用于在沿路线的任务中控制车辆的方法

文档序号:214448 发布日期:2021-11-05 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 用于在沿路线的任务中控制车辆的方法 (Method for controlling a vehicle during a mission along a route ) 是由 乔纳斯·赫尔格伦 穆罕默德·曼尤乌尔·伊斯兰 于 2019-03-22 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于在沿路线的任务中控制车辆(V1至V3)的方法,该方法包括:-选择至少两个进度控制值集合(u,tw),每一个值集合包括用于至少一个车辆的进度控制参数的相应值(u1,u2,u3,tw),其中,每一个进度控制参数值影响相应车辆的进度速率;-如果所述至少一个车辆是基于相应的所选择的进度控制值集合(u,tw)来控制的,则针对所选择的进度控制值集合中的每一个进度控制值集合,确定相应的车辆分布(SoBfut),使得每一个进度控制值集合与相应的车辆分布(SoBfut)相关;-至少部分地基于所述分布(SOBfut)的确定,从所选择的进度控制值集合中识别出用于控制所述至少一个车辆的进度控制值集合(u,tw),以及-根据所识别出的进度控制值集合(u)来控制所述至少一个车辆(V1至V3)。(The invention relates to a method for controlling a vehicle (V1-V3) in a mission along a route, the method comprising: -selecting at least two sets of progress control values (u, tw), each set comprising a respective value (u1, u2, u3, tw) of a progress control parameter for at least one vehicle, wherein each progress control parameter value affects the progress rate of the respective vehicle; -if the at least one vehicle is controlled based on the respective selected set of progress control values (u, tw), determining, for each one of the selected set of progress control values, a respective vehicle distribution (SoBfut) such that each set of progress control values is related to the respective vehicle distribution (SoBfut); -identifying a set of progress control values (u, tw) for controlling the at least one vehicle from the selected set of progress control values at least partly based on the determination of the distribution (SOBfut), and-controlling the at least one vehicle (V1-V3) according to the identified set of progress control values (u).)

用于在沿路线的任务中控制车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在沿路线的任务中控制车辆的方法。本发明还涉及一种计算机程序、一种计算机可读介质、一种控制单元和一种车辆。

本发明可以应用于重型车辆,例如卡车和公共汽车。尽管将针对卡车描述本发明,但本发明不限于这种特定类型的车辆,而是也可以用于其他车辆类型,例如运货车和轿车。

背景技术

多个车辆可以被布置成承担沿路线的任务。重型车队的常见设置是循环任务。由此可能出现的问题是:随着时间的推移,车辆之间的间隙可能会出现不平衡。这进而可能产生进一步的问题,例如在用于车辆的加油站或充电站处排队。这可能降低车队的生产率。

US2017205814描述了在道路建设过程期间管理两个地点之间的材料运输。该文献提到了确定某些运输车辆之间的相对时间,并指导一个或多个车辆的控制以确保车辆之间的适当间距。

然而,在处于任务中的车队内,必须解决的问题是:修复与期望的间隙不同的两个车辆之间的间隙的控制动作可能导致车队中的另一个间隙与期望的间隙的差异增加。例如,如果增加第一车辆的速度以增加与第一车辆后方的第二车辆的间隙,则第一车辆与第一车辆前方的第三车辆之间的间隙可能变得过小。

发明内容

本发明的一个目的是减少车辆在沿路线的任务中的生产率的损失。本发明的另一个目的是提供一种在沿路线的任务中获得或确保车辆之间的期望间隙的方法。

使用根据权利要求1的方法来达到该目的。因此,本发明提供了一种用于在沿路线的任务中控制车辆的方法,所述方法包括:

-选择至少两个进度控制值集合,每一个值集合包括用于至少一个车辆的进度控制参数的相应值,其中,每一个进度控制参数值影响相应车辆的进度速率,

-如果所述至少一个车辆是基于相应的所选择的进度控制值集合来控制的,则针对所选择的进度控制值集合中的每一个进度控制值集合,确定相应的车辆分布,使得每一个进度控制值集合与相应的车辆分布相关,

