專利名稱：車隊維持方法及車載通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車隊維持方法及車載通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步與交通工具的發(fā)達(dá)，現(xiàn)代人們的移動需求量大大地增加，因此使 用者相當(dāng)渴望一套能夠提供目的地指引或地圖導(dǎo)引的信息系統(tǒng)。由于個人移動裝置的普及 化，與全球定位系統(tǒng)(Global Position System, GPS)的商業(yè)化，GPS導(dǎo)引裝置因此產(chǎn)生。目前的可攜式電子裝置可結(jié)合GPS技術(shù)，以作為導(dǎo)航定位的用途，主要用以汽車、 船舶及飛機(jī)等交通工具的導(dǎo)航定位，而上述的可攜式電子裝置例如是內(nèi)建或外掛GPS天線 模塊的移動電話、個人數(shù)字助理器或?qū)Ш狡?navigator)等可攜式電子裝置。而在GPS日 益普及的今天，人們喜歡在旅游時隨身攜帶具有GPS的電子裝置，而此電子裝置可能存儲 有各個區(qū)域的導(dǎo)航軟件與其地圖數(shù)據(jù)，用以輔助駕駛?cè)嗽谀吧膮^(qū)域中，能藉導(dǎo)航器的屏 幕顯示出駕駛?cè)怂趨^(qū)域的電子地圖，使得駕駛?cè)瞬粫允Х较?。然而，上述GPS導(dǎo)引裝置僅能告知車輛本身的位置，卻無法提供車輛與目前車隊 之間的通信。為了使車輛間能夠通信，美國聯(lián)邦通信委員會(Federal Communications Commission, FCC)將5. 85-5. 925GHz的頻帶提供給車輛間通信及車輛-路旁裝置間通信。 具體來說，每一臺車子都配有一些存儲裝置與收發(fā)單元，因此每一臺車子都可當(dāng)成是一個 移動路由以用來幫忙存儲或傳遞訊息，其中主要是以車載資通信娛樂服務(wù)和交通安全為其 應(yīng)用。在各車輛的通信裝置之間所形成的車用隨意網(wǎng)絡(luò)(Vehicle Ad-hocNetwork, VANET)可視為移動隨意網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad-hoc Network,MANET)的一個特殊應(yīng)用情境。在車 用隨意網(wǎng)絡(luò)中，車輛被視為散布于道路上的移動節(jié)點(Mobile Nodes)，并以特殊方式移動 而形成不同于一般移動隨意網(wǎng)絡(luò)所假設(shè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?Network Topology)和網(wǎng)絡(luò)特性。例 如，包含多輛車輛的一車隊出游時，可能會因為路況(ex:紅綠燈、堵車...)等問題造成車 隊網(wǎng)絡(luò)的中斷與破碎。更重要的是，由于車輛之間缺乏穩(wěn)定可靠的傳輸媒介，許多服務(wù)的服 務(wù)品質(zhì)(Quality of Service, QoS)都變得難以達(dá)成。圖1是繪示車隊行進(jìn)的示意圖。請參照圖1，車隊包括車輛102、104、106、108、110、 112、114與116等8輛車，當(dāng)車隊行進(jìn)時，車輛102、104、106、108、110、112、114與116可能 會因路況(例如，紅綠燈、塞車等環(huán)境因素)而使得車隊中的車輛102、104、106、108、110、 112、114與116分散，而無法確認(rèn)彼此之間的位置。因此，當(dāng)人們以車隊方式出游時，如何避免車隊中的車輛走失，或者讓車隊的領(lǐng)隊 了解目前車隊中車輛的目前位置是車隊出游過程中相當(dāng)中重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種車隊維持方法，用于維持一車隊，其中此車隊具有多臺車輛。此車 隊維持方法包括將車隊中的車輛分組為多個子車隊，并且在各子車隊中識別其中一臺車輛為指揮車輛并且其他車輛為成員車輛。此車隊維持方法還包括取得在各子車隊中各車輛的 位置坐標(biāo)與行進(jìn)車速，將各車輛的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)一維坐標(biāo)。并且，此車隊維持方法也 包括依據(jù)各子車隊中各車輛所對應(yīng)的一維坐標(biāo)計算各子車隊的子車隊重心，并且依據(jù)所有 子車隊的子車隊重心計算整個車隊的車隊重心。再者，此車隊維持方法還包括依據(jù)各指揮 車輛的重心距離產(chǎn)生各指揮車輛的建議行進(jìn)車速，其中各指揮車輛的重心距離是根據(jù)對應(yīng) 的指揮車輛與車隊重心之間的距離來計算。本發(fā)明提出一種車載通信系統(tǒng)，適用于配置在一車輛中并且維持此車輛于一車隊 中。此車載通信系統(tǒng)包括微處理器單元、子車隊分組單元、定位單元、車速檢測單元、收發(fā)單 元、一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元、重心計算單元以及建議車速產(chǎn)生單元。子車隊分組單元是耦接至微 處理器單元并且用以將上述車輛分組至子車隊并且決定車輛為指揮車輛或成員車輛。定位 單元是耦接至微處理器單元并且用以從定位系統(tǒng)中接收多個位置信息以判斷上述車輛的 位置坐標(biāo)。車速檢測單元是耦接至微處理器單元并且用以檢測上述車輛的行進(jìn)車速。收發(fā) 單元是耦接至微處理器單元并且用以從子車隊的至少一其他車輛中接收此其他車輛的位 置坐標(biāo)與行進(jìn)車速。