[发明专利]一种面向自动驾驶的车联多智能体无线动态组网及其操作方法

说明书

本发明提供了一种面向自动驾驶的车联多智能体无线动态组网及其操作方法。本发明通过ZigBee无线模块对智能车辆进行组网，将车联多智能体相邻节点的位置信息和速度信息，由ZigBee路由节点或ZigBee协调器节点传递到ZigBee终端节点，从而实现智能车辆的位置和速度的信息交互，达到多智能体一致性控制的目的。针对车联多智能体系统的不确定性、网络传输环境的不稳定性和网络节点的移动性特点，提出基于超节点的车联多智能体动态网络拓扑结构设计方法，包括智能车辆车内无线组网模块设计，车外无线组网模块的设计，以及车联多智能体网络拓扑的设计。本发明能有效减少因有线连接带来的布线复杂问题，还能够有效减少环境不确定因素对车联多智能体间无线组网通信的影响。

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，具体涉及一种面向自动驾驶的车联多智能体无线动态组网及其操作方法。

背景技术

近年来，科技的进步极大地推动了智能交通的发展，网联自动驾驶汽车(CAV,connected and autonomous vehicle)技术应运而生，CAV技术可以分解为车辆互联技术和自动驾驶技术。车辆互联技术主要包括两种类型的通信链路，即车与车(V2V,vehicle tovehicle)通信和车与路边基站(V2I,vehicle to infrastructure)通信。V2V通信允许车载用户进行短距离和中距离通信，提供低成本部署，并以低延支持短消息传递。V2I通信使车辆能够连接互联网，通过路边基站进行信息传播和提供信息娱乐服务。自动驾驶技术可以利用车载传感器检测车辆的行驶信息，如车辆的速度、位置、加速度等，并通过对这些信息的处理，提高整个网络的安全性和通行效率。自动驾驶技术是智能交通系统的重要组成部分，自动驾驶应用需要在采集大量交通数据的基础上，实施信息处理与控制决策。由于交通信息的时空属性，即信息只在某一时间段内或某一区域内有效，独立车辆有限的信息感知范围严重制约了自动驾驶应用数据采集的有效性。

自主驾驶系统是一种典型的多智能体系统，车联多智能体协同决策为上述问题提供了可行的解决思路。随着多智能体技术的兴起，一些研究也将关注点放在分布式多智能体技术与自动驾驶领域的结合上，汽车网联化包括车载内部网络互联互通和车辆外部网络互联互通。当前车载内部网络的互联互通还主要依赖于有线网络连接搭建整车网络，实现车载传感器、控制器、电控单元等的信息共享和车辆运动控制；车辆外部网络的互联互通主要通过无线通信的方式来实现位置，速度等信息的共享。搭载车联网的汽车可以通过V2V通信网络，相互间直接交流无线信息，不需经过基站转发，即可获得位置、速度、车况等信息，也在可能发生危险时，提前对双方发出警告，从而尽量避免交通事故的发生。

在实际的应用中，车联多智能体通过无线网络进行信息传输时，因噪声、干扰和物理遮挡的存在，以及网络中的感知节点具有自身能量受限的特点，影响无线传感器网络的寿命，这些问题使得智能体不能及时和准确地将某些重要的状态信息进行传输，严重制约了多智能体数据信息交互的有效性，使得多智能体系统无法在有效时间内达到一致性。因此，通过设计有效的无线路由协议和无线网络拓扑结构，来降低感知节点的能量消耗，减少网络的数据传输量，提高数据传输效率和延长网络生命周期，使车联多智能体准确及时地了解相邻智能体的状态信息，才能进一步处理得到信息进行决策控制。

发明内容

为了克服现有汽车内布线复杂、可拓展性差，以及车联多智能体在移动状态组网条件下，面临的无线网络环境复杂，各智能体之间在传输信息时会遇到时延、丢包等通信问题，本发明针对车载内部传输速率和安全性的不同提供一种基于超节点的车联多智能体无线网络拓扑结构设计及其操作方法。该组网首先对部分车载有线网络进行升级，然后在车载ZigBee无线通信平台的基础上，与其他载有ZigBee无线模块智能体进行组网通信，以获得相邻智能体准确的位置信息和速度信息，通过信息交互来完成车联多智能体的一致性控制。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：