用于车辆编队的控制方法及其相关产品与流程

1.本发明一般地涉及智能驾驶技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于车辆编队的控制方法、用于执行前述控制方法的设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本技术的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.随着车联网技术的发展，车用无线通信技术(例如v2x)越来越受到重视。未来在车辆中安装v2x通信装置将成为一种趋势，并由此可以衍生出一些新的车辆行驶技术。车辆编队是一种可以使车辆能够紧密地在一起安全行驶的技术，其能够减少道路上车辆之间的空间，从而有效缓解交通堵塞。
4.通常车辆编队技术会涉及领航车和跟随车，且以领航车为基准实现整个车辆编队的安全行驶。在实际应用中，当整个车辆编队行驶在情况复杂的道路上时，车辆编队中的成员极有可能出现状态异常情况。特别是，当领航车出现异常时，往往会导致车辆编队失效，大大降低整个车辆编队的行驶安全性。


技术实现要素：

5.为了至少解决上述背景技术部分所描述的技术问题，本发明提出了一种用于车辆编队的控制方案。利用本发明的方案，可以有效提高车辆编队行驶的安全性。鉴于此，本发明在如下的多个方面提供解决方案。
6.本发明的第一方面提供了一种用于车辆编队的控制方法，其中所述车辆编队包括领航车和多个跟随车，所述控制方法包括在所述跟随车处执行以下操作：响应于所述车辆编队中的当前领航车处于异常状态，确定本跟随车的领航条件；向所述车辆编队中的其他跟随车广播所述本跟随车的领航条件；以及利用所述本跟随车的领航条件和来自所述其他跟随车广播的领航条件，选择性确定所述本跟随车为备选领航车。
7.在一个实施例中，其中确定本跟随车的领航条件包括：确定本跟随车成为备选领航车的转换意愿；确定本跟随车成为备选领航车的转换资格；以及确定本跟随车成为备选领航车的转换代价。
8.在一个实施例中，选择性确定所述本跟随车为备选领航车包括：响应于所述本跟随车意愿成为所述备选领航车且具有成为备选领航车的转换资格，判断所述本跟随车成为备选领航车的转换代价是否小于目标转换代价，其中所述目标转换代价包括所述其他跟随车辆成为备选领航车的转换代价和预定转换代价；以及响应于所述本跟随车成为备选领航车的转换代价小于所述目标转换代价，确定所述本跟随车为备选领航车。
9.在一个实施例中，确定本跟随车成为备选领航车的转换意愿包括：获取所述本跟
随车的备选标志的状态值；响应于所述备选标志位为第一状态值，确定所述本跟随车意愿成为所述备选领航车；或者响应于所述备选标志位为第二状态值，确定所述本跟随车意愿不为所述备选领航车。
10.在一个实施例中，确定本跟随车成为备选领航车的转换资格包括：计算所述本跟随车从其所在位置加速到达所述当前领航车所在位置过程中的速度；计算所述本跟随车与所述当前领航车之间的相对距离；以及根据计算所得的速度和所述相对距离，确定所述本跟随车成为备选领航车的转换资格。
11.在一个实施例中，其中根据计算所得的速度和所述相对距离，确定所述本跟随车成为备选领航车的转换资格包括：检测计算所得的速度和所述相对距离是否满足预定条件；响应于满足所述预定条件，确定所述本跟随车具有成为备选领航车的转换资格；或者响应于不满足所述预定条件，确定所述本跟随车不具有成为备选领航车的转换资格；其中，所述预设条件包括：其中，ai表示本跟随车的加速度，t表示当前领航车与跟随车之间发送基础安全信息的周期，n表示t的数量，δxi表示所述相对距离，以及vs表示当前车辆编队所在路段的最大安全速度。
12.在一个实施例中，确定本跟随车成为备选领航车的转换代价：根据预定代价函数确定本跟随车成为备选领航车的转换代价，其中所述预定代价函数关于所述本跟随车的参数信息和所述本跟随车与所述当前领航车之间的相对距离。
13.在一个实施例中，根据以下公式确定所述预定代价函数：其中，qi表示转换代价，δxi表示所述本跟随车与所述当前领航车之间的相对距离，lengthi、widthi以及heigthi分别表示所述本跟随车的参数信息，ρ、ω、θ分别为权重系数。
14.本发明的第二方面提供了一种设备，包括：处理器；以及存储器，其存储有用于车辆编队的控制的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得所述设备执行前文第一方面以及在下文多个实施例中所述的控制方法。
