一种应对通信异常的智能网联汽车编队控制方法及系统

本发明涉及汽车智能控制，具体为一种应对通信异常的智能网联汽车编队控制方法及系统。

背景技术：

1、智能网联汽车编队控制是实现多车辆协同行驶的重要技术方式，其通常依赖编队车辆之间的状态信息交互以及车辆自身感知结果，对本车的运行状态进行动态调节，从而维持车队的纵向有序运行和稳定跟驰。在实际编队行驶过程中，车际通信状态易受道路环境、传输链路波动以及局部干扰等因素影响，使接收到的参考车辆状态信息在不同控制周期内可能出现时效性变化、连续性变化或局部异常等情况。与此同时，编队内不同参考车辆所对应的信息状态并不总是保持一致，不同来源信息在控制中的参考价值和作用条件也会随之变化。

2、在上述情况下，编队控制过程不仅涉及对接收信息是否可继续参与控制的判定，还涉及在参考信息状态变化后如何维持控制依据的合理组织和控制过程的稳定衔接。如果缺少与信息状态变化相适应的处理机制，容易使控制过程中所采用的信息基础与参考关系之间难以形成有效配合，进而影响控制目标更新和纵向控制输出的连贯性。因此，针对通信异常条件下参考信息状态变化所引起的控制组织问题，亟需提出一种能够兼顾信息处理、参考关系调整以及控制生成衔接的编队控制方法系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种应对通信异常的智能网联汽车编队控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。具体的技术问题包括如何在智能网联汽车编队行驶过程中，当编队内不同参考车辆的车际状态信息出现异常且可用性发生差异变化时，对异常信息处理与控制参考关系调整进行协同组织，以解决控制输入构建与控制参考确定之间缺乏协调而导致编队车辆控制连续性下降和跟驰稳定性受影响的问题。

2、为实现上述目的，本发明目的之一在于一种应对通信异常的智能网联汽车编队控制方法，包括如下方法步骤：

3、s1、获取编队车辆的本车运行状态、编队车辆对目标车辆感知得到的相对运动状态及接收的车际状态信息；其中：

4、编队车辆包括本车、前车和领航车，目标车辆为前车；

5、车际状态信息包括前车车际状态信息和领航车车际状态信息；

6、本车运行状态包括本车速度和本车位置；

7、相对运动状态包括本车与前车之间的相对距离和相对速度；

8、前车车际状态信息包括前车位置、前车速度和前车时间戳；

9、领航车车际状态信息包括领航车位置、领航车速度和领航车时间戳；

10、历史状态演化结果包括前车历史位置推演结果、前车历史速度推演结果、领航车历史位置推演结果和领航车历史速度推演结果。

11、步骤s1通过获取编队车辆的本车运行状态、编队车辆对目标车辆感知得到的相对运动状态及接收的车际状态信息，并同步引入历史状态演化结果，为后续控制过程提供统一的数据基础；通过将本车、前车和领航车相关状态信息纳入同一处理框架，可以使后续步骤在面对编队内不同参考车辆的车际状态信息出现异常且可用性发生差异变化时，具备开展状态判定、异常信息处理和控制参考关系调整所需的信息条件，从而有利于缓解控制输入构建与控制参考确定之间衔接不足的问题。

12、s2、对车际状态信息进行接收时序校核和状态连续性校核，生成车际状态信息对应的状态可用性标识，具体包括：

13、分别计算前车车际状态信息对应的接收时间差和领航车车际状态信息对应的接收时间差；

14、将前车车际状态信息对应的接收时间差与前车接收时序阈值进行比较，以完成前车接收时序校核；

15、将领航车车际状态信息对应的接收时间差与领航车接收时序阈值进行比较，以完成领航车接收时序校核；

16、分别将当前控制周期接收的前车位置和前车速度与前车历史位置推演结果和前车历史速度推演结果进行比较，得到前车状态偏差；

17、分别将当前控制周期接收的领航车位置和领航车速度与领航车历史位置推演结果和领航车历史速度推演结果进行比较，得到领航车状态偏差；

18、根据前车状态偏差和前车位置连续性阈值、前车速度连续性阈值，得到前车连续性评价量，并根据前车连续性评价量完成前车状态连续性校核；

19、根据领航车状态偏差和领航车位置连续性阈值、领航车速度连续性阈值，得到领航车连续性评价量，并根据领航车连续性评价量完成领航车状态连续性校核；

20、根据前车接收时序校核结果和前车状态连续性校核结果，生成前车状态可用性标识；

21、根据领航车接收时序校核结果和领航车状态连续性校核结果，生成领航车状态可用性标识；

22、前车状态可用性标识和领航车状态可用性标识包括第一标识和第二标识；

23、当前车接收时序校核通过且前车状态连续性校核通过时，前车状态可用性标识为第一标识，否则，前车状态可用性标识为第二标识；

24、当领航车接收时序校核通过且领航车状态连续性校核通过时，领航车状态可用性标识为第一标识，否则，领航车状态可用性标识为第二标识；

25、第一标识用于表征对应车际状态信息可直接作为控制参考使用，第二标识用于表征对应车际状态信息不可直接作为控制参考使用，并对对应车际状态信息执行替代处理。

26、步骤s2通过对车际状态信息进行接收时序校核和状态连续性校核，生成车际状态信息对应的状态可用性标识，使前车车际状态信息和领航车车际状态信息在当前控制周期内的可参考状态得到区分；该步骤将接收时间差、状态偏差及连续性评价量共同纳入判定过程，有助于识别不同参考车辆信息在时效性和连续性方面的状态差异，并以状态可用性标识的形式为后续异常信息处理和控制参考关系调整提供一致依据，从而为解决控制输入构建与控制参考确定之间缺乏协调的问题建立判定基础。

