本发明涉及自动驾驶技术，尤其是涉及一种基于路侧设备的车队驾驶方法。
背景技术：
21世纪以来，计算机技术的快速发展给汽车制造业带来了革命性的变化，汽车智能化成为当前汽车制造业变革的大势所趋，而自动驾驶则是当前汽车智能化所研究的重点和热点。
美国国家公路交通安全管理局(nhtsa)和美国机动车工程师协会(sae)将自动驾驶等级划分为l0～l5共6个等级，但目前我国大部分具有自动驾驶功能的汽车还处于较低的l1、l2级别，由于车辆本身的软硬件限制无法实现高等级自动驾驶功能。而低等级的自动驾驶仍然是以人类驾驶员为主，并不能实质性的使车代替人成为驾驶主体，无法有效减少驾驶员的驾驶负担，因此如何使这些车辆实现更高等级的自动驾驶成为现如今亟需解决的问题。
现有技术也给出了一些解决方案，中国专利cn201710184207.2提出了一种车队编队驾驶系统及方法，通过每辆车上均设置定位部、通信部、相邻车道检测部和自动驾驶控制部，自动驾驶控制部根据具体情况控制每辆跟车自动跟随车队中位于其前方且与之相邻的车辆行驶，使得至少两辆车中除首车由人工驾驶外，每辆跟车都能跟随首车自动行驶，无需驾驶员人工驾驶，降低因驾驶员疲劳驾驶或操作失误引发交通事故的概率，提高车队出行的安全性；
但该专利在实施时具有以下问题：
车队中的所有跟车都依靠自身的定位部获取位置信息并将自身的位置信息发送至后面且相邻的一辆车，这就要求每辆车的位置信息都需要保证高精度，同时每辆车只能沿车道的中心线行驶，若车道上出现障碍物，即使首车能够及时发现并避让，但首车无法将该信息传送给后方车辆，后方车辆无法自动避让，导致首车对于跟随车辆的控制程度不高，整个车队行驶所需的路面要求很高；同时每辆车都根据自身的定位部获取位置信息并传送给后方，这就要求车队中的每辆车都具备高精度的通信和定位功能，一旦车队中中部的任何一辆车辆的位置信息精度低导致位置信息不同步，则会导致连锁效应，即车队中该车后方的车辆均偏离正常行驶路线，车队行驶的故障率高。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于路侧设备的车队驾驶方法，安全性好，灵敏度高。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于路侧设备的车队驾驶方法，包括：
将路侧设备设于路侧，用于实时采集高精度地图信息，所述的路侧设备还存储有自身的位置坐标和编号，至少1辆跟随车跟随1辆领航车，组成车队，所述的跟随车为低等级自动驾驶车辆且配有acc系统，acc系统包括雷达探测器，所述的领航车为高等级自动驾驶车辆；
所述的领航车接收路侧设备发送的高精度地图信息并进行规划行驶，每辆车通过v2x通信向后方相邻的跟随车共享行驶轨迹，每辆跟随车沿着前一辆车的行驶轨迹行驶，所述的车队中每辆车至少与2个路侧设备建立通信并基于信号传播功率损耗模型周期性获取该车精确的位置坐标，形成该车的行驶轨迹；
当跟随车与前方相邻的一辆车之间的无线通信断开时该跟随车通过acc系统继续跟随其前方相邻的一辆车行驶。
进一步地，所述的位置坐标的获取方法具体为：
s201：根据信号传播功率损耗模型获取车辆与路测设备之间的间距d，计算公式具体为：
rssi＝p l
其中，p为路侧设备的信号发射功率，rssi为车辆接收到来自路侧设备的信号强度，l为信号从路侧设备传到车辆的信号衰减，λ为信号的波长；
s202：根据2个路侧设备的坐标以及车辆与2个路侧设备的间距d1和d2计算车辆的坐标，计算公式具体为：
其中，(x,y)为车辆的坐标，(xa,ya)和(xb,yb)为2个路侧设备的坐标。
进一步地，所述的行驶轨迹的形成过程具体为：
s301：每隔δt秒获取车队中第n辆车的位置坐标，获得车队中第n辆车的位置矩阵an，an的表达式为：
其中，(x1,y1)为该车当前时刻t的位置坐标，依次类推，(xm,ym)为该车的[t-(m-1)*δt]时刻的位置坐标，n为车队的总车数；