-至少部分地基于对所述分布的确定,从所选择的进度控制值集合中识别出用于控制所述至少一个车辆的进度控制值集合,以及

-根据识别出的进度控制值集合来控制所述至少一个车辆。

该方法可以包括在任何所述方法步骤之前控制所有车辆沿路线行驶。由于车辆在沿路线的任务中,所以车辆可以被称为执行沿路线的任务。因此,车辆可以具有相同的职责或类似的职责。这种职责可以涉及沿路线从起点位置行驶到终点位置。该职责还可以涉及在沿路线的一个或多个地点处停车,用于进行诸如装载或卸载的动作。加油或充电也可以被包括在职责中。终点位置和起点位置相同的任务可以被称为循环任务。可以允许车辆从起点位置出发,在时间上分开。这种分开可以遵循预定的时间表。该分开可以包括车辆启动之间的预定时间间隔。两次连续的车辆启动中的每一次启动之间的启动时间间隔可以相同。

应当注意,由于每一个进度控制值集合包括用于至少一个车辆的进度控制参数的相应值,所以在每一个值集合中存在至少一个值。如下例示,在一些实施例中,所述集合可以仅包括一个值。此外,在这样的实施例中,每一个值集合可以包括仅用于一个车辆的进度控制参数的相应值。

通过影响相应车辆的进度速率,每一个进度控制参数值与相应车辆的进度速率相关。

如下例示,在一些实施例中,在每一个进度控制值集合中,每一个进度控制参数值表示相应车辆的停止状态的时间间隔值。因此,一个或多个时间间隔可以为零。因此,在本文中,零停止时间间隔也被视为影响相应车辆的进度速率的进度控制参数值。

在该方法中,可以选择多个进度控制值集合。所选择的进度控制值集合可以彼此不同。每一个进度控制值集合可以与任何其他进度控制值集合不同。每一个进度控制值集合可以与相应的车辆分布相关。

该方法可以涉及确定车辆沿路线的位置。因此,确定相应的车辆分布可以取决于所确定出的车辆位置。在一些实施例中,该方法可以涉及确定车辆的速度。在一些实施例中,该方法可以涉及确定沿路线的车辆之间的时间间隙。因此,确定相应的车辆分布可以取决于所确定出的时间间隙。

识别用于控制所述至少一个车辆的进度控制值集合可以涉及对与进度控制值集合相关的分布进行比较以及至少部分地基于对所述分布的比较来从所选择的进度控制值集合中识别出用于控制至少一个车辆的进度控制值集合。对与进度控制值集合相关的分布进行比较可以包括将所述分布与基准分布或期望分布进行比较。对所述分布进行比较可以涉及将这些分布相互比较。将所述分布相互比较可以包括将这些分布与基准分布或期望分布进行比较。

该方法提供了一种解决车辆分布不平衡问题的整体方法,其允许立即解决整个车队的问题。而且,本发明允许在沿路线的任务中获得车辆之间的期望间隙,即使在存在相对大量车辆的情况下也是如此。因此,本发明提供了一种用于在沿路线的任务中获得车辆之间的期望间距的有效的方法。因此,能够避免车辆排队,从而减少车辆生产率的损失。应当注意,在本文中,取决于实施例,两个车辆之间的间隙可以是时间间隙或空间间隙。空间间隙可以是沿路线的距离。

优选地,所确定出的分布中的至少一个分布处于未来时间点。因此,确定相应的车辆分布可以包括:针对每一个所选择的进度控制值集合来确定相应的车辆分布,该分布中的至少一个分布处于未来时间点。因此,进度控制变量集合中的至少一个进度控制变量集合可以与未来时间点的相应的车辆分布相关。如上所述,并且如下面所例示的,在一些实施例中,在每一个进度控制值集合中,每一个进度控制参数值表示相应车辆的停止状态的时间间隔值,因此,一个或多个时间间隔可以是零。因此,确定相应的车辆分布可以包括:针对包括表示零停止时间间隔的进度控制参数值的任何的所选择的进度控制值集合来确定在当前时间点的相应的车辆分布。

优选地,确定相应的车辆分布包括:如果至少一个车辆是基于所选择的进度控制值集合中的至少一个进度控制值集合来控制的,则确定该车辆从第一时间点到未来时间点的分布。因此,可以基于相同的时间间隔来计算均从相应的所选择的进度控制值集合获得的车辆分布,并且容易地将其相互比较。因此,确定相应的车辆分布可以涉及从第一时间点到未来时间点的车辆移动的相应模拟。然而,应当注意,在一些实施例中,如下例示,从第一时间点到未来时间点的时间间隔可以在不同的车辆分布确定之间是不同的。而且,所述车辆分布确定中的一个或多个可以涉及从第一时间点到未来时间点的零时间间隔,例如存在零停止时间间隔的情况,如上文所例示的。