15.本发明的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，包括用于车辆编队的控制的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得实现前文第一方面以及在下文多个实施例中所述的控制方法。
16.利用本发明所提供的方案，可以在领航车出现异常时，根据各个跟随车的领航条件筛选出备选领航车，由该备选领航车替代异常领航车来维持车辆编队，以避免异常领航车引发的安全隐患，从而有效提高车辆编队行驶的安全性。另外，在本发明的一些实施例中，可以结合转换意愿、转换资格和转换代价多个因素来综合确定跟随车的领航条件，最大程度上确保所筛选的备选领航车的合理性和实用性。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
18.图1是示出根据本发明实施例的车辆编队的示例性场景的示图；
19.图2是示出根据本发明一个实施例的用于车辆编队的控制方法的流程图；
20.图3是示出根据本发明另一个实施例的用于车辆编队的控制方法的流程图；
21.图4是示出根据本发明又一个实施例的用于车辆编队的控制方法的流程图；以及
22.图5是示出根据本发明实施例的设备的结构框图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
24.应当理解，本发明的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
25.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
26.如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0027]
下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。
[0028]
图1是示出根据本发明实施例的车辆编队的示例性场景100的示意图。前述的场景100可以是行驶在道路上的各种类型的车辆之间的交互场景。
[0029]
在实际应用过程中，各个车辆可支持车用无线通信技术(例如v2x)。在道路行驶过程中，可以建立领航跟随型的车辆编队，并分配领航车、跟随车两种车辆编队角色。例如，在图1中，车辆编队可以包括车辆101～104。假设车辆101为领航车，车辆102～104为跟随车。其中领航车101和跟随车102～104均支持v2x通信，并可构建基于v2x的车联网直连通信网络。车辆编队中所有车辆都以相同固定周期t发送基本安全消息(basic safety message，bsm)。其中，bsm中可以包含车辆id、时间信息和经纬度信息等，其可以起到心跳帧的功能。
[0030]
在一些实施例中，领航车和跟随车所支持的v2x具备双工通信能力，并需要工作在相同固定频段，并能同时接收和发送bsm，以进行数据通信。各个车辆之间互发的bsm可以分为普通bsm和异常bsm，发送普通bsm可以起到心跳帧作用，且表明车辆状态正常。而发送异常bsm表明车辆状态异常。车辆如果不发送普通bsm或者发送异常bsm则表示该车辆出现异常。
[0031]
在一些实施例中，领航车和跟随车可以实时发送普通bsm，车辆编队中成员可以根
据普通bsm确定自车与其它车的距离以及自车在车辆编队中的序号(例如，领航车编号可以为0，跟随车序号可以为1,2,...,i,...)。
[0032]
在一些实施例中，在车辆编队成型和保持过程中，领航车可以使用v2x发送普通bsm，跟随车可以使用v2x接收领航车和周围临车的普通bsm。接着，跟随车可以根据领航车和临车普通bsm中的地理位置信息结合自身地理位置信息，实时计算自车与领航车之间、自车与临车之间的距离。然后，跟随车可以根据计算出的距离动态调整自车与领航车之间、自车与临车之间的距离，从而使整个车辆编队以保持安全距离的编队队形来行驶。需要说明的是，这里仅以v2x通信方式为例说明整个车辆编队的协作过程，本发明的方案中对车辆可支持的无线通信技术并不进行限制。例如，还可以通过与v2x通信性能类似或更好的通信技术来实施。
[0033]
图2是示出根据本发明实施例的用于车辆编队的控制方法200的流程图。需要说明的是，这里的车辆编队可以具有图1中所描述的车辆编队的通用功能，并通过方法200得到进一步功能的优化和提升。另外，方法200具体可以在跟随车处执行。
[0034]
如图2所示，在步骤s201处，可以响应于车辆编队中的当前领航车处于异常状态，确定本跟随车的领航条件。在一些实施例中，对于当前领航车的异常判断，可以根据在预定时段内未接收到领航车广播的普通bsm确定领航车处于异常状态，或者可以根据接收到领航车广播的异常bsm确定领航车处于异常状态。这里的领航条件可以理解为跟随车能否成为备选领航车的条件。通过确定跟随车的领航条件为后续精准筛选出合格备选领航车提供前提保障。
