[發(fā)明專利]協(xié)同車輛安全系統(tǒng)中參考模型自適應(yīng)速率控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110531922.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113225712B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋彩霞;平濤;亓志國(guó);唐源鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/46
• 分類號(hào): H04W4/46;H04W28/22;G08G1/01;G08G1/052
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.協(xié)同車輛安全系統(tǒng)中參考模型自適應(yīng)速率控制系統(tǒng)，所述協(xié)同車輛安全系統(tǒng)中的車輛具有單無(wú)線電通信能力，即均具備無(wú)線發(fā)送和接收消息的能力，其特征在于所述的系統(tǒng)包括如下模塊：

車輛跟蹤模塊：提供車輛自身狀態(tài)信息給周圍車輛，并且根據(jù)收到的數(shù)據(jù)包估計(jì)周圍車輛狀態(tài)；

參考模型模塊：根據(jù)給定的可接收的跟蹤精度，基于當(dāng)前的車輛傳輸速率、車輛數(shù)目、車輛運(yùn)動(dòng)速度與干擾預(yù)測(cè)出理想的車輛網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

自適應(yīng)BSM速率控制模塊：根據(jù)理想的車輛網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與當(dāng)前實(shí)際車輛網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)給出實(shí)時(shí)BSM速率控制策略，以實(shí)現(xiàn)車輛精確跟蹤；

所述的估計(jì)周圍車輛狀態(tài)分兩種情況：

當(dāng)接收者j在t時(shí)刻沒(méi)有收到節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)信息，用公式估計(jì)節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)，其中Δt代表消息傳輸?shù)臅r(shí)間間隔；

當(dāng)接收者j在t時(shí)刻接收到節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)信息，用公式估計(jì)節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)；

所述的跟蹤精度，首先計(jì)算數(shù)據(jù)包的總接受概率P_succ(λ_s(t)),

然后把總接受概率映射為車輛跟蹤精度，其中，P_{m_succ}代表車輛在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，在它通信范圍內(nèi)的其它車輛收到BSM數(shù)據(jù)包的概率；P_{t_succ}代表成功傳輸數(shù)據(jù)包概率，即在參考節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)，在同一時(shí)隙只有一個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)使用信道的概率；P_{h_suss}代表存在隱藏終端下數(shù)據(jù)包成功發(fā)送的概率；τ_e和τ_s分別代表在任一時(shí)隙，車輛發(fā)送一個(gè)緊急包的概率和車輛發(fā)送一個(gè)BSM包的概率；R代表車輛的傳輸范圍，也就是通信范圍；假設(shè)車輛在雙向單車道上行駛，每一個(gè)方向上的車輛都滿足齊次泊松過(guò)程，β代表平均泊松率；V_min，V_max和μ分別代表路上車輛的最低速度，最高速度和平均速度；T_t代表一個(gè)數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間；λ_s(t)代表車輛節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻發(fā)送BSM數(shù)據(jù)包的速率；T_vul代表隱藏終端的易失周期；T_vir代表平均一個(gè)虛擬時(shí)隙的時(shí)間長(zhǎng)度；ε_ji(t)代表節(jié)點(diǎn)j對(duì)節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻的估計(jì)誤差；

所述的實(shí)時(shí)BSM速率控制策略，指的是采用PID控制實(shí)現(xiàn)：

其中

2.協(xié)同車輛安全系統(tǒng)中參考模型自適應(yīng)速率控制方法，其特征在于所述的方法包含如下3個(gè)步驟：

201)實(shí)時(shí)車輛跟蹤模塊提供車輛自身狀態(tài)信息，包括車輛位置、車輛速度、車輛行駛方向等信息，給周圍車輛，并且根據(jù)接收到的周圍車輛發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包估計(jì)周圍車輛狀態(tài)；

所述的根據(jù)接收到的周圍車輛發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包估計(jì)周圍車輛狀態(tài)，具體過(guò)程如下：

A1)令與分別代表接收者j在t時(shí)刻對(duì)發(fā)送者i車輛的位置估計(jì)與速度估計(jì)，x_i(t)與v_i(t)分別代表發(fā)送節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻真實(shí)的位置與真實(shí)的速度；

A2)當(dāng)接收者j在t時(shí)刻沒(méi)有收到節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)信息，用如下公式來(lái)估計(jì)節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)：其中與分別代表接收者j在(t-1)時(shí)刻對(duì)發(fā)送者i車輛的位置估計(jì)與速度估計(jì)；

A3)當(dāng)接收者j在t時(shí)刻收到節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)信息，用如下公式來(lái)估計(jì)節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)：

202)參考模型模塊根據(jù)從車輛跟蹤模塊獲得的真實(shí)交通流狀況，估計(jì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中車輛數(shù)目、車輛速度與干擾情況，計(jì)算數(shù)據(jù)包的總接收概率，并把總接收概率映射為車輛跟蹤精度，最后基于可接收的跟蹤精度，以有限時(shí)域滾動(dòng)優(yōu)化的方法預(yù)測(cè)出理想車輛網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

所述的數(shù)據(jù)包的總接收概率P_succ(λ_s(t)),

所述的把總接收概率映射為車輛跟蹤精度，用下面公式表示：

203)自適應(yīng)速率控制模塊根據(jù)理想車輛網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與當(dāng)前實(shí)際車輛網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)之間的差異給出實(shí)時(shí)速率控制策略，以實(shí)現(xiàn)車輛精確跟蹤；

所述的實(shí)時(shí)速率控制策略，指的是采用PID控制實(shí)現(xiàn)：

其中λ_s(t)是節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻BSM數(shù)據(jù)包的傳輸速率，

和分別代表節(jié)點(diǎn)i的比例增益,積分增益和微分增益；

為t時(shí)刻的數(shù)據(jù)包成功接收概率y_i(t)和期望的數(shù)據(jù)包成功接收概率之間的偏差。