T/JSJTQX 55-2024 公路沥青路面智慧机群协同施工编队规范

ICS93.080.01

CCSP66

团体标准

T/JSJTQX55—2024

公路沥青路面智慧机群协同施工

编队规范

Technicalspecificationforintelligentmachinegroupcollaborative

constructionformationofhighwayasphaltpavement

2024-06-15发布2024-07-01实施

江苏省交通企业协会发布

T/JSJTQX55－2024

目  次

前言..........................................................................................................................................................................III

1范围......................................................................................................................................................................4

2规范性引用文件.................................................................................................................................................4

3术语和定义.........................................................................................................................................................4

4缩略语..................................................................................................................................................................5

5基本规定.............................................................................................................................................................6

6智慧机群硬件系统.............................................................................................................................................6

6.1一般要求..................................................................................................................................................6

6.2智能体......................................................................................................................................................6

6.3路径采集装置..........................................................................................................................................7

6.4智能驾驶控制器......................................................................................................................................7

7智慧机群控制平台及软件系统.........................................................................................................................7

7.1控制平台..................................................................................................................................................7

7.2软件..........................................................................................................................................................8

8智慧机群协同通信系统.....................................................................................................................................8

8.1通信组网..................................................................................................................................................8

8.2RTK差分通讯..........................................................................................................................................8

8.3无线通讯模块选型及通信测试..............................................................................................................9

8.4智慧机群协作通信..................................................................................................................................9

8.5通信抗干扰分析....................................................................................................................................10

9路径规划...........................................................................................................................................................10

9.1一般要求................................................................................................................................................10

9.2路径规划定位........................................................................................................................................10

9.3路径轨迹拟合........................................................................................................................................11

9.4路径规划仿真验证................................................................................................................................11

9.5路径切换设计........................................................................................................................................11

10施工编队与协同控制.....................................................................................................................................11

10.1一般要求...............................................................................................................................................11

I

T/JSJTQX55－2024

10.2领航跟随法..........................................................................................................................................12

10.3智慧机群编队控制..............................................................................................................................12

10.4实验仿真..............................................................................................................................................13

10.5碾压机群编队......................................................................................................................................13

11安全和避障.....................................................................................................................................................14

11.1智慧机群安全配置..............................................................................................................................14

11.2系统安全控制方法..............................................................................................................................14

11.3安全等级...............................................................................................................................................14

12施工..................................................................................................................................................................15

13编队评价.........................................................................................................................................................16

13.1编队性能评价........................................................................................................................................16

13.2智慧机群施工过程评价......................................................................................................................16

13.3智慧机群施工效果评价......................................................................................................................17

附录A（资料性）定位坐标转换方法.....................................................................................................19

附录B（资料性）智能体行进路径轨迹拟合方法.................................................................................21

B.1最小二乘法三次拟合............................................................................................................................21

B.2基于偏差分段拟合................................................................................................................................22

附录C（资料性）智能体当前位置推算方法.........................................................................................24

C.1智能体到曲线路径的距离计算...........................................................................................................24

C.2智能体到曲线路径位置正负计算.......................................................................................................25

附录D（资料性）模糊控制器的设计步骤.............................................................................................26

附录E（资料性）领航跟随法编队队形和智能压路机路径规划.........................................................30

E.1编队队形设计........................................................................................................................................30

E.2领航压路机压实路径规划....................................................................................................................31

E.3换道路径规划........................................................................................................................................32

E.4换道步骤................................................................................................................................................34

附录F（资料性）领航压路机速度规划.................................................................................................36

F.1梯形速度规划........................................................................................................................................36

F.2七次多项式S形速度规划....................................................................................................................36

参考文献..................................................................................................................................................................39