27、s3、根据状态可用性标识，对车际状态信息执行对应的信息处理，具体包括：

28、根据前车状态可用性标识，对前车车际状态信息执行保留处理或替代处理，得到处理后的前车状态信息；

29、根据领航车状态可用性标识，对领航车车际状态信息执行保留处理或替代处理，得到处理后的领航车状态信息；

30、当前车状态可用性标识为第一标识时，对前车车际状态信息执行保留处理；

31、当前车状态可用性标识为第二标识时，对前车车际状态信息执行替代处理；

32、当领航车状态可用性标识为第一标识时，对领航车车际状态信息执行保留处理；

33、当领航车状态可用性标识为第二标识时，对领航车车际状态信息执行替代处理。

34、将信息处理后的车际状态信息与本车运行状态、相对运动状态及历史状态演化结果进行组合，生成控制输入，具体包括：

35、前车车际状态信息的替代处理包括前车替代位置初值计算、前车替代速度初值计算、前车替代速度一致性校正和前车替代位置一致性校正；

36、前车替代速度一致性校正基于前车替代速度初值、前车历史速度推演结果、前车速度融合权重和前车速度偏差阈值得到处理后的前车速度；

37、前车替代位置一致性校正基于前车替代位置初值、前车历史位置推演结果、前车位置融合权重和前车位置偏差阈值得到处理后的前车位置；

38、当领航车状态可用性标识为第二标识时，基于领航车历史状态演化结果得到处理后的领航车状态信息；

39、将处理后的前车状态信息、处理后的领航车状态信息、本车运行状态、相对运动状态及历史状态演化结果进行组合，得到控制输入。

40、步骤s3根据状态可用性标识，对车际状态信息执行对应的信息处理，并将信息处理后的车际状态信息与本车运行状态、相对运动状态及历史状态演化结果进行组合，生成控制输入；通过对可直接作为控制参考使用的车际状态信息执行保留处理、对不可直接作为控制参考使用的车际状态信息执行替代处理，该步骤能够在不同参考车辆的信息可用性发生差异变化时，对控制所需状态量进行连续化组织；进一步地，通过将处理后的前车状态信息、处理后的领航车状态信息、本车运行状态、相对运动状态及历史状态演化结果共同纳入控制输入，可使控制输入构建更好地适应通信异常条件下的信息状态变化，从而有利于提升后续控制参考确定和控制指令生成的衔接性。

41、s4、根据状态可用性标识，对编队内各车辆的参考信息进行参考排序，具体包括：

42、参与参考排序的车辆包括前车和领航车；

43、将处理后的前车状态信息作为前车参考信息，将处理后的领航车状态信息作为领航车参考信息；

44、当前车状态可用性标识为第一标识时，前车参考信息的参考优先级高于领航车参考信息；

45、当前车状态可用性标识为第二标识且领航车状态可用性标识为第一标识时，领航车参考信息的参考优先级高于前车参考信息；

46、当前车状态可用性标识为第二标识且领航车状态可用性标识为第二标识时，前车参考信息的参考优先级高于领航车参考信息。

47、依据参考排序结果确定编队车辆的控制参考对象及参考优先级，生成重组后的信息依赖关系；其中控制参考对象和参考优先级的确定过程具体包括：

48、依据参考排序确定控制参考对象和参考优先级；

49、当前车参考信息的参考优先级高于领航车参考信息时，前车被确定为控制参考对象，领航车被确定为次级参考对象；

50、当领航车参考信息的参考优先级高于前车参考信息时，领航车被确定为控制参考对象，前车被确定为次级参考对象；

51、在前车状态可用性标识为第二标识且领航车状态可用性标识为第二标识的情况下，前车被确定为控制参考对象，领航车被确定为次级参考对象。

52、信息依赖关系的生成过程具体包括：

53、当前车被确定为控制参考对象时，本车形成对前车的主依赖关系和对领航车的次依赖关系，其中，主依赖关系用于表征本车优先依赖前车参考信息生成控制指令，次依赖关系用于表征本车次级依赖领航车参考信息生成控制指令；

54、当领航车被确定为控制参考对象时，本车形成对领航车的主依赖关系和对前车的次依赖关系，其中，主依赖关系用于表征本车优先依赖领航车参考信息生成控制指令，次依赖关系用于表征本车次级依赖前车参考信息生成控制指令。