一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元是耦接至微處理器單元并且用以將上述車輛的位置 坐標(biāo)與其他車輛的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為多個對應(yīng)一維坐標(biāo)。重心計算單元是耦接至微處理器單 元并且用以依據(jù)所轉(zhuǎn)換的對應(yīng)一維坐標(biāo)來計算子車隊的子車隊重心，其中重心計算單元還 用以依據(jù)收發(fā)單元從其他指揮車輛中接收的其他子車隊重心和所計算的子車隊重心來計 算車隊的車隊重心。建議車速產(chǎn)生單元是耦接至微處理器單元，其中當(dāng)子車隊分組單元決 定上述車輛為指揮車輛時建議車速產(chǎn)生單元會根據(jù)車隊重心與上述車輛之間的重心距離 來產(chǎn)生上述車輛的建議行進(jìn)車速。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳 細(xì)說明如下。


圖1是繪示車隊行進(jìn)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的車隊行進(jìn)的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的車載通信裝置。圖4是執(zhí)行最小識別碼叢集法的流程圖。圖5(a) (e)是執(zhí)行最小識別碼叢集法的范例示意圖。圖6是根據(jù)本示范實施例所繪示轉(zhuǎn)換一維坐標(biāo)的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的車隊維持方法的運作流程圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示產(chǎn)生指揮車輛的建議行進(jìn)車速的詳細(xì)流程 圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明另一示范實施例所繪示的車隊維持方法的運作流程圖。主要元件符號說明102、104、106、108、110、112、114、116 車輛202、204、206、208、210、212、214、216 車輛222、224、226、228、230、232、234、236 車載通信裝置282、284、286 路旁裝置
252、254、256 子車隊262 車隊重心302 微處理器單元304 子車隊分組單元306 定位單元308 車速檢測單元310:收發(fā)單元312 一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元314 重心計算單元316 建議車速產(chǎn)生單元S401、S403、S405、S407、S409、S411、S413、S415 最小識別碼叢集法的執(zhí)行步驟S701、S703、S705、S707、S709、S711、S713、S90US903 車隊維持方法的執(zhí)行步驟S801、S803、S805、S807、S809 產(chǎn)生指揮車輛的建議行進(jìn)車速的步驟
具體實施例方式本發(fā)明的實施例提供一種車隊維持方法，其能夠有效地維持車輛的叢集程度。本發(fā)明的實施例提供一種車載信息系統(tǒng)，其能夠適時地提供車輛的建議行進(jìn)車 速，以為持車輛于車隊中。根據(jù)本示范實施例的車隊維持方法是通過穩(wěn)定且低成本的連結(jié)方式，讓同一車隊 中車輛與車輛之間能夠互相交換信息(例如，每一車輛的位置坐標(biāo)與行進(jìn)車速)，并且通過 此信息能夠加以判斷每一車輛應(yīng)加減速的程度。也就是說，通過這些信息交換，當(dāng)車輛落后 于整個車隊時系統(tǒng)能夠提醒駕駛適當(dāng)?shù)丶铀伲⑶耶?dāng)車輛領(lǐng)先于整個車隊太多時則系統(tǒng)能 夠提醒駕駛能適當(dāng)?shù)販p速，由此達(dá)到維持車隊叢集程度。圖2是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的車隊行進(jìn)的示意圖。請參照圖2，車隊包括車輛202、204、206、208、210、212、214與216等8輛車，其 中當(dāng)車隊行進(jìn)時，車輛202、204、206、208、210、212、214與216因路況而使得車隊中的車輛 202、204、206、208、210、212、214與216分散為多個子車隊252,254與256，其中子車隊252 由車輛202、204與206所組成，子車隊254由車輛208、210與212所組成，并且子車隊256 是由車輛214與216所組成。車輛202、204、206、208、210、212、214與216中分別地配置車載通信裝置222、224、 226、228、230、232、234 與 236。車載通信裝置 222、224、226、228、230、232、234 與 236 是用 以彼此通信以傳送對應(yīng)的車輛202、204、206、208、210、212、214與216的目前位置坐標(biāo)以及 行進(jìn)車速。特別是，車載通信裝置222、224、226、228、230、232、234與236會依據(jù)車隊目前 的狀態(tài)來分別地提供建議行進(jìn)車速給車輛202、204、206、208、210、212、214與216。圖3是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的車載通信裝置。車載通信裝置222、224、 226、228、230、232、234與236具有相同的結(jié)構(gòu)與功能，以下將以配置在車輛202中的車載通 信裝置222為例進(jìn)行說明。請參照圖3，車載通信裝置222包括微處理器單元302、子車隊分組單元304、定位 單元306、車速檢測單元308、收發(fā)單元310、一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元312、重心計算單元314與建議車速產(chǎn)生單元316。