所述的存儲單元為固態硬盤,用于記錄車輛運行信息和決策控制模塊運算過程中的運行信息。
[0057]所述的DGPS定位裝置通過螺絲固定于控制臺內部;所述的慣性導航系統通過剛性螺絲固定于車輛內部;所述的激光雷達通過支架和螺絲固定于車輛頂部;所述的毫米波雷達通過螺栓固定于車輛的保險杠。
[0058]所述的運動控制模塊控制系統采用變結構控制,以車輛的速度、轉向為反饋,即雙閉環結構形式。
[0059]所述的無線通信模塊的通信協議采用IEEE 802.1lp或DSRC。
[0060]所述的人機交互界面設置有預警裝置。
[0061]所述的路徑規劃模塊與決策控制模塊通過螺栓固定于車輛內部。
[0062]基于魚群效應的無信號交叉口車車協同控制系統的控制方法,其特征在于:包括下述步驟,
[0063]步驟一、系統初始化;
[0064]將決策控制模塊中存儲單元的緩存清除,初始化各模塊的狀態,包括初始化車車協同無線通信模塊的網絡連接,檢測蓄電池電量是否足夠,決策控制模塊中存儲單元硬盤是否已滿,電子地圖是否加載,系統模塊之間的通訊是否正常,模塊是否能夠正常工作等;
[0065]步驟二、車輛感知定位模塊實時獲取車輛的參數信息;
[0066]決策控制模塊通過信息處理單元實時接收DGPS定位裝置、慣性導航系統、雷達裝置與傳感器發送的各種脈沖信號,對信息進行融合與濾波處理,實時獲取當前車輛的地理位置、車速、加速度、設備狀態、周圍環境信息;
[0067]步驟三、車輛之間通過無線通信模塊進行信息交互;
[0068]無線通信模塊按照IEEE 802.1lp或DSRC協議,間隔10ms將自車的狀態信息打包,進行廣播式發送;同時,無線通信模塊接收其他車輛發送的信息數據包,并傳輸給決策控制模塊的信息處理單元;
[0069]步驟四、決策控制模塊檢測到車輛軌跡存在重疊時觸發避撞功能;
[0070]決策控制模塊的中央處理器根據經過處理的信息繪制地圖,與車載的電子地圖對比,對行駛的軌跡進行預測;中央處理器判斷車輛在通過交叉口時是否存在碰撞風險,當系統確認安全時,保持當前狀態通過交叉口,當確定有碰撞風險時,觸發內部的協同避撞功能,利用沖突消解算法進行消解;
[0071]步驟五、路徑規劃模塊為車輛協同編隊提供行車路徑;
[0072]路徑規劃模塊接收來自決策控制模塊發出的脈沖指令,對車隊、車輛的運動路徑進行動態全局規劃,利用車載電子地圖對DGPS定位裝置獲取的道路數據進行修正,消除潛在的沖突碰撞點;所述的脈沖指令的具體內容是沖突消解算法得到的最優解,具體為車輛的加/減速度、轉向的角度與位置;
[0073]步驟六、運動控制模塊控制車輛加/減速、轉向與換道;
[0074]運動控制模塊分別與決策控制模塊和路徑規劃模塊相連,并受決策控制模塊和路徑規劃模塊脈沖信號控制;信號內容為計算得出的期望的加/減速度、轉向角度和換道位置,對電控油門/制動踏板的開度和轉向裝置進行控制,從而控制車輛的加/減速、轉向和換道,實現協同避撞功能,使車輛群體能夠安全快速通過交叉口 ;
[0075]步驟七、人機交互界面動態顯示及預警;
[0076]人機交互界面實時動態顯示自車和他車當前的位置、車速及設備狀態、周圍環境信息;當決策控制模塊判斷存在碰撞風險,觸發協同避撞功能時發出預警信息;
[0077]步驟八、數據存儲;