[0035]
接着，在步骤s202处，可以向车辆编队中的其他跟随车广播本跟随车的领航条件。具体地，可以通过本跟随车所支持的v2x通信或其他通信协议来广播其领航条件。
[0036]
接着，在步骤s203处，可以利用前述的本跟随车的领航条件和来自其他跟随车广播的领航条件，选择性确定本跟随车为备选领航车。由此，可以在领航车出现异常时，根据各个跟随车的领航条件筛选出备选领航车，由该备选领航车替代异常领航车来维持车辆编队，以避免异常领航车引发的安全隐患，从而有效提高车辆编队行驶的安全性。
[0037]
图3是示出根据本发明另一个实施例的用于车辆编队的控制方法的流程图。需要说明的是，这里的车辆编队可以具有图1中所描述的车辆编队的通用功能，并通过方法300得到进一步功能的优化和提升。另外，方法300可以理解为是对方法200的进一步限定和扩展，且具体可以在跟随车处执行。
[0038]
如图3所示，在步骤s301处，可以响应于车辆编队中的当前领航车处于异常状态，确定本跟随车成为备选领航车的转换意愿、转换资格和转换代价等领航条件。对于当前领航车的异常判断可以参考前文结合图2中的相关描述，这里不再进行赘述。
[0039]
针对转换意愿的确定，在一些实施例中，可以获取本跟随车的备选标志的状态值，以根据该备选标志位的状态值确定本跟随车是否意愿成为备选领航车。具体地，可以在该备选标志位为第一状态值时，确定本跟随车意愿成为备选领航车。而在该备选标志位为第二状态值时，确定本跟随车意愿不为备选领航车。在一些实例场景中，该备选标志位的状态值的改变可以由车辆驾驶员来触发调整。例如，可以通过人机交互界面直接输入或者其他方式来触发调整该备选标志位。由此，整个备选领航车的选择过程可以更具人性化，以提升用户体验。另外，需要说明的是，这里对备选标志位的细节性描述仅是示例性说明，本发明
的方案并不受此限制。
[0040]
针对转换资格的确定，在一些实施例中，具体可以计算本跟随车从其所在位置加速到达领航车所在位置过程中的速度，以及计算本跟随车与所述当前领航车之间的相对距离。如前所述，跟随车和领航车之间可以互发bsm，该bsm中可以包含车辆id、时间信息和经纬度信息等，通过相应的bsm(特别是当前领航车在状态异常前最后一次广播的普通bsm)中的位置信息可以确定本跟随车所在位置和当前领航车所在位置，并进而基于跟随车的位置和当前领航车的位置来确定两者之间的相对距离。然后，可以根据计算所得的速度和相对距离，确定本跟随车成为备选领航车的转换资格。例如，可以根据计算所得的速度和相对距离来判断跟随车加速移动至当前领航车过程中的速度是否会超过所在道路的最大安全速度，并确定不超过最大安全速度的跟随车具有转换资格。由此，整个备选领航车的选择过程可以更具安全性。
[0041]
针对转换代价的确定，在一些实施例中，具体可以根据预定代价函数来确定。该预定代价函数关于跟随车的参数信息(例如长、宽、高等信息)和本跟随车与当前领航车之间的相对距离。具体地，可以对前述的各个参数信息和相对距离进行加权求和，以得到该预定代价函数。由此，可充分考虑车辆自身的条件是否适合成为备选领航车。特别是，对于一些空间占据比较大的车辆，其在行驶过程中容易阻挡后方车辆的视野，存在一定的安全隐患，不宜被选为备选领航车。
[0042]
在完成领航条件的确定后，接着，在步骤s302处，可以向车辆编队中的其他跟随车广播本跟随车的领航条件。然后，在步骤s303处，可以比对自身和接收到的领航条件。具体地，可以响应于本跟随车意愿成为备选领航车且具有成为备选领航车的转换资格，判断本跟随车成为备选领航车的转换代价是否小于目标转换代价。并在本跟随车成为备选领航车的转换代价小于目标转换代价时，可以确定本跟随车为备选领航车。其中，前述的目标转换代价可以包括其他跟随车辆成为备选领航车的转换代价和预定转换代价，该预定转换代价可以根据实际应用场景和设计需求进行调整。由此，可以筛选出合格的跟随车成为备选领航车，在确定车辆编队能够正常维持的同时，最大程度上确保了车辆行驶的安全性。
[0043]
图4是示出根据本发明又一个实施例的用于车辆编队的控制方法400的流程图。需要说明的是，这里的车辆编队可以具有图1中所描述的车辆编队的通用功能，并通过方法400得到进一步功能的优化和提升。另外，方法400可以理解为是对方法200和方法300的一种可能的具体实现，且具体可以在跟随车处执行。因此，前文结合图2和图3的细节性描述，同样适用于下文。
[0044]
