一种用于智能网联汽车的协同路径跟踪方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114253268A(43)申请公布日2022.03.29(21)申请号202111566698.X(22)申请日2021.12.20(71)申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市雨山区马向路安徽工业大学（东校区）(72)发明人邓书朝孙船斌童宝宏王爽孙雪皓姜宇翔马帅张晨阳(74)专利代理机构北京同辉知识产权代理事务所(普通合伙)11357代理人赵丹(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书1页说明书9页附图5页(54)发明名称一种用于智能网联汽车的协同路径跟踪方法(57)摘要本发明属于智能网联汽车领域，具体涉及一种用于智能网联汽车的协同路径跟踪方法。本发明将协同路径跟踪设计为两层控制结构：下层称为路径跟踪，负责使一组车辆以参数化的方式收敛到期望路径，而上层称为网络化协调层，其目标是同步路径参数，并使其沿路径以相同的参数化期望速度曲线变化。从而确保车辆到达期望的编队，且单车速度曲线与路径和编队兼容。基于V2V和事件触发机制的通信系统定义通信触发条件逻辑，车辆之间在离散时刻异步交换消息，避免以固定速率通信，并且仅在满足触发逻辑条件时触发通信，减少传输的信息量，降低对传输带宽的要求。并对每辆车单独计算触发条件，实现分布式触发，提高存在通信丢包和延迟情况下的稳定性和鲁棒性。CN114253268ACN114253268A权利要求书1/1页1.一种用于智能网联汽车的协同路径跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：(1)基于模型预测控制的单车路径跟踪控制器；(2)基于V2V和事件触发机制的通信系统；(3)基于分布式控制规律的协调控制器。2.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的单车路径跟踪控制器，其特征在于，所述基于模型预测控制的单车路径跟踪控制器是指控制车辆收敛到一条路径，同时确保跟踪相应路径的期望速度；模型预测控制能够显式地处理输入约束，避免构造终端集的优点，从而产生单个车辆路径跟踪的全局吸引域，改善闭环路径跟踪误差系统的性能；基于路径跟踪误差动力学和模型预测控制的路径跟踪控制器保证分配给每辆车的总速度满足车辆的速度约束，确保系统的全局稳定性；路径跟踪采用平行运动参考系，保证车辆以确定的方式沿路径移动，并对车辆必须跟踪的位置和航向角起到“虚拟参考”的作用，以实现良好的路径跟踪。3.根据权利要求1所述的基于V2V和事件触发机制的通信系统，其特征在于，所述基于V2V和事件触发机制的通信系统是指定义车辆与车辆之间通信的方向以及通信机制，充当自车与相邻车辆之间的通信接口，以实现车辆与车辆之间路径参数的交换和共享；异步地接收和广播路径信息，并根据从相邻车辆接收到的信息计算路径变量的估计值。如果没有接收到相邻车辆的路径信息，则使用内部信息计算路径变量估计；定义通信事件触发条件的逻辑，旨在控制车辆只有在有必要时才与相邻车辆进行通信，不仅降低车辆之间的通信数量和频率，而且对事变通信延迟和通信损失具有鲁棒性；计算校正速度，并通过协调控制器作用于路径跟踪控制器，以实现车辆跟踪期望的路径和速度，即实现协调。4.根据权利要求1所述的基于事件触发的协调控制器，其特征在于，所述基于分布式控制规律的协调控制器是指基于分布式控制策略加强路径跟踪变量的协调，正确选择路径跟踪变量以实现所需的几何队形，创新之处在于引入一个考虑车辆间异步通信的通信系统。即存在干扰和测量噪声的情况下，控制车辆的输出收敛到期望路径，同时确保其前进速度也收敛并跟踪期望速度。2CN114253268A说明书1/9页一种用于智能网联汽车的协同路径跟踪方法技术领域[0001]本发明属于智能网联汽车领域，具体涉及一种用于智能网联汽车的协同路径跟踪方法。背景技术[0002]智能网联汽车作为汽车与交通、通信和信息等技术深度融合的载体，是国内外学术和工业界公认的未来汽车发展方向和研究热点，是人类出行更安全、节能、环保和舒适的综合解决方案。其目标是减少人为驾驶错误以提高安全性；显著促进交通流的优化；降低油耗和二氧化碳排放；提高交通基础设施的使用效率。[0003]相比单车自动驾驶，智能网联汽车可以从时间和空间维度上获取更大的感知能力，从而不仅提高单车对周围环境的感知能力，还能为网联环境下的多车协同感知、决策与控制提供条件。基于V2X(VehicletoX)通信技术完自动驾驶车辆与周围交通车辆、基础设施的实时信息交换与共享，从时间维度上可以提前获取或预测周围交通车辆的行驶状态信息、交通控制信息和环境条件信息；从空间维度上可以获取跨车辆的盲区感知信息，实现网联环境下多车的协同控制。但是网联化通讯技术受到传输距离、带宽、延迟和丢包等因素的影响，可能导致控制误差。本发明基于车辆对车辆(V2V‑vehicle‑to‑