[发明专利]面向车辆队列控制需求的无线资源分配方法

说明书

本发明涉及一种面向车辆队列控制需求的无线资源分配方法，包括：建立高速公路模型、车辆队列模型、车辆间无线通信模型，设计考虑通信延时的车辆分布式控制律；在保证车辆自身行驶稳定性的前提下，求得可容许最大的车辆之间通信延时；在保证车队弦稳定性的前提下，求得可容许最大的车辆之间通信延时；得到车辆队列系统可容许最大的车辆之间的通信延时为上述两者之间的最小值；把系统对延时的要求转化为对车辆之间通信的信干噪比SINR的约束；将问题描述为在该SINR约束下，最大化频谱共享车辆无线通信系统的遍历容量；分析求得两种类型车辆的最佳信号传输功率；根据二分图最大权匹配算法得到最优的频谱复用车辆设备对。

技术领域

本发明涉及网联车辆的多车协同驾驶领域，特别是涉及车辆间通信的无线资源管理 策略。

背景技术

目前汽车的保有量日益增加，随之而来的出现了交通安全、能源损耗、环境污染等问题。 先进驾驶辅助技术(ADAS)是解决交通问题的有效途径。其中，ADAS的典型应用之一为 协同驾驶技术，它是智能汽车、多智能体、智能交通、人机协同等交叉学科研究领域中的交 叉点之一。协同驾驶技术通过车与车之间的通信做整体的车队控制，减小了车辆之间的跟驰 间距，从而提高了道路中可容纳的车辆密度；减小了车辆的速度波动，也就降低了燃油消耗， 有助于改善环境。因此，在未来的智能运输系统中，车辆队列技术有望对公路运输产生变革 性的影响。

车辆队列强调车辆间的相互通信，这依赖于车联网通信技术的支持。与其它的移动通信 相比，车联网有更严格的低时延、高可靠、高频率、大带宽、高移动性等性能要求。车辆之 间的通信可采用频谱复用模式，从而显著提高频谱利用效率。然而，不同的无线链路使用相 同的频谱资源，导致了链路间的相互干扰，需要通过无线资源调度来满足车辆通信需求。

然而，现在的协同驾驶还在起步阶段，它面临各种极端场景、意外路况、以及无法预测 的人类驾驶行为等诸多挑战。同时，良好的无线通信状态是队列系统正常运作的基础，通信 的实时性、准确性对队列的控制性能有很大影响。由于车辆队列在公路上行驶，车辆的高速 移动带来无线通信环境的复杂性和时变性，与蜂窝网络共存的车辆队列常遭受着来自其他蜂 窝用户和车辆队列等的无线干扰，这些因素导致车辆间通信性能存在高度不确定性。可见， 车辆队列的控制系统和通信系统相互依赖，车辆间通信的无线资源管理应当考虑车辆控制系 统的实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向车辆队列控制需求的无线资源分配方法，在不影响控制稳定性的前提下，提高无线资源的频谱利用率。以解决上述背景技术中提出的， 通信时延对控制稳定性的影响，以及频谱复用模式下，车辆间通信干扰问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种面向车辆队列控制需求的无线资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

一种面向车辆队列控制需求的无线资源分配方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S10：建立高速公路模型、车辆队列模型、车辆间无线通信模型，设计考虑通信延 时的车辆分布式控制律；

步骤S11：在保证车辆自身行驶稳定性的前提下，求得可容许最大的车辆之间通信延时

步骤S12：在保证车队弦稳定性的前提下，求得可容许最大的车辆之间通信延时

步骤S13：得到车辆队列系统可容许最大的车辆之间的通信延时为上述两者之间的最小 值即

步骤S20：把系统对延时的要求转化为对车辆之间通信的信干噪比SINR的约束；

步骤S21：将问题描述为在该SINR约束下，最大化频谱共享车辆无线通信系统的遍历 容量；

步骤S22：分析求得两种类型车辆的最佳信号传输功率；

步骤S23：根据二分图最大权匹配算法得到最优的频谱复用车辆设备对。