[发明专利]一种考虑经济性的车辆队列控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑经济性的车辆队列控制方法，包括如下步骤：步骤1，车辆纵向排列行驶；步骤2，每个跟随车辆i向邻居车辆发送未来一段预测时域内自车假设轨迹信息并接收前r_i辆邻居车辆的假设轨迹信息；步骤3，每个跟随车辆i以稳定跟踪目标轨迹为约束条件，以经济性为代价函数，构建并求解一个优化问题，得到一段预测时域内经济性最优的控制序列；步骤4，每个跟随车辆i将控制序列第一个元素应用于自车控制；步骤5，重复步骤2～4直至结束队列行驶。本发明的考虑经济性的车辆队列控制方法，通过步骤1至步骤5的设置，可在保证跟踪稳定的前提下以经济性最优为目标求解控制信号，有助于在提高经济性的同时减少跟踪性能的损失。

技术领域

本发明涉及智能交通系统和智能网联汽车领域，特别是关于一种考虑经济性的车辆队列控制方法及系统。

背景技术

车联网技术的不断发展为公路交通系统的优化与升级的提供了有力的技术支持。车车协同技术是智慧交通系统中重要的一环，通过车与车之间的信息交换与协同控制，可显著提高交通系统的安全性与经济性。车辆的队列行驶控制是车车协同技术的应用场景之一，通过编队控制可缩短跟车间距，提高交通效率，降低燃油消耗率与尾气排放，对物流等行业的赋能作用明显。

但现有的车辆队列控制技术对经济性的优化考虑有限，如南京航空航天大学拥有的专利“一种车辆经济学车速前瞻优化方法”和吉林大学拥有的专利“一种基于经济性驾驶的实时预测巡航控制系统”均提出了考虑经济性的跟车控制方法，但其优化问题的代价函数中同时包含了跟踪性要求与经济性要求，其最优解降低了经济性效益，且只针对单个前车跟踪，无法直接应用于多车协同场景。清华大学拥有的专利“一种网联汽车队列的节能型稳定性运动控制方法”利用加速—滑行策略达到节能目的，但其使用的切换控制律降低了跟踪精度。因此有必要提出一种在能保证跟踪稳定性的情况下，进一步提高经济性的队列控制方式。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是克服现有方案在优化经济性能同时损失跟踪性能的问题，提出一种考虑经济性的车辆队列控制方法及系统。本发明可在保证队列车辆跟踪稳定的情况下以经济性最优为目标提供控制信号。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种考虑经济性的车辆队列控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，车辆纵向排列行驶，各车辆利用通信设备与相邻车辆进行信息交换，并将第一辆车设置为领航车辆，记为0车，进行自主驾驶，其余车辆为跟随车辆，从1开始按顺序编号，根据邻居车辆与自车状态调整行驶轨迹；

步骤2，每个跟随车辆i向邻居车辆发送未来一段预测时域内自车假设轨迹信息并接收前r_i辆邻居车辆的假设轨迹信息；

步骤3，每个跟随车辆i以稳定跟踪目标轨迹为约束条件，以经济性为代价函数，构建并求解一个优化问题，得到一段预测时域内经济性最优的控制序列；

步骤4，每个跟随车辆i将控制序列第一个元素应用于自车控制，并生成自车预测时域内的假设轨迹；

步骤5，重复步骤2～4直至结束队列行驶。

作为本发明的进一步改进，所述步骤3中每个车辆i目标轨迹可设置为恒定时距跟车轨迹，即i车与领航车的期望距离为：其中h_k为k车的期望跟车时距，v_k为k车的期望跟车速度，d_k为k车的期望停车间距。