授于令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)；待进入车辆根据放行指令及令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)，自动搜索捕捉目标阵列，按照合并程序进入智能高速车道中的一个车辆阵列。
12.在本发明的一些实施例中，上述获取智能高速车道上的至少一个车辆阵列信息包括：车辆阵列的行驶速度为140km/小时，车辆阵列的阵列长度xkm，车辆阵列的车间距以安全制动反应距离为准。
13.在本发明的一些实施例中，上述将车辆阵列按照预设规则进行编组，并设置车辆阵列间距及车辆间距包括：车辆阵列按照10辆车为一个编组，两个车辆阵列之间的间距设置安全闭锁区间，该区间为安全移动区间，区间大小以卫星实时定位导航反应时间的距离进行设定。
14.在本发明的一些实施例中，上述待进入车辆在进入智能高速车道前进行检测，判断待进入车辆是否满足预设要求，调度控制中心根据判断结果给出是否放行的指令(操作程序)包括待进入车辆在进入智能高速车道前进行第一次检测，第一次检测待进入车辆是否输入目的地，检测结果为已输入目的地则进行第二次检测，第二次检测待进入车辆是否已强制关闭手动操控功能，检测结果为已强制关闭手动操控功能则进行车辆放行，并授受于令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)。
15.在本发明的一些实施例中，上述待进入车辆根据放行指令及令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)，自动搜索捕捉目标阵列，按合并程序进入智能高速车道中的一个车辆阵列。该高速公路设计为双向6车道，内车道为1车道(高速阵列专用车道设计时速为140km/h)中间车道为2车道(设计时速为120km/h，待进入车辆或出列车辆临时占用行驶和短途车辆行驶车道，)外车道为3车道(设计时速为100km/h，为等待驶出或驶入车道，由于驶出或驶入；
16.变道程序以先出后进原则，先出列：让出阵列位置，按程序先变道二车道再变道三车道，等待匝道出口下高速，再并列：从三车道变道二车道，在二车道上搜索，捕捉令牌车辆阵列；
17.出列程序：用于车辆到达目的地或应急需求脱离阵列时，对车辆前后雷达及标志障碍物的信息进行优化，确认安全后出列到2车道上，速度降到120km/h，再核对信息确认安全后，变道到3车道上，速度降至100km/h，等待下匝道，速度降60km/h；
18.合并程序：车辆从匝道进入3车道，加速到此100km/h，再变道到2车道，加速到120km/h，在2车道上按照令牌指令捕捉并接收车辆阵列信息，当接到可以并入指令，该车辆允许变道，从车辆阵列尾部并入区域内进入1车道，并加速追上车辆阵列，自动并入编组成功，速度调整到140km/h，同时对接伩道号码，完成阵列数据链接。
19.在本发明的一些实施例中，上述还包括：当在行驶过程中出现应急需求时，车辆发出应急申请，控制中心启动出列程序，车辆按程序逐级变道，就近驶离高速，并开启手控操控模式。
20.在本发明的一些实施例中，上述还包括：当待进入车辆错过机会，没有加入车辆阵
列时或进入高速时没有接到令牌，则在2车道上以120km/h行驶等待令牌，直至接到令牌，按照合并程序完成阵列组合。
21.第二方面，本技术实施例提供一种基于智能高速道路的车辆控制系统，其包括
22.获取模块，用于获取智能高速车道上的至少一个车辆阵列信息；
23.编组模块，用于将车辆阵列按照预设规则进行编组，并设置车辆阵列间距及车辆间距；
24.检测模块，用于待进入车辆在进入智能高速车道前进行检测，判断待进入车辆是否满足预设要求，调度控制中心根据判断结果给出是否放行的指令，并且授于令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)；
25.合并模块，用于待进入车辆根据放行指令及令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)，自动搜索捕捉目标阵列自动进入智能高速车道中的一个车辆阵列。
26.出列模块：用于待出列车辆实时更新车辆前后左右及标志障碍物的信息，优化确认出列时机，保证安全，发出变道指令，同时向尾部车辆发出警示伩号。
27.在本发明的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行：获取模块、编组模块、检测模块、合并模块及出列模块。
28.第三方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种基于智能高速道路的车辆控制方法中任一项的方法。
29.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
30.其能够提高自动驾驶的安全性，可以使待进入车辆在高速路况下安全并入正在行驶的车辆阵列，具有高实时、安全、可靠的优点。采用的统一的调度控制中心控制功能，可以降低通信时延，并且提高自动驾驶车辆在快速变化的交通环境中的快速响应，保证高速行驶的安全性；可以保证车辆在不确定性环境行驶时，依然可以进行准确性较高的路径规划，包括高速公路上车辆矩阵路径规划，并且可以利用调度控制中心的其余车辆信息和道路环境的数据信息，发送到调度控制中心后，进行更为准确性的路径规划和行驶行为的决策功能，提高了高速自动驾驶车辆的双重安全性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制方法步骤示意图；
