說明性實施例總體上涉及一種用于通過協(xié)作自適應(yīng)巡航控制來減少擁堵的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

交通擁堵經(jīng)常開始于限制地點(諸如，橋梁、隧道和施工地點)，在所述限制地點處，多個行車道合并成單個車道或者駕駛員必須保持行駛在通過狹窄區(qū)域的車道內(nèi)(導(dǎo)致很多駕駛員減速)。雖然有一點擁堵可能是無害的，但是在交通繁忙的時間段前后，這會像滾雪球般擴大為嚴(yán)重的擁堵，導(dǎo)致突然耗費數(shù)小時去自行解決。

已經(jīng)觀察到，利用隨著變化的給定的每英里車輛數(shù)量而不同的每分鐘通過某一點的車輛數(shù)量(車輛流量)，可以以稍微小于每英里的車輛的最大數(shù)量(一輛車接著一輛車的交通(bumpertobumpertraffic))的數(shù)量來實現(xiàn)最佳流量。也就是說，如果存在控制在給定間隔(諸如，一英里)上間隔開的車輛的數(shù)量、將所述數(shù)量限制為最佳數(shù)量或接近最佳數(shù)量并且還控制車輛速度的方式，則交通可繼續(xù)流動，而不會形成所有人都寸步難移的點(停滯的、一輛車接著一輛車的交通)。當(dāng)然，幾乎不可能控制每個駕駛員的駕駛速度并且防止車輛與前方車輛緊密地堆積在一起，使得交通量(就每英里的車輛數(shù)量而言)超過優(yōu)化點。

一種控制車輛流量的嘗試包括在特定地點處安裝交通信號燈或其它交通控制裝置。這需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施，在某些地點處(例如，通過使每個車輛停車一秒或兩秒)而不必要地使交通減慢以優(yōu)化其它地點處的車輛流量，并且會導(dǎo)致公眾對這些控制裝置的煩惱，這些控制裝置實際上可提供一些優(yōu)點，但是被公眾認(rèn)為是麻煩的和不必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一說明性實施例中，一種系統(tǒng)包括處理器，所述處理器被配置為確定路段上的交通密度。所述處理器還被配置為：基于從離開所述路段的多個車輛接收的交通密度和行駛特性數(shù)據(jù)，對交通參數(shù)建立模型，以使所述路段上的交通流量最大化。所述處理器還被配置為：使用所述模型確定將提高交通流量的對交通的改變；向車輛發(fā)送控制指令，以根據(jù)所述改變來控制所述車輛。

在第二說明性實施例中，一種系統(tǒng)包括處理器，所述處理器被配置為：無線地接收速度相對于密度的曲線，所述曲線表示在給定密度處的用于使交通流量最大化的最佳車輛速度。所述處理器還被配置為：將密度值轉(zhuǎn)換為車距值；針對由車輛傳感器測量的可用于車輛的當(dāng)前車距，基于所述速度相對于密度的曲線來控制車輛速度以匹配速度值。

在第三說明性實施例中，一種系統(tǒng)包括處理器，所述處理器被配置為確定路段上的交通密度。所述處理器還被配置為：基于從離開所述路段的多個車輛接收的交通密度和行駛特性數(shù)據(jù)對最佳交通參數(shù)建立模型，以使所述路段上的交通流量最大化。所述處理器還被配置為：使用所述模型確定速度相對于密度的曲線，所述曲線將使交通流量最大化；將所述速度相對于密度的曲線發(fā)送給進(jìn)入所述路段的車輛。

附圖說明

圖1示出說明性的車輛計算系統(tǒng)；

圖2a示出說明性的交通流量數(shù)據(jù)圖表；

圖2b示出基于人類駕駛員行為的振蕩的交通模式的效果；

圖3示出協(xié)作自適應(yīng)巡航控制實現(xiàn)的說明性示例；

圖4示出協(xié)作自適應(yīng)巡航控制實現(xiàn)的另一說明性示例；

圖5示出使用協(xié)作自適應(yīng)巡航控制來控制交通流量和速度的說明性處理；

圖6示出用于對不能確定協(xié)作自適應(yīng)巡航控制指令的流量模型進(jìn)行更新的更新處理；

圖7示出使用cacc車輛來控制交通流量的說明性處理。

具體實施方式

根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的具體實施例；然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開的實施例僅為本發(fā)明的示例，其可以以各種可替代形式實施。附圖無需按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，此處所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

圖1示出用于車輛31的基于車輛的計算系統(tǒng)(vcs)1的示例框式拓?fù)鋱D。這種基于車輛的計算系統(tǒng)1的示例為由福特汽車公司制造的sync系統(tǒng)。設(shè)置有基于車輛的計算系統(tǒng)的車輛可包含位于車輛中的可視前端界面4。如果所述界面設(shè)置有例如觸摸敏感屏幕，則用戶還能夠與所述界面進(jìn)行交互。在另一說明性實施例中，通過按鈕按壓、具有自動語音識別和語音合成的口語對話系統(tǒng)來進(jìn)行交互。

