通信时延下考虑行驶状态时空价值的编队安全控制

来源：中国血液净化杂志2025年第3期北京时间：

作者：王江锋, 齐崇楷, 罗冬宇, 董佳宽, 王娜, 闫学东

单位：1. 北京交通大学　综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室，北京　100044","2. 北京交通大学　唐山研究院，河北　唐山　063000","3. 中国汽车技术研究中心有限公司，天津　300300","4. 西南交通大学　交通运输与物流学院，四川　成都　611756

摘要：<p>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。</p>

关键词：交通工程,编队安全控制,行驶状态时空价值,网联自动驾驶车辆,通信时延,信息年龄,实车测试