II

T/JSJTQX55－2024

前  言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由江苏省交通企业协会提出并归口。

本文件起草单位：江苏镇江路桥工程有限公司、中交一公局第五工程有限公司、中交二公局第三工程

有限公司、无锡交通建设工程集团股份有限公司、江苏省交通工程建设局、江苏现代蜀宁工程建设有限公

司、常州市交通运输综合行政执法支队、中铁四局集团有限公司、湖南三一路面机械有限公司、盐城市高

速公路建设指挥部、中交三航局第三工程有限公司、镇江市珩烁建设工程有限公司、中石化胜利建设工程

有限公司、常州市公路事业发展中心、江苏森淼工程质量检测有限公司、华设设计集团股份有限公司、常

州交通建设管理有限公司、常州市恒正交通工程试验检测中心有限公司。

本文件主要起草人：严承俊、杜海云、庄云、朱蕊、周跃明、褚少华、丰荣良、张旭伟、吕泰达、黄

佳钰、许卫、李海涛、顾碧峰、周正殿、鲁飞、吴军、杜志、郜继辉、贾云清、曹乐、吉祥、沈龚、王军

章、刘金涛、毛安静、倪刚刚、廖波、施亮、廉云亮、刘宠、宋浩、梁德斌、徐德民、包旭、杨磊、刘秋

宝、钟辉平、谭斌、李旭、路星、俞科峰、陈光林、李志刚、王国华、吴青、张敏、储永坚、蔡爱林、刘

海峰、徐靖、喻光林、戴武、余贵杨、王国安、朱林、张辰一、韩健、崔永太、颜道勇、马麟、孙超、王

振滨、王彦军、吴维莉、俞仲明、蔡惠华、张进武、谷蒙川、严建和、刘强、章荣福、王芮文。

本文件由江苏省交通技师学院王芮文、镇江市交通综合运输中心章荣福、常州市交通运输综合行政执

法支队徐德民、包旭、三一汽车制造有限公司钟辉平、北京中元浩业科技有限公司路星主审。

III

T/JSJTQX55－2024

公路沥青路面智慧机群协同施工编队规范

1范围

本文件规定了公路沥青路面智慧机群协同施工编队的基本规定、智慧机群硬件系统、控制平台及软

件系统、协同通信系统、路径规划、施工编队与协同控制、安全和避障、施工和编队评价等内容。

本文件适用于公路沥青路面智慧机群协同施工编队。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T10827.1-2014工业车辆安全要求和验证第1部分：自行式工业车辆（除无人驾驶车辆、伸

缩臂式叉车和载运车）

GB/T10827.4-2023工业车辆安全要求和验证第4部分：无人驾驶工业车辆及其系统

GB/T14733.4电信术语电信中的交换和信令

GB/T16754-2021机械安全急停功能设计原则

GB/T17165模糊控制装置和系统性能评定方法

GB/T39616卫星导航定位基准站网络实时动态测量（RTK）规范

JB/T13696-2019无人驾驶工业车辆

JT/T1127-2017公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件

JTGF40公路沥青路面施工技术规范

T/JSJTQX19—2021高速公路路面3D摊铺施工技术规程

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

智能体intelligentagentdevices

集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶和无人驾驶等功能于一体的综合机械系统，本文件的智能

体包括智能摊铺机和智能压路机。

3.2

智慧机群smartCluster

由一定数量智能体（3.1）、控制系统及人机界面组成，利用信息交互与反馈、激励与响应，实现

相互间行为协同，适应动态环境，共同完成特定任务的智能联合系统。

3.3

PID控制pidcontrol

在闭环自动控制技术中，基于比例（proportion）、积分（integral）、微分（differential）反

馈响应回路。

4

T/JSJTQX55－2024

3.4

模糊控制fuzzycontrol

用模糊推理方法，模拟人的操作技能、控制经验和知识的一种控制方法。

[来源：GB/T17165-2008,3.35]

3.5

轮询polling

每次一个地邀请数据源进行传输的过程。

[来源：GB/T14733.4-2012，714-15-08]

3.6

实时动态测量技术realtimekinematic，RTK

GNSS相对定位技术的一种，主要通过基准站和流动站之间的实时数据链路和载波相对定位快速解算

技术，实现高精度动态相对定位。

[来源：GB/T39616-2020，3.3]