在圖1所示的說明性實施例1中，處理器3控制基于車輛的計算系統(tǒng)的至少一部分操作。設(shè)置在車輛內(nèi)的處理器允許對命令和例程進(jìn)行車載處理。另外，處理器連接到非持久性存儲器5和持久性存儲器7兩者。在此說明性實施例中，非持久性存儲器是隨機存取存儲器(ram)，持久性存儲器是硬盤驅(qū)動器(hdd)或閃存。一般說來，持久性(非暫時性)存儲器可包括當(dāng)計算機或其它裝置掉電時保持?jǐn)?shù)據(jù)的所有形式的存儲器。這些存儲器包括但不限于：hdd、cd、dvd、磁帶、固態(tài)驅(qū)動器、便攜式usb驅(qū)動器和任何其它適當(dāng)形式的持久性存儲器。

處理器還設(shè)置有允許用戶與處理器進(jìn)行交互的若干不同輸入。在此說明性實施例中，麥克風(fēng)29、輔助輸入25(用于輸入33)、usb輸入23、gps輸入24、屏幕4(可為觸摸屏顯示器)和藍(lán)牙輸入15全部被設(shè)置。還設(shè)置有輸入選擇器51，以允許用戶在各種輸入之間進(jìn)行切換。對于麥克風(fēng)和輔助連接器兩者的輸入在被傳送到處理器之前，由轉(zhuǎn)換器27對所述輸入進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。盡管未示出，但是與vcs進(jìn)行通信的眾多車輛組件和輔助組件可使用車輛網(wǎng)絡(luò)(諸如但不限于can總線)向vcs(或其組件)傳送數(shù)據(jù)并傳送來自vcs(或其組件)的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)的輸出可包括但不限于視覺顯示器4以及揚聲器13或立體聲系統(tǒng)輸出。揚聲器連接到放大器11，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器9從處理器3接收其信號。還可分別沿19和21所示的雙向數(shù)據(jù)流產(chǎn)生到遠(yuǎn)程藍(lán)牙裝置(諸如個人導(dǎo)航裝置(pnd)54)或usb裝置(諸如車輛導(dǎo)航裝置60)的輸出。

在一說明性實施例中，系統(tǒng)1使用藍(lán)牙收發(fā)器15與用戶的移動裝置53(例如，蜂窩電話、智能電話、pda或具有無線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接能力的任何其它裝置)進(jìn)行通信(17)。移動裝置隨后可用于通過例如與蜂窩塔57的通信(55)來與車輛31外部的網(wǎng)絡(luò)61進(jìn)行通信(59)。在一些實施例中，蜂窩塔57可以是wifi接入點。

移動裝置與藍(lán)牙收發(fā)器之間的示例性通信由信號14表示。

可通過按鈕52或類似的輸入來指示將移動裝置53與藍(lán)牙收發(fā)器15進(jìn)行配對或結(jié)合。相應(yīng)地，cpu被指示車載藍(lán)牙收發(fā)器將與移動裝置中的藍(lán)牙收發(fā)器進(jìn)行配對。

可利用例如與移動裝置53關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)計劃、話上數(shù)據(jù)或dtmf音在cpu3與網(wǎng)絡(luò)61之間傳送數(shù)據(jù)。可選地，可期望包括具有天線18的車載調(diào)制解調(diào)器63，以便在cpu3與網(wǎng)絡(luò)61之間通過語音頻帶傳送數(shù)據(jù)(16)。移動裝置53隨后可用于通過例如與蜂窩塔57的通信(55)來與車輛31外部的網(wǎng)絡(luò)61進(jìn)行通信(59)。在一些實施例中，調(diào)制解調(diào)器63可與蜂窩塔57建立通信(20)，以與網(wǎng)絡(luò)61進(jìn)行通信。作為非限制性示例，調(diào)制解調(diào)器63可以是usb蜂窩調(diào)制解調(diào)器，并且通信20可以是蜂窩通信。

在一說明性實施例中，處理器設(shè)置有包括用于與調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用軟件進(jìn)行通信的api的操作系統(tǒng)。調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用軟件可訪問藍(lán)牙收發(fā)器上的嵌入式模塊或固件，以完成與(諸如在移動裝置中發(fā)現(xiàn)的)遠(yuǎn)程藍(lán)牙收發(fā)器的無線通信。藍(lán)牙是ieee802pan(個域網(wǎng))協(xié)議的子集。ieee802lan(局域網(wǎng))協(xié)議包括wifi并與ieee802pan具有相當(dāng)多的交叉功能。兩者都適合于車輛內(nèi)的無線通信?？稍诒绢I(lǐng)域使用的其它通信方式是自由空間光通信(諸如irda)和非標(biāo)準(zhǔn)化消費者ir協(xié)議。

