南京航空航天大学刘津强获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种智能网联车辆自组织汇入队列控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116682253B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310686436.X,技术领域涉及:G08G1/00;该发明授权一种智能网联车辆自组织汇入队列控制方法是由刘津强;赵万忠;张梦淇;王春燕;徐坤豪设计研发完成,并于2023-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种智能网联车辆自组织汇入队列控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种智能网联车辆自组织汇入队列控制方法,包括:获取通信距离内所有目标队列车辆和汇入车辆的速度及位置;计算各汇入车辆与其前方汇入车辆的车头时距;判断各汇入车辆与其前方汇入车辆是否属于同一局部汇入队列;统计不同的局部汇入队列的数量;判断局部汇入队列的数量是否大于设置的最大局部汇入队列数量;选取距离最小的候选汇入位置为目标汇入位置;考虑局部汇入队列和目标队列的安全空间和加速度限制,控制局部汇入队列中的车辆整体汇入目标队列中的目标汇入位置。本发明方法能够根据汇入车辆的车速、间距以迭代的方式将汇入车辆自组织为局部汇入队列,控制局部汇入队列整体汇入目标队列,降低多车汇入队列问题的计算复杂度。
本发明授权一种智能网联车辆自组织汇入队列控制方法在权利要求书中公布了:1.一种智能网联车辆自组织汇入队列控制方法,其特征在于,步骤如下: 步骤1:获取通信距离内所有目标队列车辆和汇入车辆的速度及位置; 步骤2:计算各汇入车辆j与其前方汇入车辆j-1的车头时距,j=2,3,…,n,n为通信距离内汇入车辆的数目; 步骤3:根据设置的分队阈值和步骤2中的车头时距,判断各汇入车辆j与其前方汇入车辆j-1是否属于同一局部汇入队列;当汇入车辆j与汇入车辆j-1的车头时距htj小于分队阈值时,两个车辆属于同一局部汇入队列,否则两个车辆分别属于不同的局部汇入队列;统计不同的局部汇入队列的数量m; 步骤4:判断步骤3中计算得到的局部汇入队列的数量是否大于设置的最大局部汇入队列数量mmax,若是,则将分队阈值增加0.1s,并返回步骤3,否则执行步骤5; 步骤5:计算局部汇入队列中第一个车辆与所有局部汇入队列的候选汇入位置的距离,选取距离最小的候选汇入位置为目标汇入位置; 步骤6:设计分布式模型预测控制器,考虑局部汇入队列和目标队列的安全空间和加速度限制,控制目标队列中在目标汇入位置前面的车辆加速、在目标汇入位置后面的车辆减速,在目标汇入位置处形成一个满足局部汇入队列行驶所需的空间,并控制局部汇入队列中的车辆整体汇入目标队列中的目标汇入位置; 所述步骤6中的分布式模型预测控制器的设计方法具体为: 步骤61:定义车辆o的控制输入为uot,即车辆加速度;车辆o的状态为dot=[xot,vot,uot]T;控制输出为zot=[xot,vot]T,式中,xot为t时刻车辆o的位置,vot为t时刻车辆o的速度,uot为t时刻车辆o的控制输入;当控制的是目标队列时,车辆o为目标队列车辆;当控制的是局部汇入队列时,车辆o为局部汇入队列车辆; 步骤62:定义离散的运动学方程: 式中,dot和dot+1分别为t时刻和t-1时刻车辆o的状态向量;uot为t时刻车辆o的控制输入;τ为采样时间间隔; 步骤63:代价函数定义如下: 式中,Jo为代价函数;k=1,...,Np,Np为预测步长,Nc为控制步长;k|t为在t时刻进行的第k步预测;当Nc≤k≤Np时,uok|t=uoNc|t;Po、Qo、Mo、No均为对称正定的权重矩阵;为车辆o的期望位置,L为车辆长度,ddes为期望车辆间距;为设置的期望车速;DV为目标队列车辆集合,DV={1,2,...,p},p为目标队列的总车辆数量;MV为局部汇入队列车辆集合,MV={1,2,...,q},q为局部汇入队列的总车辆数量;vok|t和xok|t由下式获得: 式中,dok|t=[xok|t,vok|t,uok|t]T;dot=[xot,vot,uot]T为当前时刻t时车辆o的状态; 步骤64:求解目标队列和局部汇入队列中车辆的期望位置: 目标队列中车辆i的期望位置为: 式中,为局部汇入队列中第一个车辆在t时刻进行的第k步预测后的位置,和分别为局部汇入队列中第一个车辆在t时刻的位置速度;为局部汇入队列中最后一个车辆在t时刻进行的第k步预测后的位置和分别为局部汇入队列中最后一个车辆在t时刻的位置和速度; 局部汇入队列中车辆j的期望位置为: 式中,为目标队列中目标汇入位置前方第一个车辆c*在t时刻进行的第k步预测后的位置,和分别为目标队列中车辆车辆c*在t时刻的位置和速度; 步骤65:目标队列和局部汇入队列中车辆的约束优化控制问题表示为: umin≤uok|t≤umax Δumin≤uok|t-uok|t-1≤Δumax 式中,umin、umax为最大和最小控制输入约束,Δumin、Δumax为相邻两次控制输入的差值约束;当车辆o为目标队列车辆时,优化目标队列车辆的加速度;当车辆o为局部汇入队列车辆时,优化局部汇入队列车辆的加速度; 步骤66:利用约束规划求解器对车辆队列的约束优化控制问题进行求解,得到最优加速度指令,局部汇入队列车辆和目标队列车辆按各自最优加速度指令行驶。
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