[發(fā)明專利]一種基于車車通信的多車分布式協(xié)同避撞方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010554836.1
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111703418B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡滿江;李俊妮;邊有鋼;秦兆博;謝國濤;王曉偉;徐彪;秦洪懋;秦曉輝;孫寧;丁榮軍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: B60W30/08
• 分類號: B60W30/08;B60W30/17;B60W30/09
• 代理公司: 廣州容大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種基于車車通信的多車分布式協(xié)同避撞方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，在行駛的車輛隊列中，各車通過自車感知單元監(jiān)測自車運動狀態(tài)；

步驟2，設(shè)定制動閾值，判斷車輛隊列中是否有某一輛車的制動工況超過設(shè)定制動閾值，若有則將該輛車記為頭車，與其后的跟隨車輛組成新的車輛隊列，否則，返回步驟1；

步驟3，在基于車車通信條件的基礎(chǔ)上，各車將車輛狀態(tài)信息通過車載通信設(shè)備進行廣播，而該車的鄰近車輛接收此車輛狀態(tài)信息；

步驟4，基于模型預(yù)測控制方法，以車輛隊列總相對動能最小為優(yōu)化目標，利用提出的分布式協(xié)同避撞策略優(yōu)化求解各車期望加速度；

步驟5，各車得到自車的期望加速度后，按照此期望加速度對自車進行制動控制；

步驟6，若車輛停止行駛，則停止對該車的控制，否則返回步驟3；

所述步驟4中，以車輛隊列總相對動能最小為優(yōu)化目標，利用提出的分布式協(xié)同避撞策略優(yōu)化求解各車期望加速度的具體步驟如下：

步驟41，結(jié)合目標函數(shù)和約束條件，可得基于總相對動能最小的協(xié)同避撞策略對應(yīng)的優(yōu)化問題；

步驟42，對步驟41中獲得的問題進行離散化，進行數(shù)值求解；

步驟43，再將離散化的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一個分布式QP問題；

步驟44，將車輛隊列總相對動能最小問題分解成關(guān)于每輛車相對動能最小的N個子問題；

步驟45，通過分布式優(yōu)化求解算法求解各車期望加速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車車通信的多車分布式協(xié)同避撞方法，其特征在于：所述步驟4中的模型為運動學(xué)模型，具體如下：

其中，m_i為第i輛車的質(zhì)量，p_i(t)，v_i(t)和F_i(t)分別為t時刻第i輛車的車頭位置、速度和實際制動力，F(xiàn)_i，des為t時刻第i輛車的期望制動力，τ是一階慣性延遲的時間常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于車車通信的多車分布式協(xié)同避撞方法，其特征在于：所述步驟4中模型的目標函數(shù)如下：取N為制動車輛隊列中的車輛總數(shù)，各輛車的序號由前往后依次為0，1，2，...，N，m_i為第i輛車的質(zhì)量，v_i(t)為t時刻第i輛車的速度；

基于以上假設(shè)，定義t時刻第i一1輛車與第i輛車之間的相對動能J_i(t)為：

i＝1，2，…，N

基于相對動能的定義，定義t時刻制動車輛隊列的總相對動能J(t)為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于車車通信的多車分布式協(xié)同避撞方法，其特征在于：所述步驟4中車輛期望制動力的約束條件如下：

F_i，min≤F_i，des(t)≤F_i，max

其中，F(xiàn)_i，min和F_i，max分別為第i輛車的最小和最大制動力。

5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至4任意一項所述方法的裝置，其特征在于：包括：

感知單元：實現(xiàn)對自車和他車運動狀態(tài)信息、車輛屬性信息的采集；

通信單元：基于車車通信條件，可以發(fā)送和接收車輛狀態(tài)信息；

決策單元：用于進行車載計算，輸入車輛狀態(tài)信息后計算出期望加速度；

控制執(zhí)行單元：接收決策單元輸出的期望加速度后，通過期望的控制量對車輛進行縱向控制，實現(xiàn)多車協(xié)同縱向避撞。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：所述感知單元包括感知鄰居車輛狀態(tài)信息的環(huán)境感知模塊以及感知自車狀態(tài)的狀態(tài)觀測器。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于：所述決策單元中，將各車車輛狀態(tài)信息作為車載計算模塊的輸入量，則輸出量為各車的期望加速度。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于：所述控制執(zhí)行單元的執(zhí)行結(jié)構(gòu)包括發(fā)動機轉(zhuǎn)矩控制、電子加速/制動輸入量控制。