在另一實施例中，移動裝置53包括用于語音頻帶或?qū)拵?shù)據(jù)通信的調(diào)制解調(diào)器。在話上數(shù)據(jù)的實施例中，當(dāng)移動裝置的所有者可在數(shù)據(jù)被傳送的同時通過裝置說話時，可實施已知為頻分復(fù)用的技術(shù)。在其它時間，當(dāng)所有者沒有在使用裝置時，數(shù)據(jù)傳送可使用整個帶寬(在一示例中是300hz至3.4khz)。盡管頻分復(fù)用對于車輛與互聯(lián)網(wǎng)之間的模擬蜂窩通信而言會是常見的并仍在被使用，但其已經(jīng)很大程度上被用于數(shù)字蜂窩通信的碼域多址(cdma)、時域多址(tdma)、空域多址(sdma)的混合體所替代。這些都是ituimt-2000(3g)兼容的標(biāo)準(zhǔn)，為靜止或行走的用戶提供高達(dá)2mbps的數(shù)據(jù)速率，并為在移動的車輛中的用戶提供高達(dá)385kbps的數(shù)據(jù)速率。3g標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在正被imt-advanced(4g)所替代，其中，所述imt-advanced(4g)為車輛中的用戶提供100mbps的數(shù)據(jù)速率，并為靜止的用戶提供1gbps的數(shù)據(jù)速率。如果用戶具有與移動裝置關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)計劃，則所述數(shù)據(jù)計劃可允許寬帶傳輸且所述系統(tǒng)可使用寬得多的帶寬(加速數(shù)據(jù)傳送)。在另一實施例中，移動裝置53被安裝至車輛31的蜂窩通信裝置(未示出)所替代。在另一實施例中，移動裝置(nd)53可以是能夠通過例如(而非限制)802.11g網(wǎng)絡(luò)(即wifi)或wimax網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的無線局域網(wǎng)(lan)裝置。

在一實施例中，傳入數(shù)據(jù)可經(jīng)由話上數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)計劃通過移動裝置，通過車載藍(lán)牙收發(fā)器，并進(jìn)入車輛的內(nèi)部處理器3。例如，在某些臨時數(shù)據(jù)的情況下，數(shù)據(jù)可被存儲在hdd或其它存儲介質(zhì)7上，直至不再需要所述數(shù)據(jù)時為止。

其它的可與車輛進(jìn)行接口連接的源包括：具有例如usb連接56和/或天線58的個人導(dǎo)航裝置54、具有usb62或其它連接的車輛導(dǎo)航裝置60、車載gps裝置24、或者具有與網(wǎng)絡(luò)61的連接能力的遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)(未示出)。usb是一類串行聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中的一種。ieee1394(火線^tm(蘋果)、i.link^tm(索尼)和lynx^tm(德州儀器))、eia(電子工業(yè)協(xié)會)串行協(xié)議、ieee1284(centronics端口)、s/pdif(索尼/飛利浦?jǐn)?shù)字互連格式)和usb-if(usb開發(fā)者論壇)形成了裝置-裝置串行標(biāo)準(zhǔn)的骨干。多數(shù)協(xié)議可針對電通信或光通信來實施。

此外，cpu可與各種其它輔助裝置65進(jìn)行通信。這些裝置可通過無線連接67或有線連接69來連接。輔助裝置65可包括但不限于個人媒體播放器、無線保健裝置、便攜式計算機等。

此外或可選地，可利用例如wifi(ieee803.11)收發(fā)器71將cpu連接到基于車輛的無線路由器73。這可允許cpu在本地路由器73的范圍內(nèi)連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。

除了由位于車輛中的車輛計算系統(tǒng)執(zhí)行示例性處理之外，在某些實施例中，還可由與車輛計算系統(tǒng)通信的計算系統(tǒng)來執(zhí)行示例性處理。這樣的系統(tǒng)可包括但不限于：無線裝置(例如但不限于移動電話)或通過無線裝置連接的遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)(例如但不限于服務(wù)器)。這樣的系統(tǒng)可被統(tǒng)稱為與車輛關(guān)聯(lián)的計算系統(tǒng)(vacs)。在某些實施例中，vacs的特定組件可根據(jù)系統(tǒng)的特定實施而執(zhí)行處理的特定部分。通過示例而并非限制的方式，如果處理具有與配對的無線裝置進(jìn)行發(fā)送或者接收信息的步驟，則很可能無線裝置不執(zhí)行該處理，這是因為無線裝置不會與自身進(jìn)行信息的“發(fā)送和接收”。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解何時不適合對給定解決方案應(yīng)用特定的vacs。

在此處討論的每個說明性實施例中，示出了可由計算系統(tǒng)執(zhí)行的處理的示例性、非限制性的示例。針對每個處理，出于執(zhí)行處理的限制性目的，執(zhí)行處理的計算系統(tǒng)可被配置為用于執(zhí)行處理的專用處理器。所有處理不需要全部被執(zhí)行，并且被理解為可被執(zhí)行以實現(xiàn)發(fā)明的要素的處理類型的示例?？筛鶕?jù)需要添加額外的步驟或者從示例性處理中移除額外的步驟。