3.7

网络拓扑networktopology

用传输介质互连各种设备的物理布局。构成网络的成员间特定的物理的即真实的、或者逻辑的即虚

拟的排列方式。

3.8

智能压实值intelligentcompactionmeasurementvalues

基于振动压路机在碾压过程中振动轮振动响应信号所建立的反映路基压实状态的力学指标。

3.9

领航跟随法navigationfollowingmethod

在智慧机群（3.2）编队中设定一个或几个智能体（3.1）作为领航者，其余智能体作为跟随者，在

编队运行的过程中领航智能体的作用是控制整个编队的行进路线，作为跟随智能体的成员于领航智能体

之间保持一定的角度、速度和距离，使编队维持期望的最佳形状。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

LED：发光二极管（light-emittingdiode）

RTK：实时动态测量技术（realtimekinematic）

GNSS：全球卫星导航系统（globalnavigationsatellitesystem）

HMI：人机接口（humanmachineinterface）

MAS：移动代理服务器（mobileagentserve）

BDS：北斗卫星导航系统（beidounavigationsatellitesystem）

GLONASS：俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（globalnavigationsatellitesystem）

CAN：控制器局域网总网（controllerareanetwork）

EPEC：就业准证资格证书（employmentpasseligibilitycertificate）

A/D：模拟数字转换器（analogtodigitalconverter）

RTCM：于差分全球卫星定位系统的数据格式（radiotechnicalcommissionformaritimeservices）

LoRa：远距离无线电（longrangeradio）

TTL：域名解析在DNS服务器中存留时间（timetolive）

5

T/JSJTQX55－2024

ISM：用于工业、科学、医学的无线电频段（industrialscientificmedicalband）

PID：基于比例、积分和微分的控制系统（proportionalintegralderivative）

PD：即比例-微分控制（proportional-derivativecontrol）

ICMV：智能压实值（intelligentcompactionmeasurementvalues）

5基本规定

5.1沥青路面智慧机群协同施工编队应采用敏捷开发方式进行，以适应不同路面施工工艺和管理要求。

5.2编队前，应编制相应的摊铺碾压方案及与其相适应的智慧机群编队方案。

5.3应建立智慧机群控制平台，平台应包含工程中心、设备中心、应用中心，工程中心、设备中心和

应用中心应实现互通互联。

5.4智慧机群控制平台应能依靠本地与云端组成的数据基础实现智慧机群施工全流程动态控制与管理。

6智慧机群硬件系统

6.1一般要求

6.1.1智慧机群中的各智能体应保证无人驾驶设备的安全运行。智慧机群中各智能体应满足JB/T

13696-2019的要求。

6.1.2智慧机群应使用3D摊铺技术，3D摊铺施工装备和工艺应满足T/JSJTQX19—2021的要求。

6.1.3智慧机群中的钢轮振动智能压路机应配备智能压实值数据采集装置，智能压实装备和工艺宜满

足JT/T1127-2017的要求。

6.2智能体

6.2.1智能体宜配置路径采集自动化装备。

6.2.2智能摊铺机应具备以下功能：

a）应利用实时动态差分定位、辅助驾驶或无人驾驶算法、全电液控制器与摊铺管理系统实现摊铺

机行驶、摊铺作业自动化控制；

b）辅助驾驶或无人驾驶算法应结合RTK高精度定位技术，实时规划路径、速度自适应；

c）摊铺管理系统应涵盖红外温度监控系统、摊铺数据采集系统、通信网桥和对摊铺状态显示器的

控制；

d）应能对摊铺温度、方量、油耗、振动频率、摊铺速度、实时位置、运动轨迹等施工参数进行实

时采集，并通过无线通讯传到控制平台进行数据的汇总与分析；

e）结合远程控制技术，对处于异常状态摊铺参数（料温过低、材料温度离析、找平异常）进行远

程提示与远程干预；

f）摊铺机应配备3D摊铺控制系统，采用测量机器人技术、高精度GNSS技术、域激光技术和多变量

摊铺技术进行摊铺控制，应能提供毫米级的高程精度，实现高精准度的无基准线摊铺，并能适应变坡及

连续多个曲线路段的施工要求。

6.2.3智能压路机应具备以下功能：

a）应利用RTK高精度定位、辅助驾驶或无人驾驶算法、全电液控制器与压实管理系统实现压路机

自动行驶、自动化压实；

b）辅助驾驶或无人驾驶算法应结合RTK高精度定位技术，实时规划路径、速度自适应；

c）应配备压实传感器、处理单元和显示设备等集成系统；

d）配备加速度传感器、温度传感器实时反馈路面智能压实值、温度，实时显示压路机的速度；

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e）利用高精度车载定位系统、无线通讯实时上传加速度传感器采集的压实数据至控制中心进行存