微處理器單元302是用以控制與協(xié)調(diào)子車隊分組單元304、定位單元306、車速檢 測單元308、收發(fā)單元310、一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元312、重心計算單元314與建議車速產(chǎn)生單元 316的運作。其中，協(xié)調(diào)子車隊分組單元304、定位單元306、車速檢測單元308、收發(fā)單元 310、一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元312、重心計算單元314與建議車速產(chǎn)生單元316也可內(nèi)建于微處理 器單元302中。子車隊分組單元304是耦接至微處理器單元302并且用以將車輛202分組至某一 子車隊，并且決定在此子車隊中車輛202是一指揮車輛或一成員車輛。具體來說，車載通信 裝置222的子車隊分組單元304會在微處理器單元302的控制之下與在收發(fā)單元310的通 信范圍內(nèi)的其他車載通信裝置進(jìn)行通信與協(xié)商，以決定哪些車輛是屬于同一子車隊，并且 決定哪臺車輛為指揮車輛。在此，指揮車輛是負(fù)責(zé)整合子車隊的相關(guān)信息并且與其他子車 隊的指揮車輛通信。在本發(fā)明示范實施例中，子車隊分組單元304是使用最小識別碼分組演算法 (Lowest-ID Clustering Algorithm)來與其他車載通信裝置進(jìn)行通信與協(xié)商以決定哪些 車輛是屬于同一子車隊，并且識別此子車隊的指揮車輛。圖4是執(zhí)行最小識別碼叢集法的流程圖，并且圖5是執(zhí)行最小識別碼叢集法的范 例示意圖，其中假設(shè)有4個節(jié)點要進(jìn)行分組。請參照圖4與圖5，在步驟S401中節(jié)點會被分配一個唯一識別碼 (identification, ID)并且初始化。例如，4個節(jié)點分別為節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3與節(jié)點4， 并且節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3與節(jié)點4會識別本身為指揮節(jié)點(Cluster-Head，CH)，如圖5的 (a)所示。 接著，在步驟S403中，每一節(jié)點會周期地廣播ID訊息以及接收在其通信范圍內(nèi)的 其他節(jié)點的ID訊息。在步驟S405中，每一節(jié)點會將本身的ID與所接收的ID進(jìn)行比較，以判斷是否有 其他節(jié)點的ID小于本身的ID。倘若本身的ID小于其他節(jié)點的ID時，則在步驟S407中會 維持本身為指揮節(jié)點(如圖5的(b)中所示的節(jié)點1)。倘若有其他節(jié)點的ID小于本身的 ID時，則在步驟S409中會將最小ID的節(jié)點識別為指揮節(jié)點且將本身設(shè)定為此指揮節(jié)點的 準(zhǔn)成員節(jié)點(Quasi-Cluster-Member，QCM)(如圖5的(b)中所示的節(jié)點2、3與4)。然后，在步驟S411中會判斷是否接收到所識別的指揮節(jié)點的ID訊息。倘若未接 收到所識別的指揮節(jié)點的ID訊息，則在步驟S413中會識別本身為指揮節(jié)點(如圖5的(c) 中所示的節(jié)點3與4)，并且執(zhí)行再次執(zhí)行步驟S403以周期地廣播ID訊息以及接收在其通 信范圍內(nèi)的其他節(jié)點的ID訊息并識別最小ID的節(jié)點(如圖5的(d)中所示的節(jié)點3與 4)。倘若接收到所識別的指揮節(jié)點的ID訊息，則在步驟S415中會確認(rèn)本身為此指揮節(jié)點 的成員節(jié)點(如圖5的(b)中所示的節(jié)點2)，并且之后執(zhí)行步驟S411來持續(xù)判斷是否接收 到所識別的指揮節(jié)點的ID訊息。請參照圖5，在(a) (c)中節(jié)點1會維持本身為指揮節(jié)點且節(jié)點2會確認(rèn)其為節(jié) 點1的成員節(jié)點，并且在(d) (e)中節(jié)點3會確認(rèn)本身為指揮節(jié)點并且節(jié)點4會確認(rèn)其 為節(jié)點3的成員節(jié)點。在本發(fā)明示范實施例中，子車隊分組單元304是依據(jù)圖4所描述的步驟來識別車輛202是屬于那個子車隊并且決定車輛202為指揮車輛或成員車輛。然而，必須了解 的是，盡管在本示范實施例中是使用最小識別碼叢集法來進(jìn)行分組與識別指揮車輛，但本 發(fā)明不限于此，在本發(fā)明另一示范實施例中，最高連結(jié)度分組演算法(High Connectivity Clustering Algorithm)或其他適合的分組演算法也可應(yīng)用于本發(fā)明。請再參照圖3，定位單元306是耦接至微處理器單元302并且用以從一定位系統(tǒng) (未繪示)中接收多個位置信息以判斷車輛202的位置坐標(biāo)。例如，在本示范實施例中，定 位單元306為一衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且用以從多顆衛(wèi)星中接收位置信息以計算出車輛202的 位置坐標(biāo)。然而，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明另一示范實施例中，定位單元306也可以是通 過移動通信系統(tǒng)的基站接收位置信息來計算出車輛202的位置坐標(biāo)，例如輔助參數(shù)定位系 統(tǒng)(Assisted GPS, A-GPS)。