問題可因車道封閉、行駛通過隧道或跨越橋梁等所引起的對交通流量的限制而出現(xiàn)。例如，在曼哈頓，每個工作日有近兩百萬車輛進(jìn)入和離開該島。而且，主要運輸路線i-95每天可運載幾十萬輛車輛。由于大多數(shù)或所有此類交通跨越橋梁和隧道，所以在這些堵塞點(choke-point)必須保持流動，否則會發(fā)生可能所有交通停止很長距離的堵塞(backup)。

說明性示例提供一種利用車輛的協(xié)作自適應(yīng)巡航控制(cacc)或其它自動速度控制(還包括彼此通信的車輛的自動速度控制)的解決方案。自適應(yīng)巡航控制(acc)可在單個車輛中被安裝和使用，以動態(tài)地控制車輛速度。與提供固定速度的傳統(tǒng)的巡航控制不同，自適應(yīng)巡航控制可在車輛接近前方車輛的情況下減速，并且隨后在獲得足夠的空間來恢復(fù)速度時(諸如，當(dāng)前方車輛加速時)恢復(fù)速度。協(xié)作自適應(yīng)巡航控制利用多個車輛彼此通信的能力，使得車輛可一致地行動以實現(xiàn)更好的速度和流動。

因為車輛經(jīng)常被限制在當(dāng)前車道或單個行駛車道，所以當(dāng)行駛通過已知的堵塞點時，僅存在幾個(有時少至兩個)啟用cacc的車輛可被用于通過協(xié)作地調(diào)節(jié)速度和cacc車輛之間的距離來“調(diào)節(jié)”交通流量，來使得車輛能夠“迫使”其它車輛以期望的方式行動。從cacc駕駛員和其它駕駛員的角度來看，這樣的行為是相對不易察覺的，然而通過以這種方式控制交通可更好地實現(xiàn)最佳流速。

例如，可確定：每分鐘六輛車的最佳速率產(chǎn)生最大流速，并且防止由于車輛行駛得太慢或車輛行駛得太接近而產(chǎn)生的擁堵。在只有幾個cacc車輛分散在車輛隊列中的情況下，可控制車輛流量，并且可控制速度。通過降低第二cacc車輛或第三cacc車輛的初始速度，可限制每英里的車輛數(shù)量直到達(dá)到期望的間隔為止，此時cacc車輛可加速到最佳速度以使交通繼續(xù)向前移動。盡管這并不完美(由于cacc車輛實際上不能導(dǎo)致中間車輛加速，例如，盡管cacc車輛可通過使領(lǐng)先的cacc車輛減速而使中間車輛減速)，但是可在不必安裝復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施的情況下實現(xiàn)對交通流量的一定程度的控制，并且可相對不易察覺地完成。

通常，可通過領(lǐng)先車輛與尾隨車輛分享數(shù)據(jù)(諸如但不限于，車輪轉(zhuǎn)速、里程表和加速度計數(shù)據(jù))來實現(xiàn)兩個配備有cacc的車輛之間的協(xié)作。這能夠與gnss數(shù)據(jù)組合，并且尾隨車輛可確定基于兩個車輛的各自位置的到領(lǐng)先車輛的距離(車距(headway))、車輛之間的任何速度差以及由此恰好匹配兩個車輛的速度所需要的制動扭矩或動力傳動系統(tǒng)扭矩的量。如果存在中間車輛(并且變換車道是不可能的)，則領(lǐng)先車輛與尾隨車輛之間的協(xié)作可產(chǎn)生對中間車輛的速度的一定程度的控制。

圖2a示出說明性的交通流量數(shù)據(jù)圖表。在圖表201中，可以看出，通過小于最大可能密度的交通密度209實現(xiàn)了最大車輛流量207(每分鐘通過給定點的車輛的最大數(shù)量)。也就是說，通過使小于最大數(shù)量的某一數(shù)量的車輛存在于給定間隔內(nèi)，交通實際上更快地移動并且能夠?qū)崿F(xiàn)最佳流量。然而，如果放任駕駛員自己駕駛車輛，則駕駛員可能趨向于太靠近前方車輛行駛，產(chǎn)生每英里存在太多車輛的情況，其中，圖2a示出實際上這將減慢交通、減少每分鐘通過一個點的車輛的總數(shù)。從歷史觀點上說，僅告訴人們“如果例如每個車輛以十五英尺的距離尾隨在領(lǐng)先車輛之后則可實現(xiàn)最佳交通流量”是相對沒有成效的計劃，這是因為人們將忽略這個規(guī)則并且因為人們往往不善于在行駛時(尤其是高速行駛時)實際測量十五英尺(或任何適合的距離)。

