【技术实现步骤摘要】
本申请涉及车辆编队控制，特别是涉及一种基于全局本地坐标系的车辆编队控制方法、装置和设备。
技术介绍
1、在车联网环境下，车辆可以通过通信在一定范围之内获取周围其他车辆的相关信息(如速度、位置)，这能够促使车辆之间可以实现高效的协作合作方式，有利于实现车辆的编队控制。车辆编队控制是车联网环境下车辆协调控制中一种重要的行驶行为，对于提高道路的通行能力、缓解拥堵、提高车辆行驶安全性、降低油耗等具有重要意义。目前，车辆编队控制技术主要依赖于全局坐标定位和无线通讯技术来实现，但是由于通讯信号易受环境影响，在低信号强度下车辆的全局坐标定位可能出现位置跳动现象，定位出现偏差导致整个车辆编队失控。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够修正全局坐标跳动问题，提高车辆编队控制稳定性、安全性的基于全局本地坐标系的车辆编队控制方法、装置和设备。
2、一种基于全局本地坐标系的车辆编队控制方法，所述方法包括：
3、车辆编队中各个车辆分别获取自身当前时刻的本地坐标和全局坐标并构建坐标点对，通过对全局坐标进行质量控制，将坐标点对划分为高质量点对和低质量点对；
4、构建存储各个车辆历史坐标信息的点对序列，当点对序列为空且对应车辆当前时刻的坐标点对为高质量点对时，将高质量点对输入对应的点对序列中，并在点对序列初次达到预设长度之后，根据点对序列中当前存储的坐标信息计算对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，并根据旋转矩阵计算得到旋转角之后，
5、当点对序列中存储有历史点对，且对应车辆当前时刻的坐标点对为高质量点对时，将高质量点对继续输入对应的点对序列中，并将根据最新输入的高质量点对计算得到的旋转角和平移矩阵作为观测值，将前一时刻存储的旋转角和平移矩阵作为历史信息，通过结合历史信息对观测值进行卡尔曼滤波，得到对应车辆当前时刻的旋转角和平移矩阵并进行存储，同时将旋转角还原为旋转矩阵；
6、当点对序列中存储有历史点对，且对应车辆当前时刻的坐标点对为低质量点对时，将前一时刻存储的旋转角和平移矩阵作为历史信息，利用卡尔曼滤波对历史信息进行预测，得到对应车辆当前时刻预测的旋转角和平移矩阵，将预测的旋转角和平移矩阵作为当前时刻真实的旋转角和平移矩阵并进行存储，同时将旋转角还原为旋转矩阵；
7、通过车辆之间的实时通讯，各个车辆在对外发布自身当期时刻的旋转矩阵、平移矩阵和本地坐标的同时，同步接收其他车辆的发布信息，并根据当前时刻的旋转矩阵和平移矩阵，将其他车辆的本地坐标转换至本车辆自身的本地坐标系下；
8、车辆编队中各个车辆在自身的本地坐标系下对本地车辆实施编队控制，并实时更新其他各个车辆在自身本地坐标下的位姿，直至完成车辆编队控制任务。
9、在其中一个实施例中，车辆编队中各个车辆分别获取自身当前时刻的本地坐标和全局坐标并构建坐标点对，包括：
10、根据航迹推算算法构建各个车辆的本地坐标系，在本地坐标系下进行推算，获取各个车辆在当前时刻的本地坐标；
11、根据卫星导航设备信号获取各个车辆的全局坐标，将各个车辆的本地坐标与全局坐标进行组合，构建得到坐标点对。
12、在其中一个实施例中，通过对全局坐标进行质量控制，将坐标点对划分为高质量点对和低质量点对，包括：
13、根据各个车辆接收的卫星导航设备信号以及车辆所处环境情况构建评价函数，并将各个车辆当前时刻获取的全局坐标与前一时刻获取的全局坐标之间的距离作为距离判据；其中，评价函数为当前导航系统解的状态、卫星观测数量、卫星几何精度因子以及定位方差值的函数，具体根据各个导航系统硬件实验确定；
14、通过评价函数和距离判据对各个车辆的全局坐标进行质量控制，并根据全局坐标的质量状况，将高质量全局坐标对应的坐标点对划分为高质量点对，将低质量全局坐标对应的坐标点对划分为低质量点对。
15、在其中一个实施例中，在点对序列初次达到预设长度之后，根据点对序列中当前存储的坐标信息计算对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，并根据旋转矩阵计算得到旋转角，包括：
16、在点对序列初次达到预设长度之后，提取点对序列当前存储的本地坐标点对集合和全局坐标点对集合，并进行去中心化处理，得到去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合；
17、根据去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合进行计算，得到全局坐标组成的矩阵与本地坐标组成的矩阵的哈达玛积s，通过对s进行奇异值分解，获取点对序列中当前存储的高质量点对对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵，根据旋转矩阵进行计算，获取旋转角和平移矩阵。
18、在其中一个实施例中，在点对序列初次达到预设长度之后，提取点对序列当前存储的本地坐标点对集合和全局坐标点对集合，并进行去中心化处理，得到去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合，包括：
19、在点对序列初次达到预设长度n之后，提取点对序列中由n个本地坐标点对组成的集合p和由n个全局坐标点对组成的集合q，并对p和q进行去中心化处理，得到去中心化的本地坐标点对集合x和去中心化的全局坐标点对集合y，其中，x和y中的点对分别表示为
