[發(fā)明專利]一種基于無向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110353987.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113104036B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀宜;馮奇;楊鑫煒;吳超仲;彭理群;陳韜;姜春生
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B60W30/165
• 分類號: B60W30/165;B60W50/00;H04L67/12;G08G1/01;G08G1/052;G08G1/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發(fā)明提出了一種基于無向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法。本發(fā)明通過構(gòu)建車輛無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停桓鶕?jù)車輛無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭型ㄐ糯鷥r(jià)集合構(gòu)建通信總代價(jià)，以通信總代價(jià)最小化作為無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷膬?yōu)化目標(biāo)，使用prim算法進(jìn)行尋優(yōu)得到優(yōu)化后無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停卉囕v通過傳感器采集自車位置和狀態(tài)信息，建立車輛縱向動力學(xué)模型。通過傳感器單元和通信單元，采集自車與前車的位置和狀態(tài)信息，建立車輛編隊(duì)安全距離模型；最后構(gòu)建車輛編隊(duì)中車輛的分布式控制器。本發(fā)明保證車輛編隊(duì)中車輛能夠?qū)崟r(shí)感應(yīng)周圍車輛的狀態(tài)信息的同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信代價(jià)最小，使得車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法更加符合實(shí)際要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法。

背景技術(shù)

目前，隨著汽車的生產(chǎn)量和保有量迅速增長，因交通擁堵產(chǎn)生的能源消耗、環(huán)境污染以及駕駛體驗(yàn)變差等問題與日俱增。車輛協(xié)同編隊(duì)控制技術(shù)是指將鄰域內(nèi)車輛進(jìn)行編隊(duì)，通過車車通信(V2V)或者車路通信(V2I)等方式獲取周圍車輛的信息，根據(jù)獲取的信息自適應(yīng)的調(diào)整車輛的速度，最終在滿足車隊(duì)安全性的前提下，使整個(gè)車隊(duì)達(dá)到期望的行駛速度。研究表明，車輛協(xié)同控制編隊(duì)技術(shù)可以顯著改善道路通行效率、減緩交通擁堵、提高燃油經(jīng)濟(jì)性，使交通系統(tǒng)達(dá)到安全、高效、節(jié)能的目的。

但目前車輛協(xié)同編隊(duì)控制研究仍有一定的問題和不足。首先，當(dāng)前的車輛隊(duì)列研究所涉及的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)過于單一，大多數(shù)聚焦于單車道車輛間的通信，未考慮車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下車輛智能互聯(lián)的情況，因此缺少對各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)化分析；其次，在實(shí)際中，V2V通信的時(shí)延是不可避免的，并且通信時(shí)延以及通信不確定性對車輛協(xié)同編隊(duì)控制的穩(wěn)定性有重要影響。因此尋找一種代價(jià)最小的通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于車輛協(xié)同編隊(duì)控制的安全性和穩(wěn)定性顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服目前車輛協(xié)同編隊(duì)控制技術(shù)只聚焦少數(shù)常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)未考慮通信代價(jià)，容易造成通信冗余的缺點(diǎn)，提供了一種基于無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法及系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于無向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法來克服或減輕現(xiàn)有的技術(shù)缺陷。

本發(fā)明系統(tǒng)為一種基于無向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的車輛協(xié)同編隊(duì)控制方法，其特點(diǎn)在于，將車輛隊(duì)列視為由多個(gè)單一車輛節(jié)點(diǎn)組成，通過節(jié)點(diǎn)間的信息交互對車輛個(gè)體進(jìn)行控制，進(jìn)而相互耦合組成的一種動態(tài)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的車輛控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)研究多個(gè)控制對象，即系統(tǒng)由多個(gè)相對獨(dú)立的智能體通過信息流交互耦合而成；其次系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)采用無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在充分利用鄰域車輛信息的同時(shí)增加隊(duì)列穩(wěn)定性；隨后考慮車輛編隊(duì)通信代價(jià)問題，在無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中選擇一個(gè)最優(yōu)的子圖作為編隊(duì)最優(yōu)的信息交互拓?fù)洌沟盟谐蓡T使用該無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信代價(jià)如總時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)開銷、穩(wěn)定性最小；最后單個(gè)控制對象采用分布式控制，即單個(gè)車輛具有一定通信和計(jì)算能力，車輛根據(jù)獲得的車輛信息及時(shí)做出控制決策，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)性、提高隊(duì)列高效性的目的。

本發(fā)明系統(tǒng)需安裝在車輛編隊(duì)中的所有車輛中，可以通過點(diǎn)對點(diǎn)的方式對特定車輛發(fā)送其對應(yīng)的行駛指令，也可以采用廣播的方式向車輛編隊(duì)中每輛車發(fā)送其對應(yīng)的行駛指令。

所述無向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：多個(gè)傳感單元、多個(gè)無線通信裝置、中心處理單元；

所述傳感單元由激光雷達(dá)傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、風(fēng)速傳感器、數(shù)據(jù)處理器置構(gòu)成；

所述數(shù)據(jù)處理器分別和所述的激光雷達(dá)傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、風(fēng)速傳感器、無線通信裝置通過有線方式依次連接；所述無線通信裝置與所述中心處理單元通過無線方式連接；

所述激光雷達(dá)傳感器安裝于車頭，所述速度傳感器安裝在車輛的車輪內(nèi)，所述風(fēng)速傳感器安裝在車頭，所述無線通信裝置安裝在車頂；

所述激光雷達(dá)傳感器通過激光雷達(dá)檢測與前車的距離，將采集的車輛間距離傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器；