本發(fā)明涉及智能交通、智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，具體涉及一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、智能網(wǎng)聯(lián)車作為信息、汽車、交通等行業(yè)交叉融合的新興產(chǎn)物，近年來應(yīng)運(yùn)而生。借助網(wǎng)聯(lián)通信和自動駕駛技術(shù)，多個智能網(wǎng)聯(lián)車能夠組隊行駛，縮短車輛間距，從而提升交通效率并減少能耗和排放。然而，車輛之間通信設(shè)備產(chǎn)生的通信中斷，是智能網(wǎng)聯(lián)車車輛隊列控制系統(tǒng)的固有特征，會對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制性能產(chǎn)生不利影響。因此，通信中斷已成為智能網(wǎng)聯(lián)車運(yùn)行管理亟需解決的主要問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)定性和安全性。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法，包括如下步驟：

4、(1)獲取當(dāng)前車輛在智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列中的索引號，其中，領(lǐng)頭車輛的索引號為0，后續(xù)跟隨車輛的索引號按照順序依次為1,…,n，n為跟隨車輛數(shù)目；

5、(2)當(dāng)車輛與前車正常通信時，采用隊列控制模式進(jìn)行車距調(diào)整，即：每當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)恒定調(diào)整間隔時，通過傳感器獲取前車的位置、速度，并通過與前車的通信獲取前車的期望加速度、實際加速度，根據(jù)獲取信息按照下式計算當(dāng)前車輛的期望加速度，并將當(dāng)前車輛按照期望加速度行駛：

6、ui,1(t)＝k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)+qi(t)

7、

8、i＝1,…,n

9、式中，ui,1(t)表示隊列控制模式下t時刻車輛i的期望加速度，k1和k2表示車輛的控制增益系數(shù)，pi-1(t)、pi(t)分別表示t時刻車輛i-1、i的位置，li是指車輛i的長度，vi-1(t)、vi(t)表示t時刻車輛i-1、i的速度，hi表示車輛i的預(yù)設(shè)恒定調(diào)整間隔，di表示靜止?fàn)顟B(tài)下的車輛間距離，ai-1(t)、ai(t)分別表示車輛i-1、i的實際加速度，qi(t)表示中間項，表示求導(dǎo)，τi-1、τi分別表示車輛i-1、車輛i實現(xiàn)加速度的動作時滯，ui-1(t)表示t時刻車輛i-1的期望加速度；

10、(3)當(dāng)車輛與前車發(fā)生通信中斷時，采用單車控制模式進(jìn)行車距調(diào)整，即：每當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)恒定調(diào)整間隔時，通過傳感器獲取前車的位置、速度，根據(jù)獲取信息按照下式計算當(dāng)前車輛的期望加速度，并將當(dāng)前車輛按照期望加速度行駛：

11、ui,2(t)＝k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)

12、i＝1,…,n

13、式中，ui,2(t)表示單車控制模式下t時刻車輛i的期望加速度。

14、進(jìn)一步的，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性：

15、

16、進(jìn)一步的，所述隊列控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

17、hi≥0。

18、進(jìn)一步的，所述單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

19、

20、進(jìn)一步的，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性：

21、

22、一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng)，包括：

23、索引號獲取模塊，用于獲取當(dāng)前車輛在智能網(wǎng)聯(lián)車車輛隊列中的索引號，其中，領(lǐng)頭車輛的索引號為0，后續(xù)跟隨車輛的索引號按照順序依次為1,…,n，n為跟隨車輛數(shù)目；

24、第一車距調(diào)整模塊，用于當(dāng)車輛與前車正常通信時，采用隊列控制模式進(jìn)行車距調(diào)整，即：每當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)恒定調(diào)整間隔時，通過傳感器獲取前車的位置、速度，并通過與前車的通信獲取前車的期望加速度、實際加速度，根據(jù)獲取信息按照下式計算當(dāng)前車輛的期望加速度，并將當(dāng)前車輛按照期望加速度行駛：

25、ui,1(t)＝k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)+qi(t)

26、

27、i＝1,…,n

28、式中，ui,1(t)表示隊列控制模式下t時刻車輛i的期望加速度，k1和k2表示車輛的控制增益系數(shù)，pi-1(t)、pi(t)分別表示t時刻車輛i-1、i的位置，li是指車輛i的長度，vi-1(t)、vi(t)表示t時刻車輛i-1、i的速度，hi表示車輛i的預(yù)設(shè)恒定調(diào)整間隔，di表示靜止?fàn)顟B(tài)下的車輛間距離，ai-1(t)、ai(t)分別表示車輛i-1、i的實際加速度，qi(t)表示中間項，表示求導(dǎo)，τi-1、τi分別表示車輛i-1、車輛i實現(xiàn)加速度的動作時滯，ui-1(t)表示t時刻車輛i-1的期望加速度；

29、第二車距調(diào)整模塊，用于當(dāng)車輛與前車發(fā)生通信中斷時，采用單車控制模式進(jìn)行車距調(diào)整，即：每當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)恒定調(diào)整間隔時，通過傳感器獲取前車的位置、速度，根據(jù)獲取信息按照下式計算當(dāng)前車輛的期望加速度，并將當(dāng)前車輛按照期望加速度行駛：

30、ui,2(t)＝k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)

31、i＝1,…,n

32、式中，ui,2(t)表示單車控制模式下t時刻車輛i的期望加速度。

33、進(jìn)一步的，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性：

34、

35、進(jìn)一步的，所述隊列控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

36、hi≥0。

37、進(jìn)一步的，所述單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

38、

39、進(jìn)一步的，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性：

40、

41、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：本發(fā)明提出了一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng)，本發(fā)明在一個基于線性反饋和前饋方法的統(tǒng)一控制框架中，從單車控制模式和隊列控制模式的聯(lián)合設(shè)計角度實現(xiàn)了穩(wěn)定性和魯棒性；本發(fā)明提出的單車控制模式的控制采用線性增強(qiáng)比例增益法，而隊列控制模式的控制則在單車控制模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合前車的期望加速度和實際加速度，采用線性反饋和前饋控制法。相較于現(xiàn)有系統(tǒng)，本發(fā)明在更小的隊列穩(wěn)定時間間隔下實現(xiàn)了更好的穩(wěn)定性能。此外，本發(fā)明通過單車控制模式和隊列控制模式的聯(lián)合控制，顯著提高了系統(tǒng)的安全性能和魯棒性。

技術(shù)特征：

1.一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法，其特征在于，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法，其特征在于，所述隊列控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法，其特征在于，所述單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法，其特征在于，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性：

6.一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng)，其特征在于，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng)，其特征在于，所述隊列控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單車控制模式還滿足以下條件，從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng)，其特征在于，所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件，從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng)，基于感知設(shè)備的自我車輛的位置、速度和加速度以及前方車輛的位置和速度，而智能網(wǎng)聯(lián)車輛通信設(shè)備則用于收集前方車輛的實際加速度和期望加速度，構(gòu)建單車控制器和隊列控制器。本發(fā)明方法簡單易行，可以提升智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，使用本發(fā)明方法對于道路交通智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列運(yùn)營具有實際工程應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭元,張羽,李深,曲栩,冉斌,黃佳婕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21