如图4所示，在步骤s401处，可以在接收到当前领航车的异常bsm时或者连续设定的m个工作周期内未接收到当前领航车的普通bsm时，确定当前领航车出现异常。具体地，车辆在发生故障、自身状态异常时会广播异常bsm或者车辆上的v2x失效时会导致无法发送普通bsm。另外，响应于当前领航车处于异常状态，控制所述当前领航车退出所述车辆编队。当领航车出现异常失去领航能力时，其无法与其他车辆正常交互，存在安全隐患，此时将其退出车辆编队，可进一步提高车辆编队的行驶安全性。
[0045]
接着，在步骤s402处，可以判断跟随车i是否想成为领航车。
[0046]
具体地，可以通过以下意愿函数来来确定其是否有意愿成为备选领航车：
[0047][0048]
例如，跟随车i有意愿成为备选领航车，可以执行步骤s403，置位备选标志fi＝1。跟随车i没有意愿成为备选领航车，可以执行步骤s404，以复位备选标志fi＝0。
[0049]
接着，在步骤s405处，可以判断跟随车i是否有资格成为备选领航车。具体地，其判断条件可以包括跟随车向当前领航车位置加速移动的过程中速度是否会超过最大安全速度vs。可以根据当前领航车在状态异常前最后一次广播的普通bsm，各跟随车计算自身与领航车之间的相对距离δxi。假设要求n个bsm周期t内跟随车需到达当前领航车位置，则跟随车需满足：ai表示跟随车i的加速度，t表示当前领航车与跟随车之间发送基础安全信息的周期，n表示t的数量，δxi表示所述相对距离，以及vs表示当前车辆编队所在路段的最大安全速度，v0表示当前车辆编队的行驶速度(通常情况下，车辆编队中各车辆的行驶速度基本保持一致，当然本公式中也可以采用跟随车i自身的当前行驶速度v
i0
)。在确定有资格时，可以执行步骤s406。在确定无资格时，可以执行步骤s404。
[0050]
接着，在步骤s406处，可以计算跟随车i的代价函数qi。具体地，可以根据代价函数来确定。其中，δxi表示跟随车i与当前领航车之间的相对距离，lengthi、widthi以及heigthi分别表示跟随车i的参数信息，ρ、ω、θ分别为权重系数。需要说明的是，如果不满足转换资格，无论备选标志fi的初值为何值，均将备选标志fi设置为0、且设置qi＝0。
[0051]
在实际应用中，ρ、ω、θ均可以设置成固定值，具体可根据实际道路测试结果来调整。例如，如果相对距离δxi在跟随车向当前领航车位置移动过程中比较重要，可适当将距离系数ρ调大，让相对距离在代价函数qi中发挥主要作用。如果车长lengthi在成为备选领航车的因素中比较重要，可适当将车长系数调大，让车长在代价函数qi中发挥主要作用。其他车宽和车高也可类同上述调整原理，可以根据测试进行调整，以最终确定系数大小。另外，还可以设置代价函数阈值q
th
(也即前述的预定代价)，以有效防止车辆类型不合适的跟随车成为领航车。
[0052]
接着，在步骤s407处，可以通过v2x广播自身的备选标志值和代价函数qi，并接收其他车辆的备选标志值和代价函数qi。
[0053]
接着，在步骤s408处，根据自身和接收到的备选标志值和代价函数确定备选领航车。这一过程中，如果跟随车i自身备选标志fi无效，即使收到其它跟随车的备选标志值和代价函数值，也无需处理。如果所有跟随车的备选标志fi无效，表示所有跟随车都不想成为备选领航车，所有车辆广播车队解散消息。如果跟随车自身备选标志fi有效，只需与备选标志有效的其它跟随车进行代价函数值对比。如果出现比自身代价函数值小的其它跟随车，则继续担任跟随车。如果自身代价函数值最小，且小于代价函数阈值q
th
，则该跟随车作为被选择出的备选领航车，并被确认为新的领航车，然后可以由该新的领航车来维持车辆编队，重新进行领航跟随交互。如果自身代价函数值最小，但大于代价函数阈值q
th
，则表示无法选择出合适的备选领航车，此时可以由代价函数值最小的跟随车广播车辆编队解散消息。
[0054]
图5是示出根据本发明实施例的用于车辆编队的控制系统500的结构框图。需要说明的是，前文结合图1至图4所描述的方法的一个可能的示例性执行载体可以是设备501。另外，设备501中的通信接口可以包括v2x通信接口或其他车用无线通信接口。在实际应用中，该设备可以包括集成有v2x通信功能的车载单元，或是在v2x通信装置上集成该设备的功能。需要说明的是，本发明的方案对设备的具体实现结构并不进行限制。
[0055]
具体地，图5中不仅示出了本发明实施例的设备501，还示出了其外围设备和外部网络。该设备501可以确定本跟随车的领航条件、广播领航条件以及确定本跟随车为备选领航车等操作，以实现前述结合图1至图4所述的本发明的方案。
[0056]
