摘要：21世纪以来，随着我国城市化进程的不断加速以及社会经济的迅猛发展，家用车、商用车及公共交通车辆数量显著增加，交通压力也越来越大。严重拥堵的道路交通不仅给人们增添烦恼、带来麻烦，繁多的交通事故更是威胁到了人民生命财产。中规中矩的道路拓宽，交通管制等措施，对于现有状态来说局限很大，显然无法满足当下的交通需求。目前，我国全面促进智慧城市建设，而智慧交通是其重要构成元素。交通领域数据具有数量庞大、维度较高、类型复杂等特征，而车辆队列Platoon一方面简化了交通控制与管理的复杂程度，另一方面可以减少由人为因素所致的交通事故，并在此基础上节能减排，保护环境。
关键词：智慧交通 车辆队列Platoon 车载自组织网络技术 无线通信技术
1 车辆队列platoon概述
platoon的驾驶方式通常是指一组需求相同的车辆一起合作的驾驶方式,按照这种驾驶方式行驶的车辆可以与前车保持一个较近的间距,并且后车跟随前车的轨迹行驶。
为了解决高速公路上车流密集以及由之带来的交通拥堵、交通事故多发等问题,有发达国家提出了智能交通系统(intelligent traffic system,简称ITS)的概念,旨在将信息、通信和控制等技术应用于交通管理,实现车辆的智能驾驶,道路的高效利用。而最初为自动高速公路系统(automated highway systems,简称AHS)提出的platoon车辆编组成为近几年研究的热点。Platoon 架构是由若干智能驾驶车辆按照一定几何队形组成的车队,通过车载雷达等传感器和车间无线通信实现以恒定间距稳定地跟随前方车辆,车队成员通常具有相同目的地,且行驶速度较普通车辆要快,车间间距可以达到很小(几米),故而有效提高了道路容量,而特殊的编组协同驾驶有助于减少空气阻力、节约燃料,提高道路安全性。Platoon 系统稳定运行的关键在于车载智能控制系统对platoon 中车辆成员的加速/减速和变道等驾驶行为的实时控制,以保证车辆的运动状态误差不沿纵向方向放大,即满足队列稳定性。
1.1 车辆队列platoon系统结构
Platoon中担任不同角色的车辆在队列的组建和运行过程中负责不同的功能。其中，领导车辆(leader vehicle)是整个platoon的管理者，主要负责：存储和管理platoon配置信息，比如成员目的地信息、platoon ID、platoon成员数量等；为其他车辆传递控制信息并且收集成员车辆的状态信息；协调编组中车辆的动态加入或退出、platoon编组的分离和融合等操作。跟随车辆(follower vehicle)负责向领导车辆发送加入、退出和变道请求，得到确认信标后即可完成相应操作；在车载控制系统的协调下保持以期望间距和速度跟随前方车辆。而且跟随车辆可以在到达目的地或者完成信息获取后随时离开, 而不会影响整个platoon的正常运行。队尾车辆(tail vehicle)主要负责道路上不同platoon编组之间的信息传输，即和下一个platoon智能车队的领导车辆通信。在道路上行驶的其他车辆分为普通车辆和free agent， 后者一般具有成为platoon成员的必要设备，比如车载协同控制器，可以在感知到合适的platoon编组靠近时，向该车队领导车辆发送请求， 加入该车队。车辆队列platoon系统结构如图1所示。
图1 车辆队列Platoon系统结构
1.2 车辆队列platoon的特点
Platoon 系统的参数包括platoon 组内车间距、platoon 组间间距和platoon成员数量 [20]。组内车间距由车载自适应控制系统设定,其最小值应保证车辆不发生碰撞,最大值低于通信网络限定的信息有效投递范围,保证编组内部的连通性。Inter-platoon spacing是两个相邻platoons 之间的距离,一般由前方队列中的队尾车辆和后方队列中的领导车辆界定,该值应能保证当后一platoon 编组感知到前方platoon的减速或车辆变道等事件后,有足够的时间调整自身状态,避免发生碰[12]。
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