道路交通安全专栏
王江锋, 齐崇楷, 罗冬宇, 董佳宽, 王娜, 闫学东
通信网络的信息数据流与车辆的物理主体融合互动,使得网联自动驾驶车辆组成的编队能够实现快速的、协作的、共享的出行。然而,通信网络面临着信道衰减、资源紧张等挑战,使得车辆的行驶状态存在非线性、扰动随机性和行为不确定性等问题,影响着编队的稳定运行。为降低通信时延等不安全因素对车辆行驶状态产生的不利影响,相应的编队控制方法成为了车辆行驶安全的重要研究内容。为此,从空间计算损耗和信息时效性的角度出发,开展了通信时延下考虑行驶状态时空价值的编队安全控制研究,对增强车辆的内生安全,提升通信网络的鲁棒性能都具有积极的研究价值和现实意义。首先,考虑到信息传输的空间相关性,借鉴通信信号衰减理论,提出了一种基于空间修正的智能驾驶模型(Spatial Adjustment Intelligent Driving Model, SA-IDM),用以归一化多前车通信结构并修正前车状态信息。其次,考虑到信息传输的时间相关性,引入信息年龄(Age of Information, AoI)量化状态信息的时效性,采用频域方法对SA-IDM进行串稳定性分析,推导出能够反映状态信息是否“过时”的AoI临界值,进而转化为表征整个信息传输过程的时间价值,并提出了一种基于信息更新路侧单元的状态信息重传策略。最后,采用实车测试试验和遗传算法对模型参数进行标定,并采用数值仿真验证模型的有效性。试验结果表明:SA-IDM可以抑制领航车的扰动带给编队的影响,当AoI临界值为0.2 s时,可以有效衡量信息的时间价值。状态信息重传策略可保障编队在高时延发生率(Delay Occurrence Rate, DOR)下及时获取信息。当DOR为20%时,SA-IDM的平均间距偏差与IDM相比其降低比例为33.5%;当DOR为70%时,基于信息更新路侧单元的状态信息重传策略与最大AoI重传策略相比,平均间距偏差值的降低比例为21%;此外,SA-IDM编队内靠前和靠后的车辆安全性较弱,需要更多的信息传输。