圖表205示出特定最佳速度產(chǎn)生最大流量219，但是僅僅超過該速度一小點可使流量迅速減小至接近于零。例如，如果所有車輛以55英里每小時的速度行駛，則由于所得到的密度可能實現(xiàn)最大流量，但是超過該速度的幾個車輛可導(dǎo)致密度增大，這可使流量快速地減小至接近零。經(jīng)驗已經(jīng)表明，該速度接近但低于給定路段(stretchofroad)的最大速度。

圖表203示出針對給定路段的密度(每英里車輛數(shù))與速度(每分鐘英里數(shù))的比較。該曲線圖本質(zhì)上趨向于是隨機的，隨著不同的路段而改變，并且可通過用于給定路段的自自適應(yīng)濾波器被獲知和建模。針對示出的示例(該示例是說明性的、隨機的路段)，在略低于最大速度(由速度限制決定)的情況下，在稍微小于最大可能密度的密度下實現(xiàn)最佳流量211。如圖表所示，當(dāng)密度接近零時，可以以最大速度行駛，這是因為對于每個車輛存在充足的車距(每英里存在一個或零個車輛時的無限車距213)。然而，由于在道路上只有幾個車輛，因此在單位時間內(nèi)只有幾個車輛流動通過任意給定點，所以這不會產(chǎn)生最大流量(從總體車輛的角度來看)。隨著密度增大，速度將自然地減小，直到密度達(dá)到零車距的點215(一輛車接著一輛車的交通狀況)為止。此時，速度降低至接近零的水平(并且因此車輛流量降低至接近零的水平)。一旦計算出給定路段的密度曲線217，則密度曲線217可被加載到配備有cacc的車輛中，使得車輛能夠以在此描述的方式進(jìn)行協(xié)作，以嘗試將密度限制在接近最佳的點，從而允許最大流量并防止堵車。

圖2b示出基于人類駕駛員行為的振蕩的交通模式的效果。盡管可以以最佳密度實現(xiàn)最大流量207，但是人為控制的交通的現(xiàn)實趨向于在給定路段上產(chǎn)生較高密度和較低密度之間的波動，從而產(chǎn)生振蕩的流速221。更多的車輛以較低速度行駛周期性地變?yōu)楦俚能囕v以較高速度行駛，在兩種情況下都將產(chǎn)生次最佳流量。由于所有駕駛員幾乎不可能一致地行動，所以同樣難以實現(xiàn)最佳密度，在所述最佳密度情況下在給定路段上存在大多數(shù)車輛以最佳可實現(xiàn)速度行駛。并且如果密度增大太多，則流量會快速降低到接近零的狀況。給定路段的密度可通過路段中的車輛數(shù)量除以路段長度減去所有車輛長度的總和的差來定義。因此，可使用可測量車輛長度和經(jīng)過的車輛的數(shù)量的簡單傳感器針對通過該傳感器的限定的路段，來確定任何給定時間下的密度(假設(shè)沒有交通可以從任何其它源點(sourcepoint)進(jìn)入)。該已知的密度可被cacc車輛用于確定密度是否太高(其可使車輛減速，從而導(dǎo)致其它中間車輛減速，以降低密度)或密度是否太低(這可使cacc車輛加速到最大速度(如果適當(dāng)?shù)脑?，以在密度低時使盡可能多的交通移動通過)。這確實或多或少依賴于非cacc車輛來加速，但是通常可假設(shè)以低于速度限制的速度駕駛的駕駛員在被提供以足夠的車距來加速的情況下將至少加速到速度限制。已經(jīng)觀察到，駕駛員通常會加速太快，這會傳播交通波。

圖3示出協(xié)作自適應(yīng)巡航控制實現(xiàn)的說明性示例。在該說明性示例中，幾個車輛正在接近固定車道行駛或窄車道行駛的地點(諸如，橋梁或隧道)。存在兩個配備cacc的車輛301和305以及多個其它車輛303a、303b和303c。

一旦已知針對變窄的或受限制的道路區(qū)域的最佳密度相對于速度的曲線(其可通過觀察被獲知并且可基于任何變化的狀況而根據(jù)需要被適應(yīng))，則該曲線可被用于控制通過該給定路段的車輛的速度(并且因此控制車輛的密度)。

在進(jìn)入該路段時，路側(cè)到車輛單元307可廣播最佳速度和到任何配備cacc的車輛的車距。cacc車輛也是acc車輛，所以它們可各自(即，在沒有來自其它cacc車輛的協(xié)作的情況下)控制它們相對于前方車輛的車距大小。通常，利用人類駕駛員的非acc車輛的車距是基于多個心理因素(諸如，路側(cè)的性質(zhì)、天氣狀況、白天/夜晚等)的。通過與其它cacc車輛一致地行動，它們也可控制cacc車輛之間的任何中間車輛的速度和密度。所以，例如，如果路段上的密度太高，則尾隨車輛301可減速以使密度減小，并且一旦密度已經(jīng)減小，則加速到適當(dāng)?shù)乃俣?。同時，假設(shè)存在足夠的車距，領(lǐng)先的cacc車輛305可加速，以鼓勵中間車輛加速，從而加快密度的減小。