55、步骤s4根据状态可用性标识，对编队内各车辆的参考信息进行参考排序，依据参考排序结果确定编队车辆的控制参考对象及参考优先级，生成重组后的信息依赖关系；该步骤将前车状态可用性标识和领航车状态可用性标识与前车参考信息、领航车参考信息的作用次序建立对应关系，使控制参考对象的确定能够随不同参考车辆信息状态的变化进行调整；同时，通过形成主依赖关系和次依赖关系，可以使控制过程中的参考组织方式与前述信息处理结果相配合，从而在编队内不同参考车辆的车际状态信息出现异常且可用性发生差异变化时，改善控制参考确定与控制输入构建之间的协调性。

56、s5、根据控制输入、控制参考对象、参考优先级及重组后的信息依赖关系，生成编队车辆的控制指令，控制指令的生成过程具体包括：

57、根据控制输入、控制参考对象、参考优先级及信息依赖关系确定目标跟驰状态；

58、当前车被确定为控制参考对象时，基于主依赖关系对应的前车参考信息，根据本车速度确定目标间距，并根据处理后的前车速度确定目标速度；

59、当领航车被确定为控制参考对象时，基于主依赖关系对应的领航车参考信息，根据本车相对领航车的目标序位间距确定目标间距，并根据处理后的领航车速度确定目标速度；

60、根据目标跟驰状态与本车运行状态生成控制偏差；

61、当前车被确定为控制参考对象时，基于主依赖关系对应的前车参考信息，根据本车与前车之间的位置偏差和速度偏差生成纵向控制指令，并将次依赖关系对应的领航车参考信息作为辅助参考信息参与纵向控制指令生成；

62、当领航车被确定为控制参考对象时，基于主依赖关系对应的领航车参考信息，根据本车相对领航车的队列位置偏差和速度偏差生成纵向控制指令，并将次依赖关系对应的前车参考信息作为辅助参考信息参与纵向控制指令生成；

63、在前车状态可用性标识为第二标识且领航车状态可用性标识为第二标识的情况下，控制参考对象确定为前车，本车形成对前车的主依赖关系和对领航车的次依赖关系，纵向控制指令根据替代处理后的前车状态信息、本车位置、本车速度、相对距离、相对速度和前车历史状态演化结果生成；

64、控制指令为纵向加速度指令；

65、纵向加速度指令根据控制偏差以及控制系数生成；

66、在生成纵向加速度指令之后，对纵向加速度指令执行基于纵向加速度上限和纵向加速度下限的饱和限制。

67、步骤s5根据控制输入、控制参考对象、参考优先级及重组后的信息依赖关系，生成编队车辆的控制指令；该步骤在目标跟驰状态确定、控制偏差生成以及纵向控制指令生成过程中，将控制输入与控制参考对象、参考优先级及信息依赖关系结合起来，使前述异常信息处理结果和控制参考关系调整结果能够共同作用于控制输出；通过根据不同控制参考对象分别组织目标间距、目标速度以及主依赖关系、次依赖关系对应的参考信息参与方式，该步骤有助于在不同参考车辆的信息可用性状态发生变化时维持控制过程的连续衔接，并在一定程度上提升编队车辆的跟驰稳定性。

68、本发明目的之二在于提供一种应对通信异常的智能网联汽车编队控制方法的系统，包括状态信息获取模块、状态可用性标识生成模块、控制输入生成模块、参考重构模块和控制指令生成模块，其中：

69、状态信息获取模块获取编队车辆的本车运行状态、编队车辆对目标车辆感知得到的相对运动状态及接收的车际状态信息；

70、状态可用性标识生成模块对车际状态信息进行接收时序校核和状态连续性校核，生成车际状态信息对应的状态可用性标识；

71、控制输入生成模块根据状态可用性标识，对车际状态信息执行对应的信息处理，并将信息处理后的车际状态信息与本车运行状态、相对运动状态及历史状态演化结果进行组合，生成控制输入；

72、参考重构模块根据状态可用性标识，对编队内各车辆的参考信息进行参考排序，依据参考排序结果确定编队车辆的控制参考对象及参考优先级，生成重组后的信息依赖关系；

73、控制指令生成模块根据控制输入、控制参考对象、参考优先级及重组后的信息依赖关系，生成编队车辆的控制指令。

74、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

75、本发明针对智能网联汽车编队行驶过程中编队内不同参考车辆的车际状态信息出现异常且可用性发生差异变化的情形，通过对车际状态信息进行接收时序校核和状态连续性校核，生成车际状态信息对应的状态可用性标识，并基于状态可用性标识分别开展异常信息处理、控制输入构建、参考排序、控制参考对象确定、参考优先级调整及信息依赖关系重组，使异常信息处理与控制参考关系调整能够形成协同组织关系，从而有助于改善控制输入构建与控制参考确定之间的协调性，提升编队车辆控制过程的连续衔接能力，并对跟驰稳定性和通信异常场景下的控制适应性起到积极作用。