車速檢測單元308是耦接至微處理器單元302并且用以檢測車輛202的行進(jìn)車 速。在本示范實施例中，車速檢測單元302是連接至車輛202本身所配置的車用計算機(jī)(未 繪示)以獲取車輛202的行進(jìn)車速。然而，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明另一示范實施例中， 車速檢測單元308也可以是持續(xù)通過定位單元306所計算的位置坐標(biāo)來計算車輛202的行 進(jìn)車速。收發(fā)單元310是耦接至微處理器單元302并且用以接收與發(fā)送信號。具體來說，收 發(fā)單元310會在微處理器單元302的控制之下從其他車輛的車載通信裝置(例如，車載通 信系統(tǒng)224與車載信息系統(tǒng)226)中接收訊息(例如，行進(jìn)車速或位置坐標(biāo)等信息)及發(fā)送 訊息至其他車輛的車載通信裝置。在本示范實施例中，收發(fā)單元310為符合IEEE 802. Ilp 標(biāo)準(zhǔn)的通信裝置。也就是說，收發(fā)單元310可使車載通信裝置222與鄰近的車載通信裝 置(例如，車載通信裝置224與車載通信裝置226)形成一車用隨意網(wǎng)絡(luò)(VehicleAd-hoc Network, VANET)。此外，當(dāng)子車隊分組單元304識別車輛202為指揮車輛時，收發(fā)單元310還用以與 其他指揮車輛的車載通信裝置通信以傳送與接收訊息。例如，在本示范實施例中，收發(fā)單元 310可與路旁裝置(Roadside Unit, RSU)通信，并且通過路旁裝置來與其他指揮車輛的車 載通信裝置通信。如圖2所示，收發(fā)單元310可與路旁裝置284連結(jié)，并通過路旁裝置284 與282以及路旁裝置284與286之間的連結(jié)(例如，有線通信或無線通信)與子車隊254 與256的指揮車輛(例如，車輛208與214)來通信。在本示范實施例中，路旁裝置282、284 與286亦是符合IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)的通信裝置。然而，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明另一示 范實施例中路旁裝置也可以是移動通信網(wǎng)絡(luò)的基站。一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元312是耦接至微處理器單元302并且用以在微處理器單元302 的控制下將車輛202的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的一維坐標(biāo)，并且將所接收的其他車輛的位置 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的一維坐標(biāo)。具體來說，當(dāng)車輛202被識別為指揮車輛時，一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單 元312會收集車輛202所對應(yīng)的子車隊中其他車輛的位置坐標(biāo)。然而，由于車輛必須依據(jù) 實際道路來行進(jìn)，因此車輛彼此之間的距離必須以對應(yīng)車隊的行進(jìn)路徑來轉(zhuǎn)換后的一維坐 標(biāo)來表示(如圖6所示)。重心計算單元314是耦接至微處理器單元302并且用以依據(jù)一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元 312所計算的對應(yīng)一維坐標(biāo)來計算子車隊252的子車隊重心。具體來說，當(dāng)車輛202被識別 為指揮車輛時，重心計算單元314會在微處理器單元302的控制下計算車輛202所對應(yīng)的子車隊的子車隊重心，其中子車隊重心是根據(jù)下述公式0-1所計算 其中Ga(t)表示子車隊a于時間t時的子車隊重心，Pi (t)為車輛i于時間t時的 一維坐標(biāo)，na為子車隊中車輛的數(shù)量。特別是，在車輛202被識別為指揮車輛的例子中，收發(fā)單元310會與其他指揮車輛 的車載通信裝置通信，以將子車隊252的車隊重心傳送給其他指揮車輛(例如，車輛214) 的車載通信裝置通信(例如，車載通信裝置234)并且從其他指揮車輛的車載通信裝置通信 中接收其他子車隊的子車隊重心。此外，在接收到其他子車隊的子車隊重心后，重心計算單 元314會在微處理器單元302的控制下依據(jù)本身的子車隊重心以及所接收到的其他子車隊 的子車隊重心來計算整個車隊的車隊重心262(如圖6所示)，其中車隊重心是根據(jù)下述公 式0-2所計算
Yj GiityniYj Gi{t)Gg(t) = ^SG_或詠⑴=IeSG_ (公式 0-2)
NM其中Gg(t)表示車隊于時間t時的車隊重心，Gi (t)為子車隊i于時間t時的子車 隊重心，SG為車隊中子車隊的集合，η,為子車隊i中車輛的數(shù)目，N為整體車隊的車輛數(shù)，M 為子車隊的數(shù)量。建議車速產(chǎn)生單元316是耦接至微處理器單元302并且用以產(chǎn)生車輛202的建議 行進(jìn)車速。在本示范實施例中，當(dāng)子車隊分組單元304識別車輛202為指揮車輛時，則建議車 速產(chǎn)生單元316會從車速檢測單元308中接收車輛202的行進(jìn)車速，并且建議車速產(chǎn)生單 元316會根據(jù)收發(fā)單元310所接收在子車隊252內(nèi)其他車輛(即，車輛204與206)的行進(jìn) 車速來計算平均相對速度。例如，建議車速產(chǎn)生單元316會計算車輛202與車輛204的行 進(jìn)車速的差值，并且計算車輛202與車輛206的行進(jìn)車速的差值，然后將這些差值進(jìn)行平均 運算，以獲取車輛202的平均相對速度。