33.图2为本发明实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制方法详细步骤示意图；
34.图3为本发明实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制系统模块示意图；
35.图4为本发明实施例提供的一种电子设备。
36.图标：10-获取模块；20-编组模块；30-检测模块；40-合并模块；50-出列模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
42.实施例1
43.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制方法步骤示意图，其如下所示：
44.步骤s100，获取智能高速道路上的至少一个车辆阵列信息；
45.在一些实施方式中，车辆阵列的行驶速度为140km/小时，车辆阵列的阵列长度为xkm，车辆阵列的车间距以安全制动反应距离为准，安全制动反应距离为安全刹车距离，且阵列中个体车辆之间通过控制中心专用数据通信信道号码联接，专公用通信信道可以是无线电通讯、蓝牙、卫星等，安全制动反应距离以实验数据为准。
46.步骤s110，将车辆阵列按照预设规则进行编组，并设置车辆阵列间距及车辆间距；
47.在一些实施方式中，车辆阵列按照10辆车为一个编组，两个车辆阵列之间的间距为安全闭锁移动区间，区间距离以卫星实时定位导航反应时间的距离进行设定，申请加入阵列车辆，从阵列尾部并入区域内变道加速完成编组，同时对接信道号码，完成阵列数据链接。
48.在一些实施方式中，车辆具备卫星导航功能和区间导航功能，区间可以为xkm，视安全反应时间定区间距离，目的是防止突发事故，留足反应时间，阵列制动时，单位车辆同时制动，向尾部阵列发送制动报警信号，防止追尾。并向控制中心报警。
49.步骤s120，待进入车辆在进入智能高速道路前进行检测，判断待进入车辆是否满
足预设要求，调度控制中心根据判断结果给出是否放行的指令，并且授于令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)；
50.在一些实施方式中，待进入车辆在进入智能高速道路前进行第一次检测，第一次检测待进入车辆是否输入目的地，检测结果为已输入目的地则进行第二次检测，第二次检测待进入车辆是否已强制关闭手动操控功能，检测结果为已强制关闭手动操控功能则进行车辆放行。
51.在一些实施方式中，进入智能高速道路前所有车辆均需要强制关闭手动操控功能，防止人为破坏造成的恶性事故，驶离智能高速道路时，自动解锁，开启手动操控功能。
52.步骤s130，待进入车辆根据放行指令及令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)，自动搜索捕捉目标阵列，从并入区域变更到1道路，自动完成合并车辆阵列组合。
53.步骤s140，待出列车辆实时更新车辆前后左右雷达及标志障碍物的信息，优化出列时机，确认安全，完成出列，同时发出出列信号，警示后面车辆注意。
54.在一些实施方式中，如遇突发事件，由调度控制中心启动应急程序，关闭高速入口，打开区间导航功能，有序驶离高速，开启手动操控功能。
55.实施例2
56.请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制方法详细步骤示意图，其如下所示：
57.智能高速道路可以为双向六道路，中间隔离带设置有定位校准装置，车辆行驶密度以试验为准，进行误差修正；第一道路为高速道路，为阵列高速专用道路，速度可以设置为140km/小时；第二道路为行驶道路，即为驶离阵列，进入阵列或短途车辆的过渡行道路，短途车辆的定义可以是目的地距始发地小于等于n个路口的车辆(该高速以长途优先原则，根据节假日峰值变化调整n值)，行驶速度可以设置为120km/小时。第三道路为驶入道路或驶离道路，行驶速度为100km/小时。20km/小时的速度差，可以增加变道的选择机会。
58.下面结合图2对阵列申请加以解释：
59.智能高速是由调度控制中心统一控制，如交通路况，长途，短途(n值设定视节假日变动)车辆阵列车次编号(数据库随机提取，一个阵列一个号)，阵列信道号码(数据库随机提取，一个阵列一个号)，目的地，车辆阵列位置，令牌发放，路口放行控制，突发事故疏散，应急救援等，前端由车辆阵列和个体车辆组成，如进入高速捕捉目标择机并入、信道链接。到达目的地或应急事件启动出列程序，优化出列时机，发出出列警示信号，安全择机出列等。选择这样的布局，是为了扩容上后台具有更大的优势，车辆个体上计算机功能尽量在安全驾驶的优化控制上。减少r计算机的功能配置，从而降低车辆成本。实现安全智能的目的。