如图5中所示，设备501可以包括cpu5011，其可以是通用cpu、专用cpu或者其他信息处理以及程序运行的执行单元。进一步，设备501还可以包括大容量存储器5012和只读存储器rom 5013，其中大容量存储器5012可以配置用于存储各类数据以及设备所需的各种程序，rom 5013可以配置成存储对于设备501的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统所需的数据。
[0057]
进一步，设备501还包括其他的硬件平台或组件，例如示出的tpu(tensor processing unit，张量处理单元)7014、gpu(graphic processing unit，图形处理器)5015、fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)5016和mlu(memory logic unit)，存储器逻辑单元)5017。可以理解的是，尽管在设备501中示出了多种硬件平台或组件，但这里仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际需要增加或移除相应的硬件。例如，设备501可以仅包括cpu作为公知硬件平台和另一硬件平台作为本发明的测试硬件平台。
[0058]
本发明的设备501还包括通信接口5018可以包括通用通信接口和支持前文图1至图4中车辆间各种信息交互的通信接口(例如v2x)。通过该通用通信接口还可以连接到局域网/无线局域网(lan/wlan)505，进而可以通过lan/wlan连接到本地服务器506或连接到因特网(“internet”)507。替代地或附加地，本发明的设备501还可以通过通用通信接口基于无线通信技术直接连接到因特网或蜂窝网络，例如基于第三代(“3g”)、第四代(“4g”)或第5代(“5g”)的无线通信技术。在一些应用场景中，本发明的设备501还可以根据需要访问外部网络的服务器508以及可能的数据库509。
[0059]
设备501的外围设备可以包括显示装置502、输入装置503以及数据传输接口504。在一个实施例中，显示装置502可以例如包括一个或多个扬声器和/或一个或多个视觉显示器。输入装置503可以包括例如键盘、鼠标、麦克风、姿势捕捉相机，或其他输入按钮或控件，其配置用于接收数据的输入或用户指令。数据传输接口504可以包括例如串行接口、并行接口或通用串行总线接口(“usb”)、小型计算机系统接口(“scsi”)、串行ata、火线(“firewire”)、pci express和高清多媒体接口(“hdmi”)等，其配置用于与其他设备或系统的数据传输和交互。
[0060]
本发明的设备501的上述cpu 5011、大容量存储器5012、只读存储器rom 5013、tpu 5014、gpu 5015、fpga 5016、mlu 5017和通信接口5018可以通过总线5019相互连接，并且通过该总线与外围设备实现数据交互。在一个实施例中，通过该总线5019，cpu 5011可以控制设备501中的其他硬件组件及其外围设备。
[0061]
在工作中，本发明的设备501的处理器cpu 5011可以通过输入装置503或数据传输
接口504获取相应的领航条件，并调取存储于存储器5012中的计算机程序指令或代码执行领航条件的分析操作，以完成对备选领航车的选择。
[0062]
从上面关于本发明模块化设计的描述可以看出，本发明的系统可以根据应用场景或需求进行灵活地布置而不限于附图所示出的架构。进一步，还应当理解，本发明示例的执行操作的任何模块、单元、组件、服务器、计算机或设备可以包括或以其他方式访问计算机可读介质，诸如存储介质、计算机存储介质或数据存储设备(可移除的)和/或不可移动的)例如磁盘、光盘或磁带。计算机存储介质可以包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。基于此，本发明也公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有用于车辆编队的控制的计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现在前结合附图所描述的方法和操作。
[0063]
虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式是仅以示例的方式提供的。本领域技术人员在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解在实践本发明的过程中，可以采用本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。