此外，建議車速產(chǎn)生單元316會依據(jù)重心計算單元 314所計算的車隊重心來計算車輛202與車隊重心262之間的一距離作為重心距離。最后， 建議車速產(chǎn)生單元316會根據(jù)車輛202的行進(jìn)車速、重心距離與平均相對速度來計算車輛 202的建議行進(jìn)車速。具體來說，在本示范實施例中，建議車速產(chǎn)生單元316會依據(jù)收發(fā)單元310的通 信距離以車隊重心為中心計算重心區(qū)參考距離和線性區(qū)參考距離。例如，在本示范實施例 中，重心區(qū)參考距離為遠(yuǎn)離車隊重心1倍通信距離的距離并且線性區(qū)參考距離為遠(yuǎn)離車隊 重心預(yù)設(shè)倍數(shù)的通信距離的距離，其中預(yù)設(shè)倍數(shù)是由使用者自行設(shè)定，且預(yù)設(shè)倍數(shù)是大于1 的值。在本范例中，預(yù)設(shè)倍數(shù)被設(shè)定為5。然后，建議車速產(chǎn)生單元316會依據(jù)車輛202的 重心距離是否超過重心區(qū)參考距離與線性區(qū)參考距離來決定車輛202的建議行進(jìn)車速。在 此必須說明的是，在本示范實施例中，重心區(qū)參考距離和線性區(qū)參考距離是用以區(qū)分為三 個區(qū)域以區(qū)別車輛202的目前位置來執(zhí)行不同方案的車速調(diào)整計算。然而，本發(fā)明不限于 此，在本發(fā)明另一示范實施例中，也可以2個或更多個區(qū)域來區(qū)分車輛的目前位置。在本示范實施例中，當(dāng)車輛202與車隊重心262之間的重心距離未超過重心區(qū)參考距離時，則建議車速產(chǎn)生單元316會以車隊中所有車輛202、204、206、208、210、212、214 與216的平均行進(jìn)車速作為車輛202的建議行進(jìn)車速。在本示范實施例中，當(dāng)車輛202與車隊重心262之間的重心距離超過重心區(qū)參考 距離但未超過線性區(qū)參考距離時，則建議車速產(chǎn)生單元316會依據(jù)公式1來計算車輛202 的建議行進(jìn)車速Vt+1 = Vt+ α * (Dijg/ (DLE+DGE)) *A+ (1_ α ) ^Vij t (公式 1)其中Vt+1為車輛202的建議行進(jìn)車速，Vt為車輛202的行進(jìn)車速，α為0% 100%, Dijg為車輛202的重心距離，Dui為線性區(qū)參考距離，DeK為重心區(qū)參考距離，A為一最 大加速度，Vijt為車輛202的平均相對速度。在本示范實施例中，A是由使用者自行設(shè)定，其中當(dāng)A值愈大時，則車輛202會以較 大的幅度調(diào)整車速，反之A值愈小時，則車輛202會以較小的幅度調(diào)整車速。此外，α值亦 是由使用者可自行設(shè)定，其中α愈小時，則車輛202會較參考其鄰近的車輛的行進(jìn)車速來 調(diào)整車速，反之，α愈大時，則車輛202會較不參考其鄰近的車輛的行進(jìn)車速來調(diào)整車速。 在本示范實施例中，A是設(shè)定為每秒平方3公尺，且α是設(shè)定為60%。在本示范實施例中，當(dāng)車輛202與車隊重心262之間的重心距離超過線性區(qū)參考 距離時，則建議車速產(chǎn)生單元316依據(jù)公式2來計算車輛202的建議行進(jìn)車速Vt+1 = Vt 士A(公式 2)其中當(dāng)車輛202的位置是在車隊重心之前時，則建議車速產(chǎn)生單元316會以 (Vt-A)作為建議行進(jìn)車速，而當(dāng)車輛202的位置是在車隊重心之后時，則建議車速產(chǎn)生單元 316會以(Vt+A)作為建議行進(jìn)車速。此外，在本示范實施例中，當(dāng)子車隊分組單元304識別車輛202為成員車輛時，則 建議車速產(chǎn)生單元316會從車速檢測單元308中接收車輛202的行進(jìn)車速，并且建議車速 產(chǎn)生單元316會根據(jù)收發(fā)單元310所接收在子車隊252內(nèi)其他車輛(即，車輛204與206) 的行進(jìn)車速計算平均相對速度。最后，建議車速產(chǎn)生單元316會根據(jù)車輛202的行進(jìn)車速 與平均相對速度來計算車輛202的建議行進(jìn)車速(如公式3)Vt+1 = Vt+Vijt(公式 3)其中平均相對速度必須不大于最大加速度，也就是說，當(dāng)平均相對速度大于最大 加速度時，則以最大加速度的值取代所計算的平均相對速度。在本發(fā)明一示范實施例中，車載通信裝置222還包括建議車速提示單元(未繪 示)，用以將建議車速產(chǎn)生單元316所產(chǎn)生的建議行進(jìn)車速顯示給車輛202的駕駛。在此， 建議車速提示單元可以是一顯示屏幕或一語音播放裝置。綜合上述，在本示范實施例中，當(dāng)車輛202被識別為指揮車輛時，車載通信裝置 222會負(fù)責(zé)收集子車隊內(nèi)其他車輛的信息并且與其他子車隊進(jìn)行通信以決定車輛202的建 議行進(jìn)車速。反之，當(dāng)車輛202被識別為成員車輛時，則車輛202的車載通信裝置222會提 供相關(guān)信息給在其通信范圍內(nèi)的指揮車輛，并且根據(jù)指揮車輛與子車隊內(nèi)其他成員車輛的 行進(jìn)車速來調(diào)整行進(jìn)車速。圖7是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的車隊維持方法的運作流程圖。請參照圖7，在步驟S701中，將車隊中的車輛分組為多個子車隊，并且在每一子車 隊中識別選擇其中一輛車輛為指揮車輛，同時識別其他車輛為成員車輛。車輛分組以及選擇指揮車輛的方法已配合圖4與圖5詳細(xì)描述如前，在此不再重復(fù)描述。此外，由于各子車 隊內(nèi)的運作是相同的，以下的步驟將以子車隊252中的車輛作說明。