s302：根据an绘制运动轨迹散点图，获得行驶轨迹。
进一步地，根据运动轨迹散点图获取δt内车辆的平均速度，计算公式为：
其中vn为第n辆车在[t-(m-2)*δt]到[t-(m-1)*δt]之间的平均速度。
进一步地，假设最坏情况下前车突然原地停止，基于该假设计算出前后相邻的两辆车之间应该保持的安全间距s，所述的s的计算过程具体为：
其中，as为第n辆车的最大减速度，取6～8m/s2，td为制动迟滞时间，dsafe为第n辆车以as减速至停止后与第n-1辆车之间的安全距离，取2～5m/s2，以防追尾等事故的发生。
进一步地，当第n辆车跟第n-1辆车之间的间距dn,n-1＜s时第n辆车减速直至dn,n-1＞s，所述的dn,n-1通过位置矩阵an和an-1求得。
进一步地，所述的高精度地图信息包括交通环境信息、交叉口信号灯信息和交通事件信息，所述的路侧设备通过传感器获取交通环境信息并通过与交通管控平台通信获取交叉口信号灯信息和交通事件信息，所述的传感器包括雷达和摄像头，所述的雷达为激光雷达或毫米波雷达；
所述交通环境信息包括车流、非机动车、行人道路线形、车道线、标志、标线、障碍物中的至少一种；所述交叉口信号灯信息包括现在的信号灯状态以及接下来一段时间内信号灯的配时方案；交通事件信息包括前方区域内发生的交通事故、交通拥堵。
所述的acc系统包括雷达探测器，跟随车能够通过雷达探测器探测自身与前方车辆的车距、相对速度和角度信息并调节其速度来保持车距的稳定。
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
(1)本发明采用1辆领航车带领至少1辆跟随车，组成车队，跟随车为低等级自动驾驶车辆，领航车为高等级自动驾驶车辆，并将路侧设备设于路侧，车队中每辆车至少与2个路侧设备建立通信并基于信号传播功率损耗模型周期性获取该车的位置坐标，形成该车的行驶轨迹，领航车接收路侧设备发送的高精度地图信息并进行规划行驶，每辆跟随车沿着前一辆车的行驶轨迹行驶，使得车队中跟随车的驾驶等级均提升至领航车的自动驾驶等级，同时领航车通过路侧设备实时接收高精度地图信息，高精度地图信息精度高且实时更新，提升了领航车的自动驾驶能力，但对于跟随车的设备要求低，车队中每辆车均通过路侧设备确定自身位置坐标，使得车队中每辆车的位置坐标具有统一性，领航车对于跟随车的控制程度高，使得整支车队都能够保持高等级自动驾驶，灵敏度高，能及时避让故障，故障率低；
(2)本发明根据信号传播功率损耗模型获得车辆与2个路侧设备的间距，路侧设备的坐标已知且精度高，根据车辆与2个路侧设备的间距以及2个路侧设备的位置坐标获取该车的位置坐标，使得车队中每辆车基于同一参照物坐标获取自身坐标，位置坐标在高精度地图中的绝对精度以及车辆之间的相对精度均得到提高，使得跟随车辆的跟车行驶的精度和灵敏度更高，不需要每辆车通过自身定位设备进行定位，安全性好，故障率低，同时对跟随车辆的设备要求低；
(3)本发明周期性采集车队中车辆的位置坐标，获得车队中每辆车的位置矩阵，根据位置矩阵和时间绘制运动轨迹散点图，获得行驶轨迹，每辆车实时接收和更新前方相邻的一辆车的行驶轨迹，能够精确的获取车辆自身下一时刻的目标位置的精确坐标，使得低驾驶等级的跟随车沿着前方相邻车辆跟车行驶，反应灵敏、精度高且故障率低；
(4)本发明使相邻辆车保持安全间距，安全间距基于极端情况的假设，即前车突然原地停止，考虑了每辆车自身的最大减速度、制动迟滞时间和减速至停止后车间的安全距离，辆车间距通过计算获取的位置坐标进行计算，精度高，当相邻两车之间的间距小于安全间距后车减速直至间距大于安全间距，车队行驶安全性高；
(5)本发明采用v2x通信连接车队中相邻两车，每辆跟随车配有acc系统，当跟随车与前方相邻的一辆车之间的无线通信断开时该跟随车通过acc系统继续跟随其前方相邻的一辆车行驶，提高了车队的容错率和安全性；