[0078]當所有車輛均已通過交叉口,系統停止運行;決策控制模塊中的存儲單元對車輛運行數據進行存儲。
[0079]本發明車車之間通過信息交互(無線通信)實現車載網的搭建,屬于一種自組織、分散式的結構形式。車輛按照一定的通信協議廣播式地發送本車信息并接收鄰居車輛的運動狀態等參數,以及道路環境中影響車輛運行的條件參數,如路面狀況、天氣情況等。系統通過感知定位模塊采集車輛當前的位置、速度、加速度、運動方向以及設備運行狀態等信息,由外部輸入出發地和目的地;感知定位模塊和無線通信模塊得到的信息,經相應處理后傳輸到決策控制模塊中的信息處理單元,決策控制模塊協調車輛組成目的地相同的車輛群體,統一規劃車輛群體運動。進行沖突判斷和消解,當判斷通過交叉口的車輛有沖突發生時,結合魚群活動的規律,路徑規劃模塊統一規劃車隊、車輛的運動路徑,對車輛的行駛路徑進行動態調整,如有必要可以進行換道超車等,同時對車輛的速度進行調整。運動控制模塊根據協調控制模塊發出的協同命令對車輛個體運動行為參數進行控制。電源管控模塊為系統的各個模塊提供電源支持。
[0080]本發明系統將魚群活動的規律應用到車輛的行使控制中,無人駕駛智能車輛在穿過交叉口時,像魚群交叉穿行一樣,在保持一定間隙(最小時間間隙和空間間隙)的情況下,車流自組成仿魚群的車輛群體,使車流中的行駛車輛具有群體效應,彼此間快速穿越,不會發生碰撞,能夠發揮其統一性、協作性,擴大車輛的感知范圍,有效提高道路中車輛的主動安全性,提高交叉口資源的利用率,以緩解日趨嚴重的交通擁擠和堵塞問題。
[0081]本發明車輛主要模仿了以下魚活動時的行為:
[0082]1、交流行為:車車通信類似于魚個體之間的交流。
[0083]2、聚群行為:魚在游動過程中為了保證自身的生存和躲避危害會自然地聚集成群。同理,車輛在通過交叉口時為了避免發生碰撞,聚集在一起協同進行操作,一致行動,能夠提尚安全性。
[0084]車輛在聚群時遵循的規則,一是盡量避免與臨近車輛過于擁擠。(魚群聚群時的分隔原則);二是與臨近車輛的行駛方向一致。(魚群聚群時的對準原則);三是盡量向中心車輛移動。(魚群聚群時的內聚原則)。
[0085]3、隨機行為:車輛個體和魚個體一樣具有隨機行為。
[0086]4、覓食行為:當魚群中的一條或幾條魚發現食物時,其臨近的伙伴會尾隨其快速到達食物點。同理,當接近交叉口的車輛檢測到其他已經通過交叉口的車輛的行駛路徑和決策時,內部中央處理器會將其進行比對,選擇最優的路徑。
[0087]本發明系統針對的是無信號燈和停車標志的交叉口,因為車輛模仿的是魚的活動,而魚本身的活動非常靈活,系統最終控制的是車輛的運動,對車輛的控制精確度、實時性要求很高。考慮到所提出的系統對車輛的智能化要求很高,因此選擇了無人駕駛車輛,且無人駕駛車輛也是未來車輛的一個發展方向。
【主權項】
1.基于魚群效應的無信號交叉口車車協同控制系統,其特征在于:包括感知定位模塊、運動控制模塊、無線通信模塊、人機交互界面、電源管控模塊、路徑規劃模塊與決策控制模塊; 所述的感知定位模塊包括環境感知與導航定位兩部分,具體包括DGPS定位裝置、慣性導航系統、雷達裝置與傳感器,感知定位模塊獲取的所有信息均發送至決策控制模塊中的信息處理單元;所述的DGPS定位裝置固定于控制臺內部,用于獲取車輛的地理位置信息;所述的慣性導航系統包括陀螺儀與加速度計,慣性導航系統固定于車