基于通信的自动驾驶汽车建模与控制

基于通信的自动驾驶汽车建模与控制

车辆之间的无线通信可以使得车辆对周围的环境进行感知，可以对驾驶员发出危险警告。但是，目前通信系统的通信率不高，受到很多条件限制。因此，有必要采取适当的通信策略，来保证车辆的通信鲁棒性。

提出了一种对车辆进行建模来改善车辆之间通信的方法。所建立了车辆模型依赖于随机混杂系统（SHS），应用隐含马尔科夫模型（HMM）来推导SHS。HMM广泛应用在系统动力学建模中。完成车辆模型建立后，将该车辆模型应用在协同自适应巡航（CACC）系统中，并摒弃传统的控制方法，采用随机模型预测控制算法对该模型进行控制。

在高速公路上，应用CACC系统的车辆使用专用短程通信（DSRC）无线电设备来进行通信。假设每辆车都配备DSRC无线电设备和传感器，就可计算车辆之间的相对距离、相对速度和相对加速度。因此，实现CACC的主要流程是通过DSRC无线电设备来接收车辆之间的相对速度、相对加速度和相对位置信息，根据里程计和GPS来确定主车的位置。将所获得的信息发送给模型预测控制的CACC（MPC-CACC）中。然后，将控制信号发送给车辆发动机系统、制动系统等，对车辆进行纵向动力学控制。

仿真结果表明，该方法的效率较高，尤其是在基于模型的通信方法中更为可靠。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Vehicles（英）

刊期：2017年第2期

作者：Ehsan Moradi-Pari et al

编译：野晨晨