在步驟S703中會取得各子車隊中每一車輛的位置坐標(biāo)與行進(jìn)車速。例如，如圖2所示，在子車隊252、254與256的指揮車輛分別為車輛202、208與 214(即，其他車輛204、206、210、212、216為成員車輛)的例子中，在子車隊252中車輛202 的車載通信裝置222會從車輛204的車載通信裝置224中取得車輛204的位置坐標(biāo)與行進(jìn) 車速，并且從車輛206的車載通信裝置226中取得車輛206的位置坐標(biāo)與行進(jìn)車速。并且， 車輛204的車載通信裝置224亦會從車輛202的車載通信裝置222中取得車輛202的行進(jìn) 車速和從車輛206的車載通信裝置226中取得車輛的行進(jìn)車速。另外，車輛206的車載通 信裝置226亦會從車輛202的車載通信裝置222中取得車輛202的行進(jìn)車速和從車輛204 的車載通信裝置224中取得車輛的行進(jìn)車速。接著，在步驟S705中將車隊內(nèi)所有車輛的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的一維坐標(biāo)。之 后，在步驟S707中依據(jù)各子車隊內(nèi)各車輛的一維坐標(biāo)來計算子車隊重心，并且在步驟S709 中會依據(jù)所有子車隊重心來計算車隊的車隊重心。然后，在步驟S711中依據(jù)各指揮車輛的重心距離產(chǎn)生各指揮車輛的建議行進(jìn)車 速。圖8是根據(jù)本發(fā)明示范實施例所繪示的產(chǎn)生指揮車輛的建議行進(jìn)車速的詳細(xì)流程圖。 以下將以產(chǎn)生車輛202的建議行進(jìn)車速來說明圖8中的步驟。請參照圖8，在步驟S801中會判斷指揮車輛202與車隊重心262之間的重心距離 是否超過重心區(qū)參考距離，其中重心區(qū)參考距離的計算方式已描述如上，在此不重復(fù)描述。 倘若指揮車輛202的重心距離不超過重心區(qū)參考距離時，則在步驟S803中會以車隊中所有 車輛的平均行進(jìn)車速作為車輛202的建議行進(jìn)車速。具體來說，在步驟S703中指揮車輛 202的車載通信裝置222會取得子車隊252中每一車輛的行進(jìn)車速，并且指揮車輛202的車 載通信裝置222會通過路旁裝置282、284與286分享這些信息給指揮車輛208的車載通信 裝置228與指揮車輛214的車載通信裝置234并且從指揮車輛208的車載通信裝置228與 指揮車輛214的車載通信裝置234中取得子車隊254與256中的車輛的行進(jìn)車速。倘若指揮車輛202的重心距離超過重心區(qū)參考距離時，則在步驟S805中會判斷指 揮車輛202的重心距離是否超過線性區(qū)參考距離，其中線性區(qū)參考距離的計算方式已描述 如上，在此不重復(fù)描述。倘若指揮車輛202的重心距離不超過線性區(qū)參考距離時，則在步驟 S807中會依據(jù)上述公式1來計算指揮車輛202的建議行進(jìn)車速。倘若指揮車輛202的重心 距離超過線性區(qū)參考距離時，則在步驟S809中會依據(jù)上述公式2來計算指揮車輛202的建 議行進(jìn)車速。綜上所述，根據(jù)對應(yīng)的指揮車輛的行進(jìn)車速、重心距離與平均相對速度來計算各 指揮車輛的建議行進(jìn)車速，其中各指揮車輛的平均相對速度是根據(jù)對應(yīng)的指揮車輛的行進(jìn) 車速和指揮車輛所對應(yīng)的子車隊中其他車輛的行進(jìn)車速來計算。請再參照圖7，最后，在步驟S713中會根據(jù)各成員車輛的行進(jìn)車速與平均相對速 度來產(chǎn)生各成員車輛的建議行進(jìn)車速(如公式3所示)。值得一提的是，在本發(fā)明另一示范實施例中，可更根據(jù)車隊的叢集程度來決定是 否執(zhí)行步驟S711與步驟S713。圖9是根據(jù)本發(fā)明另一示范實施例所繪示的車隊維持方法 的運作流程圖。
請參照圖9，在步驟S711之前還包括計算車隊的叢集程度(步驟S901)，其中車隊 的叢集程度是根據(jù)下述公式4所計算 其中Gdiff表示車隊的叢集程度，Gg(t)表示車隊于時間t時的車隊重心，Gj (t)為 子車隊j于時間t時的子車隊重心，SG為車隊中子車隊的集合，Iij為子車隊j中車輛的數(shù) 目，N為整體車隊的車輛數(shù)，M為車隊中子車隊的數(shù)量。之后，在步驟S903中會判斷所計算的車隊叢集程度是否大于一車隊叢集程度門 限值。在本示范實施例中，車隊叢集程度門限值是由使用者自行設(shè)定的非負(fù)數(shù)值，其中車隊 叢集程度門限值越低，則產(chǎn)生建議行進(jìn)車速的頻率會越高，反之，車隊叢集程度門限值越高 時，則產(chǎn)生建議行進(jìn)車速的頻率會越低。在本示范實施例中，車隊叢集程度門限值是設(shè)定為 1000。倘若所計算的車隊叢集程度大于車隊叢集程度門限值時，則執(zhí)行步驟S711。除了 步驟S901與步驟S903之外，圖9的其他步驟是相同于圖7所述的步驟，在此不重復(fù)描述。綜上所述，本發(fā)明示范實施例的車隊維持方法是根據(jù)車隊重心來產(chǎn)生個子車隊中 指揮車輛的建議行車速度，并且成員車輛是依據(jù)子車隊中其他車輛的行進(jìn)車速來產(chǎn)生，由 此可將車隊中的車輛維持在一叢集程度內(nèi)。此外，通過本發(fā)明示范實施例的車載通信裝置 通信范圍內(nèi)的車輛之間可傳遞彼此的信息，以維持子車隊內(nèi)的行進(jìn)，同時指揮車輛之間可 通過路旁裝置傳遞子車隊的相關(guān)信息，以維持子車隊之間的行進(jìn)，基此可達(dá)到避免車輛脫 隊的目標(biāo)。雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在 不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附 權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種車隊維持方法，用于維持一車隊，其中該車隊具有多臺車輛，該車隊維持方法包括將這些車輛分組為多個子車隊，并且在各這些子車隊中識別這些車輛的其中之一為指揮車輛并且其他這些車輛為成員車輛；取得在各這些子車隊中各這些車輛的一位置坐標(biāo)與一行進(jìn)車速；將這些車輛的這些位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為多個對應(yīng)一維坐標(biāo)；計算各這些子車隊的一子車隊重心，其中各這些子車隊的該子車隊重心依據(jù)對應(yīng)的該子車隊中這些車輛的該對應(yīng)一維坐標(biāo)計算；依據(jù)這些子車隊的這些子車隊重心計算該車隊的一車隊重心；以及依據(jù)各這些指揮車輛的一重心距離產(chǎn)生各這些指揮車輛的一建議行進(jìn)車速，其中各這些指揮車輛的該重心距離是根據(jù)對應(yīng)的該指揮車輛與該車隊重心之間的一距離來計算。
2.如權(quán)利要求1所述的車隊維持方法，其中依據(jù)各這些指揮車輛的該重心距離產(chǎn)生各 這些指揮車輛的該建議行進(jìn)車速的步驟包括根據(jù)對應(yīng)的該指揮車輛的該行進(jìn)車速、該重心距離與一平均相對速度來計算各這些指 揮車輛的建議行進(jìn)車速，其中各這些指揮車輛的該平均相對速度是根據(jù)對應(yīng)的該指揮車輛 的行進(jìn)車速和該指揮車輛所對應(yīng)的該子車隊中其他這些車輛的行進(jìn)車速來計算。
3.如權(quán)利要求1所述的車隊維持方法，還包括根據(jù)對應(yīng)的該成員車輛的該行進(jìn)車速與 一平均相對速度來產(chǎn)生各這些成員車輛的該建議行進(jìn)車速，其中各這些成員車輛的該平均 相對速度是根據(jù)對應(yīng)的該成員車輛的行進(jìn)車速和該成員車輛所對應(yīng)的該子車隊中其他這 些車輛的行進(jìn)車速來計算。
4.如權(quán)利要求1所述的車隊維持方法，還包括依據(jù)這些子車隊重心與該車隊重心計算 一車隊叢集程度，以及僅當(dāng)該車隊叢集程度大于一車隊叢集程度門限值時依據(jù)各這些指揮 車輛的該重心距離產(chǎn)生各這些指揮車輛的該建議行進(jìn)車速。
5.如權(quán)利要求1所述的車隊維持方法，還包括在各這些車輛配置一車載通信裝置，用 以在各這些子車隊中形成一車用隨意網(wǎng)絡(luò)。
6.如權(quán)利要求5所述的車隊維持方法，其中取得在各這些子車隊中各這些車輛的該位 置坐標(biāo)與該行進(jìn)車速的步驟包括由各這些指揮車輛的該車載通信裝置從對應(yīng)的該子車隊中這些成員車輛的車載通信 裝置中接收這些成員車輛的這些位置坐標(biāo)與這些行進(jìn)車速。
7.如權(quán)利要求5所述的車隊維持方法，還包括配置一通信系統(tǒng)用以連結(jié)這些指揮車隊 的車載通信裝置，其中該通信系統(tǒng)為一移動通信網(wǎng)絡(luò)或為通過一無線網(wǎng)絡(luò)或一有線網(wǎng)絡(luò)彼 此連接的多個路旁裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的車隊維持方法，其中這些路旁裝置與這些車載通信裝置是符合 IEEE 802. lip 標(biāo)準(zhǔn)。
9.如權(quán)利要求1所述的車隊維持方法，其中將這些車輛分組為這些子車隊的步驟包括 使用一最小識別碼分組演算法將這些車輛分組為這些子車隊。
10.如權(quán)利要求2所述的車隊維持方法，其中根據(jù)對應(yīng)的該指揮車輛的該行進(jìn)車速、該 重心距離與該平均相對速度來計算各這些指揮車輛的建議行進(jìn)車速的步驟包括依據(jù)該車載通信裝置的一通信距離計算一重心區(qū)參考距離與一線性區(qū)參考距離，其中該重心區(qū)參考距離為該通信距離并且該線性區(qū)參考距離為該通信距離乘上一預(yù)設(shè)倍數(shù)； 判斷對應(yīng)的該指揮車輛與該車隊重心的距離是否大于該重心區(qū)參考距離； 倘若對應(yīng)的該指揮車輛與該車隊重心的距離非大于該重心區(qū)參考距離時，則將對應(yīng)的 該指揮車輛的建議行進(jìn)車速設(shè)定為這些車輛的一平均行進(jìn)車速；倘若對應(yīng)的該指揮車輛與該車隊重心的距離大于該重心區(qū)參考距離時，則判斷對應(yīng)的 該指揮車輛與該車隊重心的距離是否大于該線性區(qū)參考距離，其中倘若對應(yīng)的該指揮車輛 與該車隊重心的距離非大于該線性區(qū)參考距離時，則依據(jù)公式1來計算對應(yīng)的該指揮車輛 的建議行進(jìn)車速Vt+1 = Vt+ a * 饑,J (DLR+Dge) ) *A+ (1- a ) *Vijt (公式 1)，其中vt+1為對應(yīng)的該指揮車輛的建議行進(jìn)車速，Vt為對應(yīng)的該指揮車輛的行進(jìn)車速，a 為0% 100%，Di,g為對應(yīng)的該指揮車輛的重心距離，Dle為該線性區(qū)參考距離，Dge為該重 心區(qū)參考距離，A為一最大加速度，V,,t為對應(yīng)的該指揮車輛的平均相對速度，其中倘若對應(yīng)的該指揮車輛與該車隊重心的距離大于該線性區(qū)參考距離時，則依據(jù)公 式2來計算對應(yīng)的該指揮車輛的建議行進(jìn)車速 Vt+1 = Vt±A(公式 2)。