在該路段的末端，具有路側(cè)到車輛的通信能力的第二路側(cè)傳感器309可查詢正在離開的cacc車輛，以確定在該路段上的行駛歷史。該行駛歷史可被自適應(yīng)濾波器311用于建立該路段的密度相對于速度的曲線(其隨后被反饋給正在進(jìn)入該路段的cacc車輛，使得可實現(xiàn)所描述的對非cacc車輛的控制)。由于流速和車輛長度通常對于對當(dāng)前流量和密度進(jìn)行建模以及獲知當(dāng)前流量和密度是有用的，所以路側(cè)傳感器313a和313b可測量進(jìn)入限制區(qū)域中的車輛長度和流速，并且所述路段后端上的傳感器315a和315b可測量離開限制區(qū)域的流速和車輛長度(對于出口密度計算是有用的)。動力重量比值(最大加速度)和制動效率(最大減速度)被車輛已知，并且可提供額外的有用的數(shù)據(jù)作為自適應(yīng)濾波器的輸入。

圖4示出協(xié)作自適應(yīng)巡航控制實現(xiàn)的另一說明性示例。在該示例中，可臨時設(shè)置便攜式路側(cè)到車輛通信點307和309，提供自適應(yīng)濾波器413以針對施工區(qū)域的密度相對于速度的曲線進(jìn)行建模。流量和車輛長度傳感器409和411也可被臨時布置并且被饋送到濾波器中以進(jìn)行建模。如前所述，有限數(shù)量的配備cacc的車輛401、403和405可被有利地用于基于例如由自適應(yīng)濾波器開發(fā)的并且被饋送給進(jìn)入施工區(qū)域的cacc車輛的模型來控制通過該施工區(qū)域的交通密度和速度，以使流量最大化。

盡管可使用acc車輛來實現(xiàn)一定程度的交通控制(因為它們可被減速或加速以控制尾隨車輛)，但是cacc車輛提供了更好的流量控制的可能。例如，如果車輛401獲知車輛403正在加速(這將有希望使中間車輛加速)，則車輛401隨后可在存在足夠的車距時加速，這是因為車輛401將“獲知”前方的密度正在減小。如果僅使用acc，則車輛401可能必須做出一些關(guān)于由傳感器單獨測量的前方密度的一些假設(shè)，所述假設(shè)在長的施工路段上可能是相當(dāng)不準(zhǔn)確的(由于出口密度不可能代表該區(qū)域內(nèi)的當(dāng)前密度)。然而，由于車輛401、403和405可一致地行動，所以它們可一起工作以控制整個區(qū)域內(nèi)的密度，有助于實現(xiàn)更好的車輛吞吐量。這并不是說本構(gòu)思也不能用于acc車輛，只是可通過cacc來實現(xiàn)對非acc車輛或非cacc車輛的更高程度的控制。即使當(dāng)存在中間車輛時，cacc車輛也可控制它們之間的距離。

圖5示出使用協(xié)作自適應(yīng)巡航控制來控制交通流量和速度的說明性處理。關(guān)于在該附圖中描述的說明性實施例，應(yīng)該注意的是，為了執(zhí)行在此示出的示例性方法中的一些或全部的目的，通用處理器可被暫時用作專用處理器。當(dāng)執(zhí)行提供用于執(zhí)行所述方法的一些或全部步驟的指令的代碼時，所述處理器可被暫時改用作專用處理器，直到所述方法完成時為止。在另一示例中，在適當(dāng)?shù)某潭壬?，根?jù)預(yù)先配置的處理器運行的固件可使得所述處理器充當(dāng)出于執(zhí)行所述方法或所述方法的一些合理變型的目的而被提供的專用處理器。

在該說明性示例中，在501，系統(tǒng)可預(yù)測或檢測控制區(qū)域(可能期望進(jìn)行流量控制的一段路或路段)內(nèi)或通向控制區(qū)域的增加的交通。另外或可選地，已知的一天中的時間(例如，高峰時間、午餐時間等)可被用于在增加的交通流量一起發(fā)生之前預(yù)測增加的交通流量。體育事件和音樂會也能夠經(jīng)常產(chǎn)生不規(guī)則的交通模式，并且可通過控制通過堵塞點的流量直到在事件開始或完成之后經(jīng)過了足夠的時間時為止，來以類似的方式在一定程度上減輕這些事件的影響。

在該示例中，在503，處理可開始測量交通的流量，以在505確定是否正在形成密度波。在其它示例中，可僅僅測量密度，直到將產(chǎn)生次最佳流量的密度開始發(fā)展時為止。還可使用用于啟動交通控制的其它觸發(fā)事件。當(dāng)密度保持在(通過密度和速度獲知的)最佳流量點以下時，可期望使交通不受約束，這是因為僅存在很少的車輛來產(chǎn)生擁堵。然而，一旦密度增大超過最佳流量點，密度波的可能性增大(假設(shè)密度的尖峰不僅僅是一次性發(fā)生)，并且實施流量控制可幫助減輕這些波的影響。

