一种基于信息年龄的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信息年龄的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法。本发明专利技术在一种基于无线通信的自动驾驶编队的CACC控制法则中，首次引入了信息年龄AoI，并分析了需要保证编队控制系统弦稳定性的AoI的要求；通信部分，在一种基于SCI控制信息的资源选择方案下，分析了编队内V2V通信的传输成功率，并基于该传输成功率推导了编队场景下，信息年龄AoI的分布概率；最后，结合AoI的要求以及AoI的分布概率，构建出车辆编队通信系统满足编队控制系统AoI要求的可靠性指标。基于此可靠性指标，本发明专利技术不仅可以联合分析车辆编队的控制和通信系统，并且可以给与控制系统相关参数合理性设定方面的重要指导。设定方面的重要指导。设定方面的重要指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息年龄的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法


[0001]本专利技术涉及车辆编队控制领域和V2X通信领域，具体涉及一种基于信息年龄的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法。

技术介绍

[0002]智能交通系统(ITS)是未来智慧城市的重要组成部分。自动驾驶车辆编队行驶技术是一种非常具有前景的ITS服务，车辆通过编队行驶可以有效地提高道路容量，减少交通拥堵；还可以有效地节约燃油等能量消耗；此外，编队还能够提高乘客的舒适程度，尤其是在长距离行驶过程中。
[0003]自动驾驶编队技术主要包括两个方面的技术。一方面是车辆编队控制算法，主要是协作式自适应巡航控制CACC；另一方面是无线通信技术，主要是V2V(vehicle
‑
to
‑
vehicle)通信技术。V2V通信技术使得编队中的车辆可以接收其他车辆的动态信息，包括位置，速度，加速度等，从而使得车辆可以借助这些信息，控制自身的加速度，从而保持预定的编队间距，形成编队行驶。因此，有效的联合执行编队车辆的CACC控制系统和V2V通信系统是编队行驶技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信息年龄AoI的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：(1)具备与其他车辆进行V2V通信能力的编队车辆，编队中车辆获取V2V传输链路和干扰链路的信道状态信息；(2)编队中的每一辆车通过V2V通信获取前车的实时位置和速度的状态更新，按照控制公式调整自己的加速度以保持与前车的恒定间距；(3)在步骤(2)中引入信息年龄以分析编队的控制弦稳定性，得到保证编队弦稳定性的最大信息年龄的阈值；(4)根据步骤(1)得到的信道状态信息，借助排队论方法得到该信道条件下传输的V2V链路的信息年龄的分布概率；(5)根据步骤(3)得到的最大信息年龄的阈值和步骤(4)得到的信息年龄的分布概率得到信息年龄不超过该阈值的概率，将信息年龄不超过步骤(3)中最大信息年龄的阈值的概率作为衡量编队整体可靠性的指标，如果所述信息年龄不超过该阈值的概率大于预设值时，则车辆编队运行稳定；如果所述信息年龄不超过该阈值的概率小于预设值时，对编队控制参数进行联合优化设置，重复步骤(1)
‑
(5)，直到所述信息年龄不超过该阈值的概率大于预设值，也即车辆编队运行稳定。2.根据权利要求1所述的一种基于信息年龄AoI的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法，其特征在于，步骤(1)中，编队中车辆获取V2V传输链路和干扰链路的信道状态信息的方法如下：时隙t时刻编队中第i辆车与前车的V2V通信链路的信干燥比γ
i
‑
1,i
(t)表示为：其中：P
data
表示每一辆车发送车辆位置、速度数据包的固定发射功率；g
i
‑
1,i
(t)表示时隙t时刻编队中第i
‑
1辆车到第i辆车的信道增益；d
i
‑
1,i
(t)表示时隙t时刻编队中第i
‑
1辆车到第i辆车的距离；α表示路径损耗指数；集合表示除了编队内第i辆车以外，且与编队内第i辆车选择同一个资源块j的车辆的集合，即表示编队外干扰车辆的集合；g
c,i
(t)表示时隙t时刻编队外干扰车辆c到编队内第i辆车的信道增益；d
c,i
(t)表示时隙t时刻编队外干扰车辆c到编队内第i辆车的距离；σ2表示高斯白噪声功率；编队中第i辆车与前车的V2V通信链路的传输成功率表示为：其中：
θ表示V2V链路中数据包成功传输的SINR的最小阈值，即当SINR大于该阈值时，表示传输成功；μ表示瑞利衰落信道的均值；表示干扰的拉普拉斯变换，表示为s表示拉式运算子，其表示频率的量纲；d
l
表示基于SCI控制信息资源选择方式下，干扰车辆集合中的干扰车辆到第i辆车的最小距离限制。3.根据权利要求2所述的一种基于信息年龄AoI的自动驾驶车辆编队的控制参数联合优化方法，其特征在于，步骤(2)中，编队中第i辆车的加速度a
i
(t)的控制公式表示为：a
i
(t)＝k1[V(d
i
‑
1,i
(t))
‑
v
i
(t)]+k2[v
i
‑1(t)
‑
v
i
(t)]其中：k1、k2表示两个增益系数；d
i
‑
1,i
(t)表示时隙t时刻编队中第i
‑
1辆车到第i辆车的距离；v
i
‑1(t)表示时隙t时刻编队中第i
‑
1辆车的速度；v
i
(t)表示时隙t时刻编队中第i辆车的速度；V(d
i
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周思源，项亮亮，谭国平，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：