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原文传递车联网中车辆编队控制方法研究

论文题名：	车联网中车辆编队控制方法研究
关键词：	车联网;车辆编队;领航跟随;稳定性;信息交互
摘要：	研究表明，车辆编队行驶能够有效地提高通行效率，缓解交通拥堵，控制车辆间距与速度，提高行驶安全，减少不必的加减速，减少尾气排放，保护环境。车辆编队行驶不仅是增强车辆与设备集中控制的必要手段，更是建立未来智能交通系统必然要求。传统的交通系统中，受限于驾驶辅助技术与设备，车辆是独立信息感知节点，车辆与车辆之间、车辆与道路之间没有信息交互，车辆获取的交通信息非常有限，不能满足日益复杂交通情况下编队行驶的信息需求。在车联网环境下，智能车辆配备了丰富的传感器，搭载了通信设备，道路上架设了路侧设施，车辆可以获取局部和全局的交通信息，在通信范围内实现与周围车辆和路侧设施的信息交互，从而为编队控制提供基础。因此，本文对在车联网中车辆编队行驶展开研究，具体研究内容如下：　　（1）针对两个车辆的简单编队形成与队形控制问题，本文基于Leader-follower法，提出一种反馈速度控制方法。首先考虑车辆运动结构，建立单车运动模型。基于单车模型，考虑车辆的位置关系和行驶速度建立两车领航跟随运动模型，并对模型的系统误差进行分析。最后，根据反馈理论和Lyapunov稳定性理论，设计反馈速度控制器以实现队形的控制。通过仿真实验，所提速度控制方法能够解决领航车辆状态时变情况下的队形不稳定问题，既适用于直线行驶，也适用于曲线行驶的编队行驶控制，验证该方法的有效性。　　（2）针对多个车辆在通信时延情况下的编队形成与队形控制问题，本文设计了一种编队车辆一致性算法。首先，引入了对数速度优化函数描述车辆间的跟驰行为，考虑编队车辆间的横向间距和纵向间距，基于Leader-follower思想和二阶系统运动模型设计一致性算法。其次，借助Lyapunov-Krasovskii延时稳定性理论分析所设计的纵向控制算法和横向控制算法稳定性和一致性，得出编队稳定的条件判据。最后，依据车联网标准规定的编队延时要求，通过无延时、固定时延和时变时延三种时延情况下的数值仿真分析，验证了所设计算法能够使不同状态的车辆快速形成编队行驶模式并保持稳定队形。
作者：	王鹏
专业：	电子与通信工程
导师：	林峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆邮电大学
学位年度：	2021