[發明專利]一種基于多源信息拓撲通信系統的異構多車協同控制方法

有效

• 申請號: 202110284273.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113022585B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 吳超仲;楊鑫煒;賀宜;黃珍;雷劍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60W50/00
• 分類號: B60W50/00;H04L67/12;H04L41/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種基于多源信息拓撲通信系統的異構多車協同控制方法，其特征在于，

所述多源信息拓撲通信系統包括：

中心服務器、n+1個車載狀態監控系統、n+1個動力管理控制系統；

所述中心服務器與每個車載狀態監控系統通過無線方式依次連接；所述車載狀態監控系統安裝于每一輛車上；

所述車載狀態監控系統由定位模塊、速度傳感器、加速度傳感器、微處理器、無線通信模塊構成；

所述車載狀態監控系統的微處理器分別與所述的定位模塊、速度傳感器、加速度傳感器、無線通信模塊通過有線方式依次連接；所述無線通信模塊與所述中心服務器通信模塊通過無線方式連接；

所述的定位模塊采集車輛經緯度，并傳輸至所述微處理器；

所述的速度傳感器安裝于車輪，將車輛的輪胎轉速轉化為車輛車速，并傳輸至所述微處理器；

所述的加速度傳感器安放于車輛ESP系統內部，采集車輛加速度，并傳輸至所述微處理器；

所述無線通信模塊安裝于車輛的左視鏡或右視鏡上，所述微處理器將車輛經緯度、車輛車速、車輛加速度通過所述無線通信模塊無線傳輸至所述中心服務器；

所述的動力管理控制系統與車載狀態監控系統有線連接；

所述的中心服務器接收到列隊中n+1臺車輛的當前經緯度、n+1臺車輛的車速、n+1臺車輛的車輛加速度，同時計算每臺車輛的期望加速度，同時將每臺車輛的期望加速信息按對應的編號通過無線通信模塊依次傳遞給n+1臺車載狀態監控系統，再傳遞給當前車輛的動力管理控制系統進行車速控制；

所述異構多車協同控制方法包括以下步驟：

步驟1：中心服務器通過車載狀態監控系統采集多臺車輛的車載狀態信息，同時根據中心服務器所設定的通信鄰域范圍、車頭時距計算每臺車輛的期望加速度信息，再通過無線方式依次傳輸至每臺車輛的車載狀態監控系統中，再傳遞至動力管理控制系統進行車速控制；

步驟2：中心服務器接收到n+1臺車載狀態監控系統所傳遞的n+1輛車的狀態信息，構建單一車輛帶有一階時滯環的三階車輛縱向動力學模型、基于恒定時距跟馳策略的安全距離模型、經緯度信息下的距離模型、距離誤差動力學模型，進一步構造出單一前饋信號的協同控制器，再結合多源前饋的拓撲通信模式和考慮通信延時常量，將單一前饋信號的協同控制器擴展為通信延時下的多源前饋信息控制器，計算車輛當前的期望加速度；

步驟3：將步驟2中三階車輛縱向動力學模型、距離誤差動力學模型、前饋信號的協同控制器耦合成單車的狀態空間閉環控制模型；將步驟2的通信延時常量轉化為k階的狀態空間的形式；由此構建通信延時下的單車閉環控制模型的擴展狀態空間模型；最后將通信延時下的單車閉環控制模型的擴展狀態空間模型作為子系統，進一步構建n+1輛車內部耦合的閉環控制狀態空間模型，對所有車輛的狀態信息進行同步計算。

2.根據權利要求1所述的基于多源信息拓撲通信系統的異構多車協同控制方法，其特征在于，

步驟1所述多臺車輛編號為：

第0臺車輛、第1臺車輛、...、第n+1臺車輛；

所述的第0臺車輛、第1臺車輛、...、第n+1臺車輛依次排列于一條交通行駛車道上；

步驟1所述車輛的車載狀態信息為：

data_i＝{lat_i，lon_i，v_i，a_i}，i∈[0,n+1]

其中，data_i為第i臺車輛的車載狀態信息，lat_i為定位模塊采集的第i臺車輛的緯度，lon_i為第i臺車輛的經度，v_i為車速傳感器采集的第i臺車輛的車輛車速，a_i為加速度傳感器采集的第i臺車輛的車輛加速度；

步驟1所述每臺車輛的通信鄰域范圍為：

i+r .... i+2 i+1 i i-1 i-2 .... i-z

其中，z為第i臺車輛的前向通信車輛范圍，r為第i臺車輛的后向通信車輛范圍。