11.一種車載通信系統(tǒng)，適用于配置在一車輛中并且維持該車輛于一車隊中，該車載通 信系統(tǒng)包括一微處理器單元；一子車隊分組單元，耦接至該微處理器單元并且用以將該車輛分組至一子車隊并且決 定該車輛為一指揮車輛或一成員車輛；一定位單元，耦接至該微處理器單元并且用以從一定位系統(tǒng)中接收多個位置信息以判 斷該車輛的一位置坐標(biāo)；一車速檢測單元，耦接至該微處理器單元并且用以檢測該車輛的一行進(jìn)車速； 一收發(fā)單元，耦接至該微處理器單元并且用以從該子車隊的至少一其他車輛中接收該 至少一其他車輛的位置坐標(biāo)與行進(jìn)車速；一一維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，耦接至該微處理器單元并且用以將該車輛的位置坐標(biāo)與該至少 一其他車輛的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為多個對應(yīng)一維坐標(biāo)；一重心計算單元，耦接至該微處理器單元并且用以依據(jù)這些對應(yīng)一維坐標(biāo)來計算該子 車隊的一子車隊重心，其中該重心計算單元還用以依據(jù)該收發(fā)單元從至少一其他指揮車輛 中接收的至少一其他子車隊重心和該子車隊重心來計算該車隊的一車隊重心；以及 一建議車速產(chǎn)生單元，耦接至該微處理器單元，其中當(dāng)子車隊分組單元決定該車輛為該指揮車輛時該建議車速產(chǎn)生單元會根據(jù)該車 隊重心與該車輛之間的一重心距離產(chǎn)生該車輛的一建議行進(jìn)車速。
12.如權(quán)利要求11所述的車載通信系統(tǒng)，其中當(dāng)子車隊分組單元決定該車輛為該指揮 車輛時該建議車速產(chǎn)生單元還根據(jù)該車輛的該行進(jìn)車速、該重心距離與一平均相對速度來 計算該車輛的該建議行進(jìn)車速，其中該車輛的該平均相對速度是根據(jù)該車輛的行進(jìn)車速和 該至少一其他車輛的行進(jìn)車速來計算。
13.如權(quán)利要求11所述的車載通信系統(tǒng)，其中當(dāng)子車隊分組單元決定該車輛為該成員 車輛時，該建議車速產(chǎn)生單元會根據(jù)該車輛的該行進(jìn)車速與一平均相對速度來產(chǎn)生該車輛的該建議行進(jìn)車速，其中該車輛的該平均相對速度是根據(jù)該車輛的行進(jìn)車速和該至少一其 他車輛的行進(jìn)車速來計算。
14.如權(quán)利要求11所述的車載通信系統(tǒng)，其中當(dāng)子車隊分組單元決定該車輛為該指揮 車輛時，該建議車速產(chǎn)生單元會依據(jù)該子車隊重心、該至少一其他車隊重心與該車隊重心 來計算一車隊叢集程度，以及僅當(dāng)該車隊叢集程度大于一車隊叢集程度門限值時該建議車 速產(chǎn)生單元依據(jù)該重心距離產(chǎn)生該車輛的該建議行進(jìn)車速。
15.如權(quán)利要求11所述的車載通信系統(tǒng)，其中該收發(fā)單元是符合IEEE802.lip標(biāo)準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求11所述的車載通信系統(tǒng)，其中該子車隊分組單元使用一最小識別碼分 組演算法將該車輛分組至該子車隊并且決定該車輛為該指揮車輛或該成員車輛。
17.如權(quán)利要求12所述的車載通信系統(tǒng)，其中當(dāng)子車隊分組單元決定該車輛為該指揮 車輛時，該建議車速產(chǎn)生單元還用以依據(jù)該收發(fā)單元的一通信距離計算一重心區(qū)參考距離與一線性區(qū)參考距離，其中該重 心區(qū)參考距離為該通信距離并且該線性區(qū)參考距離為該通信距離乘上一預(yù)設(shè)倍數(shù)； 判斷該車輛與該車隊重心的距離是否大于該重心區(qū)參考距離； 倘若該車輛與該車隊重心的距離非大于該重心區(qū)參考距離時，則將該車輛的建議行進(jìn) 車速設(shè)定為該車隊的一平均行進(jìn)車速；倘若該車輛與該車隊重心的距離大于該重心區(qū)參考距離時，則判斷該車輛與該車隊重 心的距離是否大于該線性區(qū)參考距離，其中倘若該車輛與該車隊重心的距離非大于該線性 區(qū)參考距離時，則依據(jù)公式1來計算該車輛的建議行進(jìn)車速 Vt+1 = Vt+ a * 饑,J (DLE+Dge) ) *A+ (1- a )t (公式 1)， 其中vt+1為該車輛的建議行進(jìn)車速，Vt為該車輛的行進(jìn)車速，a為0% 100%，0“為 該車輛的重心距離，Dle為該線性區(qū)參考距離，Dge為該重心區(qū)參考距離，A為一最大加速度， Vi,t為該車輛的平均相對速度，其中倘若該車輛與該車隊重心的距離大于該線性區(qū)參考距離時，則依據(jù)公式2來計算 該車輛的建議行進(jìn)車速Vt+1 = Vt±A(公式 2)。
全文摘要
車隊維持方法及車載通信系統(tǒng)。該車隊維持方法，其利用車輛位置與車速信息的交換與分散式演算法來提供每一車輛的建議行進(jìn)車速以保持車隊叢集的程度。此方法包括將車輛分組為多個子車隊，并且識別子車隊中的指揮車輛與成員車輛。此方法還包括取得在各子車隊中各車輛的位置坐標(biāo)與行進(jìn)車速，并且將各車輛的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)一維坐標(biāo)。并且，此方法也包括依據(jù)所轉(zhuǎn)換的一維坐標(biāo)計算各子車隊的子車隊重心以及整個車隊的車隊重心。再者，此車隊維持方法還包括依據(jù)各指揮車輛的重心距離產(chǎn)生各指揮車輛的建議行進(jìn)車速，并且由此產(chǎn)生各成員車輛的建議行進(jìn)車速。
文檔編號G08G1/09GK101882373SQ20091013820
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者張哲維, 李夏新, 簡榮宏, 蔡赫維, 陳健 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院