优选地,选择至少两个进度控制值集合并且针对每一个所选择的进度控制值集合确定相应的车辆分布包括:选择进度控制值集合;如果至少一个车辆是基于选择的进度控制值集合来控制的,则确定车辆分布;以及将进度控制值集合选择和所述车辆分布确定重复至少一次。优选地,当重复进行进度控制值集合选择和所述车辆分布确定时,在进度控制值集合选择中选择不同的进度控制值集合。

由此,通过重复,单个计算单元可以用于进度控制值集合的选择以及相应的车辆分布的确定。然而,在一些实施例中,可以在并行处理中选择多个进度控制值集合。而且,在一些实施例中,针对每一个所选择的进度控制值集合,所述车辆分布确定可以在并行过程中完成。

重复进度控制值集合选择和所述车辆分布确定优选包括:多次重复进度控制值集合选择和所述车辆分布确定。进度控制值集合选择和所述车辆分布确定可以重复预定次数。优选地,每一次重复都用新选择的进度控制值集合进行。这样的新选择可以涉及进度控制值集合的至少一个值的一个或多个变化。

在一些实施例中,进度控制值集合是速度值集合,每一个速度值集合包括用于至少一个车辆、优选是多于一个车辆的相应速度值。由此,可以获得多个速度值集合。所选择的速度值集合可以彼此不同。每一个速度值集合可以与任何其他速度值集合不同。确定相应的车辆分布可以包括:针对每一个所选择的速度值集合确定相应的车辆分布,即,处于未来时间点的至少一个分布、优选是所有分布。因此,每一个速度值集合可以与在未来时间点的相应的车辆分布相关。因此,提供了一种解决车辆分布不平衡问题的整体方法,其允许立即解决整个车队的问题。

优选地,每一个速度值集合包括用于所有车辆的相应速度值。因此,可以有助于对整个车队的有效控制。

优选地,每一个速度值集合的速度值中的一个、一些或全部速度值是速度变化值。因此,可以选择一个或多个车辆的基准目标速度的变化。这种基准目标速度可以取决于沿路线的位置。因此,以速度值集合调节的基准目标速度也可以取决于位置。因此,在确定相应分布期间,从第一时间点到未来时间点的一个或多个车辆的速度可能改变。

在一些实施例中,相应的速度值集合的速度值中的一个、一些或全部速度值是绝对速度值。这种绝对值可以不同于相应的基准目标速度,或者表示已改变的基准目标速度。在一些实施例中,每一个速度值集合是控制向量,该控制向量针对每一个车辆指示没有速度变化的状态、具有正速度变化的状态或具有负速度变化的状态。这种控制向量可以乘以单位速度变化值。单位速度变化值可以是预定的。如下例示,单位速度变化值可以取决于沿路线的位置。因此,可以提供简单的“近似二进制”的速度值集合。单位速度值与控制向量的分离使得车辆控制方法的实施例的调节变得容易。

如所提出的,该方法可以涉及针对每一个车辆确定相应的基准目标速度。相应的基准目标速度可以取决于沿路线的位置。在沿路线的任何给定位置处,所有车辆的基准目标速度可以相同。控制车辆的速度所根据的识别出的速度值集合可以形成或用于形成车辆的调节过的基准目标速度。然而,在一些实施例中,基准目标速度可以与沿路线的位置无关。

所选择的速度值集合中的速度值可以取决于车辆的沿路线的相应位置。然而,在一些实施例中,所选择的速度值集合中的速度值可以与车辆的沿路线的相应位置无关。

在相应速度值集合的速度值中的一个、一些或全部速度值是速度变化值的情况下,相应速度变化值可以取决于相应车辆的位置,例如,在选择速度值集合时。然而,即使相应速度变化值可以取决于相应车辆的位置,在选择速度值集合时,速度变化值也可以在用于确定车辆的相应未来分布的整个模拟中保持恒定。然而,在一些实施例中,速度变化值可以在模拟期间根据车辆位置而改变。

