[发明专利]一种近信号控制区混合车群的分布式协同控制方法

说明书

本发明公开了一种近信号控制区混合车群的分布式协同控制方法，包括如下步骤：S1：设置近信号控制区混合交通场景；S2：分别建立传统人驾车和网联自动车的线性动力学模型；S3：利用网联自动车的协同方式和人驾车的跟随行为，设计混合车群所有车辆的状态误差向量；S4：分别构建传统人驾车的跟驰模型和网联自动车的控制模型；S5：将传统人驾车的跟驰模型、网联自动车的控制模型与混合车群的状态误差向量相结合，构建考虑信息不确定性的混合车群误差系统状态空间；S6：根据混合车群在近信号控制区的一致性约束和红绿灯约束，从信息物理的视角出发，并结合混合车群误差系统模型，设计近信号控制区考虑约束条件下的混合车群分布式协同控制方法。

技术领域

本发明属于交通领域中近信号控制区下混合车群的一致性控制领域，具体涉及一种在近信号控制区考虑信息不确定性和丢包的混合车群一致性分布式协同控制方法。

背景技术

随着V2X和V2V技术的快速发展，具有网联通信和自动驾驶的汽车正受到市场和消费者的青睐。网联自动车(CAV)比传统人驾车(HV)能够提供更短的车间离和快速的响应时间，在一定程度上能够提高交通出行效率。可以预见的是，网联自动车和传统人驾车的混合将是未来交通发展的趋势。与传统交通相比较，混合交通也存在混合车群的一致性、稳定性、交通拥堵、交通安全等共性问题。因此，如何解决在混合交通条件下解决上述问题是值得研究的。

近信号控制区不同于普通城市道路，不仅受到道路线形的约束，还受到信号灯相位的约束。车辆受信号灯和换道的影响会频繁加减速，从而造成交通震荡，如果不施加有效控制，该震荡会向后方车辆持续传播，造成能源消耗，降低区域车辆通行效率。本发明考虑近信号控制区信号灯和车辆一致性约束，同时考虑车辆的惯性时延、驾驶员的反应时延、通信时延、丢包和信息不确定性对混合车群的影响，然后对混合车群中的网联自动车设计分布式协同控制策略来间接的引导传统人驾车跟随行驶，从而最大化的利用网联自动车的优势。

通过查阅相关文献和专利，一些学者提出了相似的分布式协同控制策略，在一定程度上，能够降低燃油消耗，提高道路的通行效率。但关于丢包、信息不确定性行为对混合车群的影响，却少有学者考虑。另外，很少有学者从信息物理的角度研究近信号控制区基于一致性的混合车群分布式协同控制方法。本发明提出了一种在近信号控制区考虑信息不确定性和丢包的混合车群一致性的分布式协同控制方法。该策略能够有效的保证混合车群一致稳定的通过近信号控制区，减少能源消耗，提高近信号控制区的通行效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近信号控制区混合车群的分布式协同控制方法，使混合车群一致稳定的通过近信号控制区，减少车辆频繁加减速行为，减少能源消耗，提高通行效率，解决混合车群在交叉口的时走时停现象。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种近信号控制区混合车群的分布式协同控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：设置近信号控制区混合交通场景；

在近信号控制区考虑一个单车道的车辆行驶，每个车道包含有传统人驾车和网联自动车组成的混合交通场景。其中，网联自动驾驶车能够互相传递信息并自动控制，传统人驾车只能通过人的感知获取前方和后方车辆的状态信息。

步骤S2：分别建立传统人驾车和网联自动车的线性动力学模型；

步骤S3：利用网联自动车的协同方式和人驾车的跟随行为，设计混合车群所有车辆的状态误差向量；

步骤S4：分别构建传统人驾车的跟驰模型和网联自动车的控制模型；

考虑传统人驾车的惯性时延和驾驶员的反应时延，建立一种新的传统人驾车跟驰模型；同时，考虑网联自动车的惯性时延、通信时延和丢包，建立网联自动车的控制模型；

步骤S5：将传统人驾车的跟驰模型、网联自动车的控制模型与混合车群的状态误差向量相结合，构建考虑信息不确定性的混合车群误差系统状态空间；