储，随时可查；

f）建立控制平台与机群设备、机群设备之间的高速无线通信；

g）建立机群安全调度机制，通过控制平台给所有智能压路机进行任务分配和施工路径动态规划，

控制压路机之间的安全距离，防止碰撞发生；

h）配置毫米波雷达、超声波传感系统组成安全避障系统实现压路机自动避障。当检测到周围安全

范围内有人或物时，能自主减速和刹车；

i）具备自动洒水功能，可远程调节洒水量；

j）胶轮压路机具有自动检测气压和自动充气功能；

k）具有路径记录功能，自动记录碾压遍数。

6.2.4单智能体能够按照预先设定的路径轨迹自动驾驶，转向平稳，弯道过度平滑。单智能体横向控

制精度控制在±5cm之内，智能压路机应能贴边碾压，贴边距离应控制在3mm～10mm之间。

6.3路径采集装置

6.3.1应能实现沥青路面智慧机群编队的路径采集、路径拟合及路径传输。

6.3.2应轻便实用、稳定可靠，为机群编队进行路径规划，实现协同控制。

6.3.3可采用自动巡航车辆作为载体，也可直接安装在领航智能体上。

6.4智能驾驶控制器

6.4.1安装在摊铺机和压路机的驾驶室中，安装应稳定可靠。

6.4.2应具有通过无线通讯串口结合数传电台无线通讯模块与HMI交互中心实现信息交互、下发路径、

点击联动、设置车距、设置偏移量等功能。

6.4.3应能通过控制中心捕获路径信息，通过移动站解算自身位置信息，与智慧机群编队协作通信、

协同控制，实现摊铺碾压的无人驾驶。

6.4.4对超声波模块进行A/D采集，当智能体距离障碍物或人50cm左右时应自动停车，防止碰撞。

6.4.5能控制摊铺机熨平板的伸缩升降、压路机的转向。

6.4.6能控制智能体的手/自动、急停等。

6.4.7主控制器通过CAN通信进行数据、指令传输以达到控制智能体设备的目的。

6.4.8智能驾驶的过程中，应能通过遥控器对编队中智能体的速度、方向、偏移量进行控制，并能使

智能体急停、熄火、启动。

7智慧机群控制平台及软件系统

7.1控制平台

7.1.1应配备HMI交互中心作为智慧机群的控制平台，以下发控制指令，监控设备运行状态。

7.1.2HMI交互中心由高性能控制器、无线通讯模块、电源管理模块、触摸屏等组成。

7.1.3应根据智能体数量、沥青路面的施工要求、工程管理情况、技术状况等进行人机交互界面设计。

7.1.4人机交互的监控界面应包含智能体速度、已摊铺长度、已碾压长度、碾压遍数、智能体行驶误

差、当前温度、温度离析、智能压实值情况等。

7.1.5参数设置界面应设置智能体的参数，包括车首与传感器距离、车尾与传感器距离、最大转向角

度、最大行进速度、最小安全间距、机群中智能体间最长距离、智能体实际编号等信息。

7.1.6应实现信息交互与系统实时监控的功能，应能查看工程实时施工动画、各智能体的实时状态、

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各作业实时进度等，支持多维度、多参数的监控。