60.当发生交通事故时，系统自动闭锁区间，并向后方关口发出请求，就地关闭进口，同时报告控制中心，中心启动应急程序，疏散高速车辆并关闭区域内自动驾驶功能，人工驶离高速。由于第二道路等待并入阵列，驶出阵列的临时道路和短途行道路，所以该道路不能太拥挤，由控制中心控制流量，调剂阵列到拥挤路段，从而达到消化途中冗余的申请加入阵列的车辆。
61.实施例3
62.请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制系统模
块示意图，其如下所示：
63.获取模块10，用于获取智能高速道路上的至少一个车辆阵列信息；
64.编组模块20，用于将车辆阵列按照预设规则进行编组，并设置车辆阵列间距及车辆间距；
65.检测模块30，用于待进入车辆在进入智能高速道路前进行检测，判断待进入车辆是否满足预设要求，调度控制中心根据判断结果给出是否放行的指令，并且授于令牌；
66.合并模块40，用于待进入车辆根据放行指令及令牌(车辆阵列车次编号，阵列信道号码，目的地，车辆阵列位置)自动搜索捕捉目标阵列自动进入智能高速道路中的一个车辆阵列。
67.出列模块50：用于待出列车辆实时更新车辆前后左右及标志障碍物的信息，优化确认出列时机，保证安全，同时发出警示信号。
68.在一些实施方式中，将自动驾驶车辆轨迹规划问题从笛卡尔坐标系映射至frenet坐标系下进行，在车辆行驶的状态空间中对规划时域内车辆末端运动状态进行密集采样，分别利用五次和四次多项式曲线对车辆的状态转移过程进行插值完成横、纵向的局部轨迹重规划。
69.在横纵向轨迹协调规划中，考虑复杂交通环境中车辆及环境中的静、动态障碍物都不能简单地等效为质点，分别采用移动的矩形及圆描述运行中的自动驾驶车辆、障碍物的形状、大小、朝向，引入超平面理论评估车辆轨迹是否与周围交通环境中的静、动态障碍物发生干涉及发生碰撞的风险，并设计轨迹的平顺性、舒适性、行使效率轨迹评价指标体系对轨迹质量进行评估。
70.在轨迹跟踪阶段，为保证自动驾驶车辆在自身物理条件限制之内轨迹跟踪行驶可达，采用brush轮胎模型等设计自动驾驶车辆动力学操纵极限约束规则，利用模型预测控制(mpc)完成自动驾驶车辆主动转向(afs)与直接横摆力矩(dyc)集成轨迹跟踪控制。
71.如图4所示，本技术实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
72.还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
73.其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(random access memory，ram)，只读存储器101(read only memory，rom)，可编程只读存储器101(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器101(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器101(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
74.处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(central processing unit，cpu)、网络处理器102(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器102(digital signal processing，
dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
75.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
76.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
77.另一方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器101(rom，read-only memory)、随机存取存储器101(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
78.综上所述，本技术实施例提供的一种基于智能高速道路的车辆控制方法及系统，其能够提高自动驾驶的安全性，可以使待进入车辆在高速路况下安全并入正在行驶的车辆阵列，具有高实时、安全、可靠的优点。采用的统一的调度控制中心功能，可以降低通信时延，并且提高自动驾驶车辆在快速变化的交通环境中的快速响应，保证高速行驶的安全性；可以保证车辆在不确定性环境行驶时，依然可以进行准确性较高的路径规划，包括高速公路上车辆矩阵路径规划，并且可以利用调度控制中心的其余车辆信息和道路环境的数据信息，发送到调度控制中心后，进行更为准确性的路径规划和行驶行为的决策功能，提高了高速自动驾驶车辆的双重安全性。
79.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
80.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。