在一些实施例中,在每一个进度控制值集合中,每一个进度控制参数值表示相应车辆的停止状态的时间间隔值。因此,每一个进度控制值集合可以指示所述至少一个车辆是否将进入限时停止状态。这种停止状态可以受到车辆等候预定时间段的影响。这种等候可以在沿路线的指定等候区完成。

在一些实施例中,仅为一个车辆选择进度控制值集合。因此,每一个进度控制值集合可以包括仅一个值。因此,在这样的实施例中,可以提供一种用于在沿路线的任务中控制车辆的方法,该方法包括:

-选择用于一个车辆的进度控制参数的至少两个值,其中,每一个进度控制参数值影响所述车辆的进度速率,

-如果所述车辆是基于相应的所选择的进度控制参数值来控制的,则针对每一个所选择的进度控制参数值,确定相应的车辆分布,使得每一个进度控制参数值与相应的车辆分布相关,

-至少部分地基于对所述分布的确定,从所选择的值中识别出用于控制所述车辆的进度控制参数值,以及

-根据识别出的进度控制参数值来控制所述车辆。

该方法可以在所述至少一个车辆中的一个车辆接近沿路线的指定等候区时执行。然后可以根据识别出的进度控制参数值来控制车辆。这种控制可以涉及在等候区停车并等候指定量的时间。取决于识别出的进度控制参数值,例如,在识别出的进度控制参数值表示零停止时间间隔的情况下,这种控制可以涉及不停车地通过等候区。

进度控制值集合中的一个进度控制值集合可以包括表示相应车辆的零停止时间间隔(即,未停止)的进度控制参数值,并且剩余的至少一个进度控制值集合可以均包括表示在相应的预定时间间隔期间的停止状态的进度控制参数值。在一些实施例中,选择三个或更多个进度控制值集合,其中,在剩余的至少两个进度控制值集合中,时间间隔在不同的进度控制值集合之间是不同的。因此,可以选择具有表示零等候时间的仅一个值的进度控制值集合,并且可以选择多个附加的进度控制值集合,每一个附加的进度控制值集合中具有表示相应的正等候时间的仅一个值,其中等候时间彼此不同。在一些实施例中,选择仅两个进度控制值集合,其均具有仅一个值。因此,一个值可以表示预定时间间隔期间的停止状态,并且另一个值可以表示零停止时间间隔,即,没有停止状态。在其他实施例中,选择多于两个的进度控制值集合,其均具有仅一个值。因此,一个值可以表示非停止状态,并且其余值可以表示在相应预定时间间隔期间的停止状态,其中时间间隔彼此不同。

优选地,识别用于控制至少一个车辆的进度控制值集合包括:部分地基于所述至少一个车辆的相应停止时间间隔,从所选择的进度控制值集合中识别出进度控制值集合。因此,不仅可以考虑获得车辆的期望分布的目的,而且还可以考虑将由于车辆停止状态引起的生产率损失保持在较低水平。即,可以在朝向车辆的期望分布移动与最小化由于车辆停止状态引起的生产率损失之间获得平衡。

优选地,该方法包括确定车辆的沿路线的期望分布。该期望分布可以是沿路线的期望空间分布和/或期望时间分布。在一些实施例中,识别用于控制所述至少一个车辆的进度控制值集合包括:识别表示与该期望分布的最小偏差的车辆分布以及识别与所识别出的表示与期望分布的最小偏差的分布相关的进度控制值集合。车辆的期望分布可以是车辆之间的间隙(例如,时间间隙和/或空间间隙)相等的分布。然而,在一些实施例中,车辆的期望分布可以是车辆之间的一些或全部间隙不相等的分布。因此,确定相应的车辆分布优选包括确定相应的车辆与期望分布的偏差。优选地,确定相应的车辆分布包括确定相应的平衡状态,该平衡状态指示作为相应的速度值集合的函数的相应的车辆与期望分布的偏差。如所提出的,至少一个或多个分布可以处于未来时间点。对于这种分布,确定出的相应平衡状态可以被称为未来平衡状态。例如,确定相应的未来平衡状态可以包括:确定相应的在未来时间点的沿路线的车辆分布,并且将确定出的车辆分布与期望分布进行比较。优选地,确定相应平衡状态包括:计算相应的平衡状态值,并且识别用于控制所述至少一个车辆的进度控制值集合包括:识别平衡状态值,该平衡状态值表示与车辆之间的间隙相等的分布的最小偏差。如上所述,两个车辆之间的间隙可以是时间间隙或空间间隙。

