(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210974283.4 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 胡笳　赖金涛　严学润　王浩然　 杜豫川　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 叶敏华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/10(2006.01) G05B 13/04(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系 统 (57)摘要 本发明涉及一种智能集装箱卡车编队驾驶 仿真平台， 包括依次连接的交通仿真、 编队管理 以及卡车控制三个模块， 交通仿真模块分别与编 队管理模块、 卡车控制模块交互连接。 交通仿真 模块用于人类驾驶车辆仿真， 该模块由道路网 络、 路径决策、 交通控制、 交通检测、 人类驾驶车 辆控制、 信息可视化以及交通生成七个单元构 成； 编队管理模块用于智 能集卡编队行为仿真， 该模块由车队决策器以及编队管理策略两个单 元构成； 卡车控制模块用于智 能集卡仿真， 该模 块由单车决策器、 控制器以及车辆动力学三个单 元构成。 与现有技术相比， 本发明支持多种编队 驾驶功能验证， 且能评估新型混合交通流背景下 智能集卡编队对交通系统的影 响， 还能对编队管 理策略效益进行评测。 权利要求书4页 说明书8页 附图2页 CN 115374623 A 2022.11.22 CN 115374623 A 1.一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 包括依次连接的交通仿 真模块、 编队管理模块和卡车控制模块， 所述交通仿 真模块与卡车控制模块之间交互连接， 所述交通仿真模块与编队管理模块之间交 互连接； 所述交通仿真模块， 用于人类驾驶车辆仿真， 包括道路网络单元、 路径决策单元、 交通 控制单元、 交通检测单元、 人类驾驶车辆控制单元、 信息可视化单元以及交通生成单元， 所 述道路网络单 元用于生成路网； 所述路径决策 单元用于制定车辆行驶路径； 所述交通控制单 元用于制定交通控制方案； 所述交通检测单 元用于检测交通状态； 所述人类驾驶车辆控制单 元用于控制人类驾驶车辆行为； 所述信息可视化单 元用于显示仿真结果； 所述交通 生成单元用于随机生成混合交通 流； 所述编队管理模块， 用于智能集卡编队行为仿真， 包括车队决策器以及编队管理策略 单元， 所述车队决策器用于决定智能集卡车队模式， 所述道路网络单元、 路径决策单元、 交 通控制单 元、 交通检测单 元分别连接 至车队决策器； 所述编队管理策略单元用于制定智能集卡编队管理策略， 所述编队管理策略单元连接 至交通生成单元； 所述卡车控制模块， 用于智能集卡仿真， 包括依次连接的单车 决策器、 控制器以及车辆 动力学单元， 所述车辆动力学单元与单车决策器之间交互连接， 所述单车决策器用于决定 智能集卡模式， 所述交通检测单 元和车队决策器分别连接 至单车决策器； 所述控制器用于生成横纵向控制命令； 所述车辆动力学单元用于生成车辆对于控制命令的真实响应， 所述车辆动力学单元连 接至信息可视化单 元。 2.根据权利要求1所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述交通生成单元包括人类驾驶车辆生成子单元与智能集卡生成子单元， 所述交通生成单元 连接至卡车控制模块， 所述人类驾驶车辆生成子单元根据交通需求、 车辆类型 组成信息， 对 应生成人类驾驶车流； 所述智能集卡生成子单元用于生成智能集卡车流， 包含单车、 车队以及单车 ‑车队混合 三种生成模式， 所述单 车生成模式指智能集 卡以单车的形式随机生成； 所述车队生成模式指智能集 卡以车队的形式随机生成； 所述单车 ‑车队混合生成模式指一部分智能集卡以单车的形式随机生成， 另一部分智 能集卡以车队的形式随机生成。 3.根据权利要求1所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述车队决策器决定的智能集卡车队模式包括车队保持、 车队合并、 车队拆分、 车队换道以及 车队返回车道五种模式。 4.根据权利要求1所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述编队管理策略包括临时组队和全局协调两种 策略， 所述临时组队策略具体为： 将发生跟 随行为的两 辆智能集 卡临时组队形成车队； 所述全局协调策略具体为： 指根据智能集卡的起点、 终点、 出发时间因素， 预先对智能权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115374623 A 2集卡进行编队。 5.根据权利要求1所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述单车决策器决定的智 能集卡模式包括ACC、 CACC、 返回车道、 自动换道、 手动换道五种模 式。 6.根据权利要求1所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述控制器包括纵向控制器和横向控制器， 所述纵向控制器用于生成智能集卡纵向控制指 令， 包括上层控制器和底层控制器， 所述上层控制器包括第一控制 子单元和第二控制 子单 元， 所述第一控制子单元用于生成控制智能集卡车队首车自由巡航以及跟车驾驶模式的控 制指令； 所述第二控制子单 元用于生成控制智能集 卡车队跟驰车跟车间距的控制指令； 所述底层控制器根据第 一控制子单元和第 二控制子单元生成的控制指令， 对应生成满 足车辆动力学模型需求的控制指令； 所述横向控制器用于生成智能集 卡横向控制指令 。 7.根据权利要求6所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述第一控制子单元采用IID M模型， 所述第二控制子单元采用MPC纵向控制系统， 包括对应的 系统动态、 成本函数以及控制约束。 8.根据权利要求7所述的一种智能集装箱卡车编队驾驶仿真平台系统， 其特征在于， 所 述MPC纵向控制系统的系统动态具体包括： 状态向量ξlon＝[dl‑vihi‑s0,vl‑vi‑aihi]和控制向量ulon＝[ac]， 其中， dl为车队中当前集 卡与车队头车的车头间距， s0为安全距离， vl为车队头车速度， ac为加速度控制命 令， vi、 ai和 hi分别为第i辆集 卡的速度、 加速度与车头间距； 所述MPC纵向控制系统的系统动态方程公式为： 其中， 为t+1步时的状态向量， 为第t步时的控制向量， At、 Bt和Ct分别为第t步时 的状态系数矩阵、 控制系数矩阵和常数矩阵， 为期望加速度阶跃响应时间， dt为控制步 长， al为车队头车的加速度； 所述MPC纵向控制系统的成本函数 具体为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115374623 A 3