當(dāng)發(fā)生觸發(fā)事件(存在密度波、密度在最佳點之上、一天中的時間、觸發(fā)波的斜率等)時，在507，處理可確定是否存在任何cacc車輛。如果只存在單個cacc車輛，則該車輛可有效地變成acc車輛，并且可實施受限版本的流量控制(例如，其可控制尾隨車輛，但是不可控制前方車輛)。一旦存在兩個cacc車輛，則可實現(xiàn)對中間車輛和尾隨車輛的流量控制。

在該示例中，在509，向cacc車輛的駕駛員提供通知，以向他們通知例如cacc將被啟用或者期望cacc幫助控制交通流量。當(dāng)然，駕駛員不是被強迫允許cacc，而是可選擇同意cacc的啟用，以促進(jìn)交通流量并幫助使一切繼續(xù)前進(jìn)。如果在511駕駛員同意，則處理可繼續(xù)進(jìn)行，否則，處理進(jìn)行循環(huán)，直到存在多個cacc車輛或者直到密度長久地到達(dá)不再需要cacc流量控制輔助的點(這還可由高峰時間或午餐時間結(jié)束時的一天中的時間來表示，或者，例如，當(dāng)事件已經(jīng)在一段時間以前開始或者在一段時間以前結(jié)束時(如果使用基于事件的流量控制的話)等)。

在該示例中，在513，由自適應(yīng)濾波器對密度相對于速度的曲線進(jìn)行建模，盡管這樣的建?？赡芤呀?jīng)在某一先前的時間點完成。例如，基于該模型以及測量的當(dāng)前密度和速度，可針對進(jìn)入流量限制區(qū)域的cacc車輛開發(fā)cacc指令。如果密度太高，則可告知cacc車輛與前方的cacc車輛一致地行動以使密度減小(例如，如果可能的話，通過當(dāng)前方cacc車輛加速時進(jìn)行減速)。如果密度太低(并且假設(shè)太高的密度至少已被實現(xiàn)一次，因此低密度代表波的一部分)，則可告知cacc車輛與前方的cacc車輛一致地行動以增大密度(例如，如果可能的話，通過在前方cacc車輛減速時進(jìn)行加速)。如果低密度是密度波的結(jié)果，則通過增大兩個cacc車輛之間的距離上的密度，這將自然地將(兩個cacc車輛中的)領(lǐng)先的cacc車輛前方的區(qū)域內(nèi)的密度減小到至少某一水平，從而在密度增大之后在領(lǐng)先車輛前方的路段上提供更均勻的密度流(由于增大的密度至少在一定程度上可通過車輛一致地行動來被保持)。在515，適于當(dāng)前情況的指令可在每個cacc車輛進(jìn)入限制區(qū)域時被發(fā)送給每個cacc車輛。

圖6示出用于對無法確定協(xié)作自適應(yīng)巡航控制指令的流量模型進(jìn)行更新的更新處理。關(guān)于在該附圖中描述的說明性實施例，應(yīng)該注意的是，為了執(zhí)行在此示出的示例性方法中的一些或全部的目的，通用處理器可被暫時用作專用處理器。當(dāng)執(zhí)行提供用于執(zhí)行所述方法的一些或全部步驟的指令的代碼時，所述處理器可被暫時改用作專用處理器，直到所述方法完成時為止。在另一示例中，在適當(dāng)?shù)某潭壬?，根?jù)預(yù)先配置的處理器運行的固件可使得所述處理器充當(dāng)出于執(zhí)行所述方法或所述方法的一些合理變型的目的而被提供的專用處理器。

在該示例中，示出了對密度相對于速度的曲線的建模，并且可應(yīng)用類似的處理來開發(fā)新的用于尾隨車輛的指令。當(dāng)cacc車輛離開限制區(qū)域時(601)，路側(cè)到車輛傳感器可與cacc車輛進(jìn)行通信(603)，以獲得在該區(qū)域內(nèi)的行駛結(jié)果(605)。在該示例中，車輛甚至不需要出于建模目的而配備cacc，而僅僅需要車輛能夠與傳感器進(jìn)行某種形式的無線通信(例如，dsrc、wifi、bt、ble、lte-direct等)。由于將可能存在比配備cacc的車輛更多的能夠進(jìn)行無線通信的車輛，因此可對更多數(shù)量的車輛進(jìn)行采樣而獲得數(shù)據(jù)，以建?；蜷_發(fā)指令的改變。

行駛結(jié)果可包括但不限于通過限制區(qū)域的速度、通過該區(qū)域的加速和制動、觀察到的通過該區(qū)域的(可通過車輛傳感器進(jìn)行測量的)車距等。該數(shù)據(jù)以及進(jìn)入的車輛和離開的車輛的測量的速度和密度數(shù)據(jù)一起可被用于對限制區(qū)域的最佳密度相對于速度的曲線進(jìn)行建模(607)。

