[发明专利]混合交通场景下基于车路协同的车队一致性控制方法

说明书

本发明公开了混合交通场景下基于车路协同的车队一致性控制方法，网联智能汽车接收快速路上传统人驾车的状态信息；结合车辆的动力学特征以及混合交通场景下的通信拓扑结构，构建网联智能汽车的纵向控制策略和传统人驾车的轨迹预测模型；结合车队中车辆的一致性控制目标，构建混合车队误差动力学模型；获取保证系统稳定的最大时延条件和一致性约束条件；根据所述保证系统稳定的最大时延条件和一致性约束条件，调整所述网联智能汽车的纵向控制策略。本发明利用车路协同技术获得的传统人驾车的状态信息作为CAV的部分控制输入，设计纵向一致性控制方法，保证了混合车队的间距一致性和速度一致性；同时考虑了时变的通信时延，使得控制算法更符合实际，可以应用在未来自动驾驶汽车领域。

技术领域

本发明涉及网联智能汽车的控制领域，具体的，涉及混合交通场景下基于车路协同的车 队一致性控制方法。

背景技术

随着通信技术和自动化技术的快速发展，交通系统也在朝向智能化不断的升级。为 了提高现有道路条件下的交通安全和通行效率，自动驾驶车辆成为当前研究的热点。在可预见的未来，会有越来越多的自动驾驶车辆上路。然而，由于经济和技术的制约，不 可避免地会出现自动驾驶车辆与传统人驾车混行于同一交通道路的情况。因此，为了保 证混合交通情形下的交通效率和安全，需要借助路侧设备对道路上的车辆状态信息进行 感知和传输，在此基础上设计自动驾驶车辆的纵向控制策略，以保证混合车队在快速路 路段的纵向行驶过程中的间距一致性和速度一致性。

通过查阅相关专利和论文发现，目前的研究中，大多只考虑单一自动驾驶车辆的情 形，忽略了传统人驾车与自动驾驶车辆驾驶行为的差异问题。专利CN108973999A以自动驾驶车辆为研究对象，通过车载雷达和无线通信设备来获取前车的制动信息，从而实现 了车队中车辆之间的行驶间距控制。然而该方法只考虑了道路上全部是自动驾驶车辆的 情形，对混合交通并不适用。此外，该方法只针对车辆间距的调整，不能保证车队中车 辆速度的一致性。专利CN109532836A基于雷达和V2V通信技术，将前车的动力和制动信 息传输给后车，实现了车队中车间距的控制。但是该方法一方面没有考虑通信过程中的 信息传输时延，另一方面也不针对混合交通中的车间距和速度控制问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是是通过应用车路协同技术，以头车的位置和速度为目标， 并考虑信息传输时延和传统人驾车(HV)的驾驶行为，来设计网联智能汽车(CAV)的纵向控制器，实现混合车队中车辆间距和速度的一致性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

混合交通场景下基于车路协同的车队一致性控制方法，

网联智能汽车接收快速路上传统人驾车的状态信息；

结合车辆的动力学特征以及混合交通场景下的通信拓扑结构，构建网联智能汽车的纵向 控制策略和传统人驾车的轨迹预测模型；

结合车队中车辆的一致性控制目标，构建混合车队误差动力学模型；

获取保证系统稳定的最大时延条件和一致性约束条件；

根据所述保证系统稳定的最大时延条件和一致性约束条件，调整所述网联智能汽车的纵 向控制策略。

进一步，所述车辆的动力学特征为：

式中：T_i和τ_i分别是第i个跟随车辆的机械惯性系数和时间延迟，u_i是车辆的控制输入,z_i表示输出，(s)表示相应时域变量(t)的拉普拉斯变换。

进一步，所述网联智能汽车的纵向控制策略为：