7.1.7应能查看工程进度与关键质量数据的完整履历，能提供全面的工程日报和各作业的详细质量情

况，包括碾压遍数、压实度、高程、效率、轨迹、摊铺碾压温度图谱等。

7.1.8应具有作业回放功能。可回放任一时间段的施工过程，查看各参数的动态变化情况。

7.1.9应能通过选择作业类型、配置设备、选择作业区域、设置工艺等标准步骤来快速、准确、方便

地完成作业创建。

7.1.10应能从时长、油耗、里程、速度、温度、上线履历、报警记录、保养记录等多方面对设备健康、

风险控制进行分析并预警。

7.2软件

7.2.1应建立智慧机群协同施工软件系统。

7.2.2软件系统开发应满足在环境恶劣、应用场合温度较高的条件下连续稳定施工作业的要求。

7.2.3软件系统开发时，应能满足智慧机群编队协同控制的要求。

7.2.4软件系统开发时，应能实现机群行驶速度、前后智能体间距自行设定，智能体编队可灵活设置。

7.2.5软件系统模型应由智能体个体的动态模型、通信网络拓扑和分布式控制律三个基本要素组成，

应满足以下条件：

a）动态模型应能分析智能体的运动控制状态；

b）通信网络拓扑应能够及时确定和更新智能体及智能体之间状态信息；

c）分布式控制律应能够明确智能体之间的组织关系，形成相互协同的智慧机群系统。

7.2.6软件架构的MAS应包括任务分配层、信息交互层及协同控制层等三层控制体系结构，应满足以下

要求：

a）任务分配层应能根据现场施工情况分配施工角色、编排施工顺序，赋予智能体协作能力；

b）信息交互层应能匹配系统的协作关系，每个智能体确定角色后，通过无线通信组网共享系统的

资源信息，智能体根据当前的路径目标、自身状态信息选定具体的运动控制方式；

c）协同控制层应执行系统的运动控制指令，使智能体产生相应的动作，实现控制；

d）协同控制期间，智能体应能依靠传感器采集信息、感知环境，实现智慧机群系统的有效控制。

8智慧机群协同通信系统

8.1通信组网

8.1.1协同通信系统组网应可靠稳定，系统信息交互应准确实时。

8.1.2通信技术及通信设备的选定应满足智慧机群编队协同控制系统工作效率的要求。

8.1.3设置通信系统结构时，应考虑以下因素：

a）沥青路面的施工参数设置情况；

b）差分GNSS基站为系统提供的精确位置信息；

c）HMI交互中心对路径采集装置和智能体之间的信息交互、通讯组网情况；

d）智能体的数量。

8.2RTK差分通讯

8.2.1RTK应能利用基准站和移动站的空间相关性，获取相对观测值，以差分的方式减少定位的干扰，

实现高精度定位。

8.2.2流动站应能在基准站获得的观测数据基础之上通过差分消除误差项，然后解算得到精准坐标。

8

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8.2.3在数据链路中传输差分电文，宜使用容错性强的RTCM差分协议以达到对GNSS系统支持最佳。