因此,平衡状态是使对所选择的速度值集合的结果的比较变得容易的参数。例如,该比较可以简单地涉及计算平衡状态的最小值。平衡状态可以以多种方式计算,例如,作为车队中的车辆间隙的标准偏差,或车队中的最大车辆间隙与最小车辆间隙之间的差值。作为另一个替代方案,平衡状态可以被计算为车辆之间的最小间隙。

在每一个进度控制值集合的情况下,每一个进度控制参数值表示相应车辆的停止状态的时间间隔值,识别用于控制至少一个车辆的进度控制值集合可以包括:识别使取决于与期望分布的偏差和停止时间的函数为最小值的进度控制值集合。通过使所述函数为最小值,可以实现一种在朝向车辆的期望分布移动与最小化由于车辆停止状态而引起的生产率损失之间提供平衡的特别有效的方式。

在一些实施例中,所述任务是循环任务。因此,本发明的优点将特别突出。循环任务可以使得车辆在从起点位置行驶到终点位置时不会通过同一位置两次。然而,循环任务也可以涉及当从起点位置行驶到终点位置时在同一条道路或街道上行驶两次,例如,在相反的方向上。在一些实施例中,所述任务可以是非循环的,即,从起点位置到与起点位置不同的终点位置的任务。

优选地,该方法包括在预定时间间隔之后重复以下步骤:选择进度控制值集合;确定相应的车辆分布;识别用于控制所述至少一个车辆的进度控制值集合;以及根据识别出的进度控制值集合来控制所述至少一个车辆。因此,可以重复地校正与车辆的期望分布的偏差。

还可以通过根据权利要求23所述的计算机程序、根据权利要求24所述的计算机可读介质、根据权利要求25所述的一个控制单元或一组控制单元或根据权利要求26所述的车辆来达到目的。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其他优点和有利特征。

附图说明

参考附图,下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。

在附图中:

图1是处于循环任务中的三个车辆的示意图。

图2是描绘了根据本发明的实施例的方法中的步骤的图。

图3示出了两对图,每对图描绘了图1中的车辆位置和车辆之间的间隙。

图4是描绘了根据本发明的一般实施例的方法中的步骤的图。

图5是描绘了根据本发明的替代实施例的方法中的步骤的图。

图6是用于解释在图5的方法中使用的某些参数的图。

图7示出了使用参考图5和图6描述的方法的、在模拟中的作为时间函数的参数的图。

具体实施方式

图1示意性地描绘了处于循环任务中的重型车辆V1、V2、V3的车队。在该示例中,车辆是卡车的形式。然而,车辆可以是适合特定任务的任何类型。例如,车辆可以是运货车、公共汽车、矿用卡车或轿车。在该示例中,在车队中有三个车辆,但原则上在车队中可以有任何数量的车辆。

循环任务涉及在路线R上从起点和终点位置S/E行驶到一个或多个动作位置,然后回到起点和终点位置S/E,在该示例中,所述一个或多个动作位置是在分开的地点处的三个动作位置wp1、wp2、wp3(在本文中也被称为路点)。该路线可以在任何类型的环境中,例如城市、农村或采矿。车辆从起点和终点位置S/E经由动作位置wp1、wp2、wp3并返回到起点和终点位置S/E的移动在本文中被称为循环。

该任务可以涉及在每一个动作位置wp1至wp3处的一项或多项活动,例如货物或人员的交付或拾取。应当理解,该任务可以涉及任何数量的动作位置。该任务还可以涉及在起点和终点位置S/E处的一项或多项活动,例如为车辆加油和/或为车辆的电池充电。

在替代实施例中,与循环相反,该任务可以从起点位置延伸到在与起点位置不同的位置处的终点位置。

控制单元CU被布置成执行根据本发明的方法的实施例的步骤。该控制单元可以是用于控制车队的控制中心的一部分。控制单元CU被布置成与车辆V1至V3中的每一个车辆进行无线通信。

