[发明专利]一种基于信息融合技术的车辆队列纵向冗余控制系统

说明书

本发明公开了一种基于信息融合技术的车辆队列纵向冗余控制系统，包括有队列纵向冗余控制器，及将采集到的周围车辆及自身运动信息发送给队列纵向冗余控制器的V2X通信模块，及利用车载传感器采集车辆周围环境信息、并发送给队列纵向冗余控制器的环境感知模块，及接收队列纵向冗余控制器所发送的车辆环境信息及行驶参数信息的运动执行模块；该基于信息融合技术的车辆队列纵向冗余控制系统通过结合V2X通讯系统与车载传感器环境感知系统进行多源信息融合，利用队列纵向冗余控制器，实现不同控制策略的切换，保证车辆队列的行驶稳定性与安全性。

技术领域

本发明具体涉及一种基于信息融合技术的车辆队列纵向冗余控制系统。

背景技术

车辆队列化是将单一车道内的相邻车辆进行编队，根据相邻车辆信息自动调整该车辆的纵向运动状态，最终达到一致的行驶速度和期望的几何构型。通过将车辆进行队列化控制，可以显著的缓解交通拥挤、改善交通效率、提高驾驶安全性和能源利用率。

传统的车辆队列通过车载传感器进行环境感知，探测相邻车辆的运动状态并做出响应，其中，最常见的是前车式的信息流拓扑结构——队列中的每辆车都跟随自己的前车进行运动。随着通信技术的发展，车与其它之间(V2X)通信迅速发展与普及，车辆队列的信息流拓扑结构也因此变得多样化。领航式车辆队列信息流拓扑结构基于V2X通信技术，队列中的车辆包括领航车以及跟随车，领航车进行路径规划，队列中的跟随车根据领航车的行驶路径进行跟踪。

现有的车辆队列控制方案均注重于通过单独的V2X或者车载传感器进行环境感知和控制决策，忽视了环境感知功能受限后的队列冗余控制问题。当车载传感器失效或者V2X通信受限后，车辆只能被迫进行停车或退出队列，从而降低了通行效率且容易出现安全隐患。除此之外，前车式信息流拓扑结构依赖于间距控制算法以及车载传感器探测精度，行驶过程中容易出现误差随着队列中车辆传递而逐渐变大的情况。领航式信息流拓扑结构直接依赖于车辆之间的通信(V2V)技术，而此时无线网络中时变延时、乱序、丢包以及数据包的异步均会对队列协同控制的安全稳定造成影响。

针对于上述问题，需要通过应用一种基于信息融合技术的队列纵向冗余控制系统，通过结合V2X通信技术以及车载传感器环境感知技术，将传感数据进行信息融合，利用一种队列纵向冗余控制系统，实现队列的纵向冗余控制。在正常工作状态下，对V2X与车载传感器中检测的信息进行数据融合，提高环境感知的精确性和可靠性；当车载传感器失效或V2X通信装置受限时，控制器通过剩余的信息可以实现全功能的队列保持控制，从而提高整个系统的可靠性。

中国专利【201710014585.6】公开了一种基于多智能体的无人驾驶电动汽车自动超车系统及方法，同时装配了V2X通信系统以及车载感知系统，以无人驾驶电动汽车为研究对象，对其轮胎横纵向力进行控制。然而该专利没有涉及如何通过V2X以及车载感知系统进行纵向的队列控制。

中国专利【201610099198.2】公开了一种基于鱼群效应的车队避撞系统以及避撞方法，利用鱼群效应的运动学模型计算出车辆避撞的加速度信息，并将其通过人机交互模块提供给驾驶员，实现车队的协同避撞，从而提高车队行驶的安全性。然而该专利中没有涉及来自通信模块以及信息采集模块的冗余信息处理方法，以及冗余控制方法。计算出的加速度信息仅用于提醒驾驶员而非进行主动控制。

中国专利【201510564630.6】公开了一种双向自主车队控制方法，双向自主车队中的车辆前后两端均安装有传感器，用于探测车辆之间的间距、车辆的相对速度和车辆的加速度，从而不需要无限通信便实现自主车队的运动控制。这种控制方法车辆运动不仅基于前车的运动，还考虑到后车的运动影响，因此大大提高了队列控制稳定性。然而该控制方法的可靠性依赖于传感器的可靠性，一旦传感器功能失效，会造成自主车队失控。

发明内容