8.2.4差分电台应选用穿透性强的特高频，频率应能采集300MHz～3000MHz的信号；跳频电台工作频

段应在902MHz～908MHz，应能通过跳频系统缩短驻留时间来抵抗多径干扰的影响。

8.2.5应具有持续观测卫星，并经电台把观测到的数据与基准站的坐标信息向各流动接收机予以准确

传送的功能。

8.2.6流动接收机应能将自身测点的GNSS数据、通过电台所接收的源自于基准站的数据结合，构建差

分观测值加以实时动态处理，在流动站中获取瞬时三维坐标，实现相对实时定位。

8.2.7差分GNSS定位基站应按以下要求设置：

a）定位基站的信号接收系统宜采用多星多频GNSS单元，支持BDS、GNSS、GLONASS等多个系统进行

导航定位。能通过匹配基站数据实现差分GNSS定位；

b）定位基站应能匹配机载GNSS接收机结合高精度全频段天线解析获取差分信号实现差分GNSS定位；

c）应能根据沥青路面的施工要求选用RTK定位技术，保证定位精度。

8.3无线通讯模块选型及通信测试

8.3.1应根据沥青路面施工各智能体组成的机群工作段长度进行无线通信模块的选型和通信测试。

8.3.2无线通讯模块选型时，应遵循以下原则：

a）应对比分析拟选用模块的实测通信距离、通信稳定性和通信时延性等；

b）当选用全双工串口模块时，应能够实现无线空速和波特率自适应匹配；

c）当选用单网口Wi-Fi模块时，应具备串口转Wi-Fi通信功能，应实现串口与Wi-Fi的双向传输，

扩展串口设备的通信距离；

d）当选用LORA扩频无线串口模块及网络配置时，应将LORA扩频无线串口模块配置为定点传输模

式，以保证信号不被外界环境干扰；

e）选用数传电台模块时，数传模块应保证空中速率不可调，能自适应波特率。

8.3.3应结合沥青路面施工场所和施工条件，对比分析全双工串口模块、单网口Wi-Fi串口服务器、

数传电台模块在通信距离、稳定性以及时延性等实测结果，以选取系统最为合适通信组网模块。

8.3.4应由HMI交互中心主控板、智能驾驶控制器、不同通讯模块以及电源模块搭建无线通信模块测

试环境。

8.3.5HMI交互中心主控板作为主站，通过串口连接无线通信模块以广播的形式发送数据包。智能驾

驶控制器一端作为从站，通过无线通信模块依次接受各自的数据包。

8.3.6通信模块测试硬件搭建完成后，通过模拟数据在室外无遮挡环境下进行不同距离的通信测试。

8.4智慧机群协作通信

8.4.1协作通信可由路径收发通信、轮询通信和遥控器通信三种形式组成。

8.4.2路径收发通信应满足以下要求：

a）应规定智能体通讯双方一定格式的通讯协议，包括HMI交互中心、智能驾驶控制器和遥控器之

间的通讯信息、传递方向、应答机制等信息；

b）路径采集装置则应负责当天施工路段的路径采样及路径信息拟合，生成路径参数信息，并通过

无线通讯的方式将路径参数信息传输给HMI交互中心；

c）采用分包收发路径参数信息，双方规定指令包头、功能码、路径总段数、本数据包段数、路径

具体信息、路径包数、第几包数、指令包尾、数据校验；

d）通过分包收发路径，减轻通信模块的压力，提高无线通信的稳定性。

8.4.3HMI交互中心轮询通信应按以下进行：

a）应根据系统施工实际需求，由HMI交互中心分配各个智能体的编队位置和个体角色，并制定通

9

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讯协议；

b）宜采用轮询扫描和指令消息列队处理的通信思路进行智能体之间的通信设计；

c）轮询设计的主要程序为：智能体进场准备、路径采集装置沿施工路线采集数据、拟合跟随路径、

HMI中心轮询扫描智能体设备及路径采集装置、监测智能体的无线通讯模块的在线情况、HMI中心设定

施工编队顺序、依次对智能体进行轮询通信、收集和存储信息；

d）由HMI交互中心分配数据，实现邻近智能体设备之间位置、速度、施工温度等信息的实时交互。

8.4.3当采用遥控器进行通信时，其通信协议宜根据不同智能体分别设立。

8.5通信抗干扰分析

8.5.1沥青路面智慧机群通讯应进行抗干扰分析，以提高通信精度。

8.5.2宜采用天线增益的方法增强信号发射端的发射功率，提升无线通信链路中信号接收端的接收功

率，提高无线通信距离，增强通信的稳定性。

8.5.3沥青路面智慧机群系统选用的数传电台模块应具有前向纠错功能，且应采用应答重传机制使得

丢失或者被干扰的数据得到纠正，提高通信的稳定性。

9路径规划

9.1一般要求

9.1.1沥青路面施工智慧机群应能实现智能体设备在特定环境下从施工起点到终点、并完成设定任务

的功能。

9.1.2应解决智能体当前位置、智能体特定时间点的位置以及智能体从当前位