(6)本发明通过路侧设备实时采集高精度地图信息，高精度地图信息包括交通环境信息、交叉口信号灯信息和交通事件信息，所述的路侧设备通过传感器获取交通环境信息并通过与交通管控平台通信获取交叉口信号灯信息和交通事件信息，为作为高等级自动驾驶车辆的领航车提供保障，从而保障整个车队保持高等级自动驾驶。
附图说明
图1为自动驾驶车队示意图；
图中标号说明：
1.领航车，2.跟随车，3.路测设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于路侧设备的车队驾驶方法，如图1所示，包括：
将路侧设备3设于路侧，用于实时采集高精度地图信息，路侧设备3还存储有自身的位置坐标和编号，多辆跟随车2跟随1辆领航车1并列行驶，组成车队，跟随车2为低等级自动驾驶车辆且配有acc系统，acc系统包括雷达探测器，领航车1为高等级自动驾驶车辆；
车队中每辆车至少与2个路侧设备3建立通信并基于信号传播功率损耗模型周期性获取该车精确的位置坐标，形成该车的行驶轨迹；
领航车1接收路侧设备3发送的高精度地图信息并进行规划行驶，每辆车通过v2x通信向后方相邻的跟随车2共享行驶轨迹，每辆跟随车2沿着前一辆车的行驶轨迹行驶；
当跟随车2与前方相邻的一辆车之间的无线通信断开时该跟随车2通过acc系统继续跟随其前方相邻的一辆车行驶。
高精度地图信息包括交通环境信息、交叉口信号灯信息和交通事件信息，路侧设备3通过传感器获取交通环境信息并通过与交通管控平台通信获取交叉口信号灯信息和交通事件信息，传感器包括雷达和摄像头，雷达为激光雷达或毫米波雷达；
所述交通环境信息包括车流、非机动车、行人道路线形、车道线、标志、标线、障碍物中的至少一种；所述交叉口信号灯信息包括现在的信号灯状态以及接下来一段时间内信号灯的配时方案；交通事件信息包括前方区域内发生的交通事故、交通拥堵。
acc系统包括雷达探测器，跟随车2能够通过雷达探测器探测自身与前方车辆的车距、相对速度和角度信息并调节其速度来保持车距的稳定。
位置坐标的获取方法具体为：
s201：根据信号传播功率损耗模型获取车辆与路测设备之间的间距d，计算公式具体为：
rssi＝p l
其中，p为路侧设备的信号发射功率，rssi为车辆接收到来自路侧设备的信号强度，l为信号从路侧设备传到车辆的信号衰减，λ为信号的波长；
s202：根据2个路侧设备的坐标以及车辆与2个路侧设备的间距d1和d2计算车辆的坐标，计算公式具体为：
其中，(x,y)为车辆的坐标，(xa,ya)和(xb,yb)为2个路侧设备的坐标。
行驶轨迹的形成过程具体为：
s301：每隔δt秒获取车队中第n辆车的位置坐标，获得车队中第n辆车的位置矩阵an，an的表达式为：
其中，(x1,y1)为该车当前时刻t的位置坐标，依次类推，(xm,ym)为该车的[t-(m-1)*δt]时刻的位置坐标，n为车队的总车数；
s302：根据an绘制运动轨迹散点图，获得行驶轨迹。
第n辆车获得第n-1辆车的位置矩阵an-1获得第n-1辆车的行驶轨迹，
并存储于an中，第n辆车沿着第n-1辆车的行驶轨迹运动并生成第n辆车的行驶轨迹。
根据运动轨迹散点图获取δt内车辆的平均速度，计算公式为：
其中vn为第n辆车的当前速度。
假设最坏情况下前车突然原地停止，基于该假设计算出前后相邻的两辆车之间应该保持的安全间距s，s的计算过程具体为：
其中，as为第n辆车的最大减速度，取6～8m/s2，td为制动迟滞时间，dsafe为第n辆车以as减速至停止后与第n-1辆车之间的安全距离，取2～5m/s2，以防追尾等事故的发生，当第n辆车跟第n-1辆车之间的间距dn,n-1＜s时第n辆车减速直至dn,n-1＞s，dn,n-1通过位置矩阵an和an-1求得。