模型可被一致地更新，并且如果注意到曲線中的觀察到的變化，則可期望(609)將修改的曲線發(fā)送給指定用于確定cacc控制指令的模塊(611)(例如，如果最佳密度或速度變化，則該信息可被用于確定針對進(jìn)入的cacc車輛的“更好的”指令)。另外或可選地，測量的和收集的數(shù)據(jù)可被用于更新針對下一個cacc車輛和/或已經(jīng)在區(qū)域內(nèi)的cacc車輛的指令。如果該數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的指令或更新的指令，則可類似地發(fā)送這些新的或更新的指令。

盡管說明性示例示出在區(qū)域的入口點處發(fā)送cacc指令，但是也可在整個限制區(qū)域布置收發(fā)器(或者利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施(諸如，dsrc基礎(chǔ)設(shè)施))。這允許對該區(qū)域內(nèi)的一些或全部cacc車輛的指令進(jìn)行更新，從而可通過不斷改進(jìn)的控制指令來促進(jìn)優(yōu)化車輛流量的起因。

圖7示出用于使用cacc車輛來控制交通流量的說明性處理。關(guān)于在該附圖中描述的說明性實施例，應(yīng)該注意的是，為了執(zhí)行在此示出的示例性方法中的一些或全部的目的，通用處理器可被暫時用作專用處理器。當(dāng)執(zhí)行提供用于執(zhí)行所述方法的一些或全部步驟的指令的代碼時，所述處理器可被暫時改用作專用處理器，直到所述方法完成時為止。在另一示例中，在適當(dāng)?shù)某潭壬?，根?jù)預(yù)先配置的處理器運行的固件可使得所述處理器充當(dāng)出于執(zhí)行所述方法或所述方法的一些合理變型的目的而被提供的專用處理器。

在該示例中，基于針對給定路段開發(fā)的速度相對于密度的模型來確定速度相對于密度的曲線。cacc車輛可將密度轉(zhuǎn)換為車間距離(例如，給定的車距接近給定的密度)。

在該示例中，每個經(jīng)過收發(fā)器的cacc車輛可接收期望的曲線數(shù)據(jù)(曲線數(shù)據(jù)指示給定密度下的期望速度)(701)。cacc車輛可將密度轉(zhuǎn)換為車距(703)，使得cacc車輛基于存在多大車距而獲知要保持多大的速度。由于通過建模已知最佳速度(對于使流量最大化而言是最佳的)，所以無論車距是多少，cacc車輛都可保持最佳速度。這允許cacc車輛“吸收”密度波，其中，如果領(lǐng)先于cacc車輛的車輛突然被迫減速，則可能產(chǎn)生所述密度波。大的車距(當(dāng)領(lǐng)先cacc車輛的非cacc車輛加速超過最佳速度時會產(chǎn)生所述大的車距)用作非cacc車輛減速的緩沖區(qū)，從而允許cacc車輛至少在某一時間段內(nèi)保持在最佳速度(直到車距縮小到指示較低速度的點)。這可有助于cacc車輛防止密度波增強。

如果存在用于最佳行駛的足夠的車距(705)，則cacc車輛將保持最佳行駛速度(707)。如上所述，即使領(lǐng)先非cacc車輛的車輛加速從而增大車距，也可保持該速度。隨著產(chǎn)生不足夠的車距，cacc車輛將基于速度相對于密度的曲線的指令進(jìn)行減速(709)。隨著密度增大并且車距減小，cacc車輛將嘗試針對可用的車距量保持規(guī)定的速度。在車距達(dá)到允許最佳行駛速度(再次，就車輛流量優(yōu)化而言是最佳的)的距離的任何點處，cacc車輛將加速到最佳速度。當(dāng)cacc車輛到達(dá)出口點(表示路段的末端)時(711)，cacc車輛可恢復(fù)“正?！辈僮?713)。例如，如果路段上的最佳速度是55英里每小時(mph)并且速度限制是60mph，則cacc車輛可在離開該路段時加速到60英里每小時，這是因為在那一點處不再需要車輛流量控制。

雖然“被賦予足夠的車距的車輛將以次最大速度行駛”可能看起來矛盾，但是如從圖2a中可見的，這實際上可在交通繁忙的時間段期間在給定路段上產(chǎn)生提高的交通流量。例如，因為防止了密度波增強，導(dǎo)致不斷增長的減速，所以由cacc車輛控制的次最大行駛速度可被用于使交通更快速地移動通過這些密度波趨于發(fā)展的區(qū)域。更一般地講，多個cacc車輛可以與一組指令配合使用，以限制中間交通和尾隨交通的速度以及增大或減小交通密度。

盡管上面描述了示例性實施例，但并不意在這些實施例描述本發(fā)明的所有可能形式。更確切地，說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制，并且應(yīng)理解，可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種改變。此外，可組合各種實現(xiàn)的實施例的特征以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實施例。