控制单元CU可以被布置成从车辆接收信息,例如关于车辆的位置和速度的信息。该控制单元还可以被布置成向车辆发送控制命令。在一些实施例中,这些车辆是无人驾驶的,并且车辆中的控制装置(未示出)可以被布置成从控制单元CU读取控制命令,该控制装置被布置成控制车辆的操作装置(例如发动机、电动机、制动器和转向装置)。在其他实施例中,这些车辆可以被布置成向车辆的驾驶员显示来自控制单元CU的控制命令。

在一些实施例中,控制单元CU可以位于车辆之一上,或者该控制单元CU的多个部分可以分布在多个车辆上。

应当理解,控制单元CU包括计算机。还应当理解,控制单元CU可以被布置成通过计算机程序来执行根据本发明的方法的实施例。

车辆沿路线R的分布在本文中也被称为车辆的平衡状态SoB。平衡状态可以被定义为两个相继的车辆之间的最大间隙与两个相继的车辆之间的最小间隙之间的差值。即

(1)SoB(t)=max(gap(t))–min(gap(t))

优选地,这些间隙是时间间隙。然而,替代地,这些间隙也可能是空间间隙,例如,沿路线R的距离。

还参考图2,根据本发明的方法的实施例包括确定S1这些车辆沿路线R的期望分布。在实施例中,该期望分布是车辆之间的间隙相等的分布。

确定S2车辆沿路线R的位置posi(t)。车辆的速度可以被确定或设定成基准目标速度vref。基准目标速度可以是预定的。相应的基准目标速度可以取决于沿路线的位置。对于沿路线的任何给定位置,所有车辆的基准目标速度可以相同。因此,在任何给定时刻,基准目标速度可能在车辆之间存在差异。

从所确定的车辆位置posi(t)中,建立S3与所述期望车辆分布的偏差。换言之,由上述等式(1)确定平衡状态SoB(t)。在图1的示例中,车辆V1、V2之间的间隙过小,并且该间隙是等式(1)中的最小间隙。

作为减少与该期望车辆分布的偏差的第一步骤,选择S4速度值集合u形式的进度控制值集合。该速度值集合包括多个车辆的相应速度值,优选是所有车辆的相应速度值。因此,相应速度值影响相应车辆的进度速率。速度值中的至少一个速度值或一些速度值是与相应车辆的所确定或所设定的速度(例如,基准目标速度vref)不同的速度变化值或绝对速度值。在本示例中,该速度值集合是控制向量u,该控制向量u针对每一个车辆V1至V3指示没有速度变化的状态0、具有正速度变化的状态1或者具有负速度变化的状态-1。

作为由速度值集合u的相应速度值给出的相应速度变化的结果,相应车辆的位置可以被表示为

(2)posi(tfut)=posi(t)+dt·(vref(t)+εi)

其中,vref是车辆的基准目标速度。在该示例中,对于沿路线R的任何给定位置,所有车辆的基准目标速度都是相同的。术语εi是通过将速度值集合的相应速度值ui乘以单位速度变化值dvmax而给出的速度变化。单位速度变化值dvmax可以是预定的。应当注意,单位速度变化值可以取决于沿路线的位置。单位速度变化值dvmax可以是基准目标速度vref的最大允许变化。速度变化εi可以被视为“干扰”速度偏差。速度变化εi的目的是减少间隙不平衡SoB。在未来平衡状态被计算为车辆之间的最小间隙的情况下,减少间隙不平衡可以涉及增加最小间隙。因此,速度变化向量可以被确定为

(3)ε=dvmax·u

其中,u中的每一个值u1、u2、u3是-1、0或1。

基于车辆的位置posi(t),如果基于所选择的速度值集合u来控制车辆,则在未来时间点t+dt确定S5车辆分布SoBfut。这可以按如下等式完成:

(4)SoBfut=SoB(tfut)=max(gap(tfut))-min(gap(tfut))

其中

(5)gapi(t+dt)=|posi+1(tfut)-posi(tfut)|

(6)tfut=t+dt

因此,如果基于所选择的速度值集合u来控制多个车辆,则确定车辆V1至V3的分布SoBfut可以包括确定从第一时间点t到未来时间点t+dt的车辆分布。由此,可以确定在未来时间点t+dt的车辆与期望分布的偏差。