本实施例提出了一种基于路侧设备的车队驾驶方法，采用1辆领航车1带领至少1辆跟随车2，跟随车2为低等级自动驾驶车辆，领航车1为高等级自动驾驶车辆，并将路侧设备3设于路侧，车队中每辆车至少与2个路侧设备建立通信并基于信号传播功率损耗模型周期性获取该车的位置坐标，形成该车的行驶轨迹，领航车接收路侧设备发送的高精度地图信息并进行规划行驶，每辆跟随车沿着前一辆车的行驶轨迹行驶，使得车队中跟随车的驾驶等级均提升至领航车的自动驾驶等级，灵敏度高，能及时避让故障，故障率低。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
1.一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，包括：
将路侧设备设于路侧，至少1辆跟随车跟随1辆领航车，组成车队，所述的跟随车为低等级自动驾驶车辆，所述的领航车为高等级自动驾驶车辆；
所述的领航车接收路侧设备发送的高精度地图信息并进行规划行驶，所述的车队中每辆车至少与2个路侧设备建立通信并基于信号传播功率损耗模型周期性获取该车的位置坐标，形成该车的行驶轨迹；
每辆车通过无线通信向后方相邻的跟随车共享行驶轨迹，每辆跟随车沿着前一辆车的行驶轨迹行驶。
2.根据权利要求1所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，所述的位置坐标的获取方法具体为：
s201：根据信号传播功率损耗模型获取车辆与路测设备之间的间距d，计算公式具体为：
rssi＝p l
其中，p为路侧设备的信号发射功率，rssi为车辆接收到来自路侧设备的信号强度，l为信号从路侧设备传到车辆的信号衰减，λ为信号的波长；
s202：根据2个路侧设备的坐标以及车辆与2个路侧设备的间距d1和d2计算车辆的坐标，计算公式具体为：
其中，(x,y)为车辆的坐标，(xa,ya)和(xb,yb)为2个路侧设备的坐标。
3.根据权利要求1所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，所述的行驶轨迹的形成过程具体为：
s301：每隔δt秒获取车队中第n辆车的位置坐标，获得车队中第n辆车的位置矩阵an，an的表达式为：
其中，(x1,y1)为该车当前时刻t的位置坐标，依次类推，(xm,ym)为该车的[t-(m-1)*δt]时刻的位置坐标，n为车队的总车数；
s302：根据an绘制运动轨迹散点图，获得行驶轨迹。
4.根据权利要求3所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，根据位置矩阵计算车辆的当前速度，计算公式为：
其中vn为第n辆车的当前速度。
5.根据权利要求4所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，前后相邻的两辆车之间保持安全间距s，所述的s的计算过程具体为：
其中，as为第n辆车的最大减速度，td为制动迟滞时间，dsafe为第n辆车以as减速至停止后与第n-1辆车之间的安全距离。
6.根据权利要求5所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，当第n辆车跟第n-1辆车之间的间距dn,n-1＜s时第n辆车减速直至dn,n-1＞s，所述的dn,n-1通过位置矩阵an和an-1求得。
7.根据权利要求1所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，所述的无线通信为v2x通信。
8.根据权利要求1所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，所述的跟随车配有acc系统，当跟随车与前方相邻的一辆车之间的无线通信断开时该跟随车通过acc系统继续跟随其前方相邻的一辆车行驶。
9.根据权利要求1所述的一种基于路侧设备的车队驾驶方法，其特征在于，所述的高精度地图信息包括交通环境信息、交叉口信号灯信息和交通事件信息，所述的路侧设备通过传感器获取交通环境信息并通过与交通管控平台通信获取交叉口信号灯信息和交通事件信息。
技术总结