20、
21、
22、
23、
24、其中，xi、yi分别表示x和y中的第i个点对，wi为权重，pi、qi分别表示p和q中的第i个点对，分别表示p和q的加权平均值。
25、在其中一个实施例中，根据去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合进行计算，得到全局坐标组成的矩阵与本地坐标组成的矩阵的哈达玛积s，通过对s进行奇异值分解，获取点对序列中当前存储的高质量点对对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵，根据旋转矩阵进行计算，获取旋转角和平移矩阵，包括：
26、根据去中心化的本地坐标点对集合x和去中心化的全局坐标点对集合y进行计算，得到全局坐标组成的矩阵与本地坐标组成的矩阵的哈达玛积，表示为s＝xwyt，其中，w＝diag(w1,w2,…,wn)表示权重wi的对角阵，上标t表示矩阵转置；
27、对s进行奇异值分解，表示为s＝u∑vt，其中，u和v均为酉矩阵,∑为奇异值矩阵；
28、根据酉矩阵u和v进行计算，获取点对序列中当前存储的高质量点对对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵，表示为根据旋转矩阵rvi进行计算，获取旋转角θvi和平移矩阵tvi，分别表示为
29、θvi＝acos(r11)；
30、
31、其中，r11为旋转矩阵rvi中第一行第一列的元素，下标vi表示车辆编队中的第i台车辆。
32、在其中一个实施例中，通过结合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于全局本地坐标系的车辆编队控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，车辆编队中各个车辆分别获取自身当前时刻的本地坐标和全局坐标并构建坐标点对，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过对所述全局坐标进行质量控制，将所述坐标点对划分为高质量点对和低质量点对，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在点对序列初次达到预设长度之后，根据点对序列中当前存储的坐标信息计算对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，并根据所述旋转矩阵计算得到旋转角，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在点对序列初次达到预设长度之后，提取点对序列当前存储的本地坐标点对集合和全局坐标点对集合，并进行去中心化处理，得到去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合进行计算，得到全局坐标组成的矩阵与本地坐标组成的矩阵的哈达玛积S，通过对所述
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过结合所述历史信息对所述观测值进行卡尔曼滤波，得到对应车辆当前时刻的旋转角和平移矩阵并进行存储，同时将旋转角还原为旋转矩阵，包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前时刻的旋转矩阵和平移矩阵，将其他车辆的本地坐标转换至本车辆自身的本地坐标系下，表示为
9.一种基于全局本地坐标系的车辆编队控制装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于全局本地坐标系的车辆编队控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，车辆编队中各个车辆分别获取自身当前时刻的本地坐标和全局坐标并构建坐标点对，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过对所述全局坐标进行质量控制，将所述坐标点对划分为高质量点对和低质量点对，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在点对序列初次达到预设长度之后，根据点对序列中当前存储的坐标信息计算对应车辆的本地坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，并根据所述旋转矩阵计算得到旋转角，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在点对序列初次达到预设长度之后，提取点对序列当前存储的本地坐标点对集合和全局坐标点对集合，并进行去中心化处理，得到去中心化的本地坐标点对集合和去中心化的全局坐标点对集合，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述去中心化...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘大学，李峻翔，吴涛，孙振平，黄元浩，李毅，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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