图3在上面的两个图中示出了车辆均匀定位的示例。结果是间隙相等,并且平衡状态SoB低或为零。在下面两个图中的示例中,间隙不是均匀分布的,结果是平衡状态SoB的值相对高。该方法使用速度值集合u来评估控制动作的未来结果。

将选择S4速度值集合u和以所选择的速度值集合来确定车辆的未来分布SoBfut的步骤重复S6多次X。在每次重复时,进行不同速度值集合u的选择,从而导致不同的未来分布SoBfut。重复的次数X可以是预定的。

由此,获得多个速度值集合u,每一个速度值集合u都与未来时间点t+dt的相应的车辆分布SoBfut相关。将与速度值集合u相关的未来分布SoBfut相互比较。识别未来平衡状态值minSoBfut,该未来平衡状态值minSoBfut表示与车辆之间的间隙相等的分布的最小偏差。这是在根据上述等式(4)计算时具有最低值的未来平衡状态。识别与未来平衡状态值minSoBfut相关的速度值集合u以用于控制车辆的速度,该未来平衡状态值值minSoBfut表示与车辆之间的间隙相等的分布的最小偏差。然后根据识别出的速度值集合u来控制S7车辆V1至V3的速度。

在上述示例中,对于速度值集合u存在有限数量的可能组合。在初始速度值集合选择S4中以及在选择速度值集合u的每次重复S6中,可以选择这些组合中的一个。当所有组合已经被用于相应的平衡状态SoB确定时,可以终止重复S6。在替代实施例中,可以在每次重复时在初始速度值集合选择S4中随机选择速度值集合u。

可以在合适的时间间隔内重复用于识别速度值集合u以控制车辆减少分布不平衡的方法,该时间间隔可以是预定的,例如每隔1至10分钟。

以上示例包括重复速度值集合选择和车辆分布确定。然而,在一些实施例中,可以在并行过程中选择多个速度值集合。而且,在一些实施例中,可以在并行过程中完成对于每一个所选择的速度值集合的未来车辆分布确定。

参考图4,将描述本发明的一般实施例。一种用于在沿路线的任务中控制车辆V1至V3(图1)的方法,包括以下步骤:确定S2沿路线的车辆的位置。选择S4多个进度控制变量集合,每一个进度控制变量集合包括与多个车辆中的相应车辆的进度速率相关的相应进度控制变量值,其中,所选择的进度控制变量集合彼此不同。该方法还包括:如果多个车辆是基于相应的所选择的进度控制变量集合来控制的,则针对每一个所选择的进度控制变量集合,基于所确定出的车辆位置来确定S5在未来时间点的相应的车辆分布,以便获得多个进度控制变量集合,每一个进度控制变量集合与在未来时间点的相应的车辆分布相关。应当注意,选择进度控制变量集合的步骤S4不一定必须在开始针对每一个所选择的进度控制变量集合确定相应的车辆分布的步骤S5之前完成。对与进度控制变量集合相关的分布进行比较,并且根据基于该比较而识别出的进度控制变量集合来控制S7车辆的进度。

参考图5。在本发明的另一个实施例中,背景类似于参考图1至图3描述的实施例的背景。因此,如图1所描绘,重型车辆V1、V2、V3的车队处于循环任务中,其涉及在路线R上从起点和终点位置S/E行驶到三个动作位置wp1、wp2、wp3,然后回到起点和终点位置S/E。控制单元CU被布置成执行根据本发明的另一个实施例的方法的步骤,该控制单元被布置成与车辆V1至V3中的每一个车辆进行无线通信。控制单元CU被布置成从车辆接收信息,例如,关于车辆的位置和速度的信息,并且该控制单元被布置成向车辆发送控制命令。

类似于图1至图3中的实施例,平衡状态SoB(t)(即,与期望车辆分布的偏差)被定义为两个相继的车辆之间的最大间隙与两个相继的车辆之间的最小间隙之间的差值,即,如上述等式(1)所表达的那样。优选地,该间隙是时间间隙。

如图5可见,该方法包括确定S1沿路线R的车辆的期望分布,即,车辆之间的间隙相等的分布。此外,确定S2沿路线R的车辆的位置posi(t)。

如图1所描绘的,第三车辆V3正在接近第三动作位置wp3。第三动作位置包括等候区。于是,执行以下步骤:

选择S4多个进度控制变量集合。在本实施例中,每一个进度控制值集合仅包括一个值,本文中被称为进度控制参数值。该进度控制参数值代表第三车辆V3的停止状态的时间间隔值tw或者是第三车辆V3的停止状态的时间间隔值tw。由此,该进度控制值集合指示了第三车辆V3在后续的车辆分布确定中是否将进入限时停止状态。该值还指示停止状态的持续时间tw。这种停止状态可以通过车辆等候了所述持续时间tw来实现。这种等候可以在等候区wp3中进行。在该示例中,所选择的进度控制参数值tw为0、1、2、4、8、16和32秒。

还参考图6,用于本文中所使用的术语的示例。活动任务时间tnw被理解为第三车辆V3处于任务中且不被控制成等候所持续的时间。如果车辆不被控制成等候,则活动任务时间tnw等于实际任务时间tmiss。在时间点twp3控制第三车辆V3等候时间间隔tw的结果由图6中的虚线指示。无等候循环时间tendexp是活动任务时间tnw的期望最大值,即,当车辆不被控制成等候时的第三车辆V3的循环时间。

如果所述第三车辆V3是基于相应的所选择的进度控制参数值tw来控制的,则基于车辆V1至V3的位置,针对每一个所选择的进度控制参数值tnw来确定S5相应的车辆分布,使得每一个进度控制参数值tw与相应的车辆V1至V3的分布相关。

每一个车辆分布被定义为未来平衡状态SoBfut。相应的分布可以是具有可以表示部分车辆之间的间隙的值的向量。每一个分布可以以相应的平衡状态的形式转化为标量值。在该示例中,未来平衡状态被定义如下:

(7)SoBfut=SoB(t+tw)=max(gap(t+tw))-min(gap(t+tw))

其中,间隙是一个向量,其元素被定义为

其中,tnws是升序的排序向量,其包括车辆V1至V3的活动任务时间tnw

因此,如果多个车辆是基于所选择的进度控制参数值tw来控制的,则确定车辆V1至V3的分布SoBfut可以包括确定车辆从第一时间点t到未来时间点t+tw的分布。如上所述,所选择的进度控制参数值tw中的一个是零、0,因此,基于该进度控制参数值,车辆分布是第一时间点或当前时间的车辆分布。

由此,获得了多个进度控制参数值,每一个进度控制参数值都与未来时间点t+tw的相应的车辆分布SoBfut相关。在考虑相应的停止时间的同时,将与进度控制参数值相关的分布SoBfut相互比较。更具体地,该方法包括识别S601用于控制第三车辆V3的进度控制参数值。该进度控制参数值部分地基于对这些分布的比较且部分地基于第三车辆V3的相应停止时间间隔来识别。

更具体地,识别使取决于与期望分布的偏差和停止时间的函数为最小值的进度控制参数值。通过使所述函数为最小值,在朝向车辆的期望分布移动与使由于第三车辆V3的停止状态而引起的生产率损失为最小值之间提供平衡。

在该示例中,被求最小值的所述函数如下:

(9)cost(tw)=tw+ε(u)

其中

(10)ε(u)=SoBfut·ksob

替代的函数可以如下:

(11)cost(tw)=tw+ε(SoBnw)·SoBfut(tw)·ksob

其中

其中,SoBtar是期望的平衡状态,SoBdevmax是平衡状态的极限,在该极限以下,车辆不被控制成等候,以及

(13)SoBnw=SoB(tw=0)

从这些函数中推断,应当控制第三车辆V3等候相对较短的时间或者根本不等候,其中,平衡状态相对接近于期望的平衡状态。然而,可以控制第三车辆V3等候相对较长时间,其中,平衡状态相对远离期望的平衡状态。

然后根据识别出的进度控制参数值来控制S7第三车辆。

参考图7。该图中的曲线描绘了由发明人之一使用参考图5和图6描述的方法完成的模拟中的参数。该模拟包括三个车辆。可以看出,车辆之间的分布最初很不平衡。大约5分钟后,达到相当好的平衡。在该示例中,所选择的进度控制参数值tw(即,停止时间间隔)与上述示例中的相同,即,0、1、2、4、8、16和32秒。

应当理解,本发明不限于上文所述和附图中所示的实施例;而是,本领域技术人员将认识到,在所附权利要求书的范围内可以做出许多改变和修改。

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