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通信中断下考虑行驶状态时空收敛的混合编队稳定性控制算法

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北京交通大学学报 2024年

作者：满忠运王江锋王钰罗冬宇董佳宽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交通大学唐山研究院

针对通信中断下由智能网联车辆（Connected and Automated Vehicles，CAV）与人工驾驶车辆（Manually Driven Vehicles，MDV）所组成的混合编队的稳定性控制问题，考虑基于前车—领航车通信拓扑（Predecessor-Leader Following Topology，PLF）和协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC）的混合编队，构建通信正常和通信中断状态下的车辆控制器。基于Routh-Hurwitz稳定性判据和频域分析方法设计稳定条件求解算法，计算控制器和MDV跟驰模型的稳定性条件，并提出针对两种控制器的平滑切换策略。案例分析表明：车队能够稳定安全行驶，各车速度标准差变化率均低于1.8%，平均加速度变化量和其平均值均低于0.016m/s2，说明所提出的稳定性控制算法具有良好的有效性，可实现车辆及编队行驶状态的时空收敛；针对加速场景和减速场景，所提出的控制器切换策略能够分别减小车辆加速度波动幅度达37.1%和59.9%，控制器切换过程中的车辆状态稳定性得到显著提升。

关键词：智能交通混合编队通信中断稳定性控制算法案例分析

无人驾驶项目CC-TCMS通信中断场景探讨及优化

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铁路通信信号工程技术 2024年第4期21卷 89-95页

作者：夏振东胡欢卡斯柯信号有限公司北京100070

相较于传统有人驾驶项目,全自动运行(Fully Automatic Operation,FAO)项目拥有更加复杂的场景,依据场景开发的系统代替人工,能够有效协调各系统的联动。针对复杂工况下的故障处理,FAO项目也有相应的应对方式,在提高自动化程度的同时,让... 详细信息

相较于传统有人驾驶项目,全自动运行(Fully Automatic Operation,FAO)项目拥有更加复杂的场景,依据场景开发的系统代替人工,能够有效协调各系统的联动。针对复杂工况下的故障处理,FAO项目也有相应的应对方式,在提高自动化程度的同时,让乘客能够得到更好的出行体验。针对无人驾驶项目可能出现的车载控制器(Carborne Controller,CC)与列车控制管理系统(Train Control Management System,TCMS)通信中断的故障场景,进行现有项目处理方式的介绍及分析,并根据列车所在位置不同,分别给出合理的优化建议,为后续项目针对此故障场景的系统处理,提供一种思路。

关键词：全自动无人驾驶蠕动模式通信中断

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关于储能设备CAN通信中断的解决方法探讨

中国设备工程 2024年第S1期 87-88页

作者：于静智田送送蔡文武孙峥山王冠英李伟黄凯孙重亮新疆达坂城中广核风力发电有限公司新疆乌鲁木齐830000

CAN总线通信是一种广泛应用于工业控制等领域的通信协议,其具有高可靠性、高效率、多节点等优点。然而,在实际应用中,CAN总线也会受到各种干扰,从而导致通信质量下降,甚至导致通信中断。因此,如何防止CAN总线受到干扰,保证其通信质量,是... 详细信息

CAN总线通信是一种广泛应用于工业控制等领域的通信协议,其具有高可靠性、高效率、多节点等优点。然而,在实际应用中,CAN总线也会受到各种干扰,从而导致通信质量下降,甚至导致通信中断。因此,如何防止CAN总线受到干扰,保证其通信质量,是CAN总线应用中要解决的问题。本文旨在探讨CAN通信干扰对现场电化学储能设备通信中断的影响,并提出几种有效的解决方案,以确保现场储能设备运行的稳定性和安全性。

关键词： CAN总线通信协议干扰通信中断通信质量电化学储能

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考虑通信中断的协同自适应巡航控制研究

考虑通信中断的协同自适应巡航控制研究

作者：郑腾飞西安理工大学

学位级别：硕士

协同自适应巡航控制是由传统自适应巡航结合通信技术发展而来,能够进一步提高通行效率、改善驾乘体验和减少能源消耗。在协同自适应巡航控制系统中,通信中断直接影响队列的安全和稳定。为此,如何应对通信中断下的突发情况并且优化系统性... 详细信息

协同自适应巡航控制是由传统自适应巡航结合通信技术发展而来,能够进一步提高通行效率、改善驾乘体验和减少能源消耗。在协同自适应巡航控制系统中,通信中断直接影响队列的安全和稳定。为此,如何应对通信中断下的突发情况并且优化系统性能,是研究CACC系统的重要问题。具体研究内容如下:首先,基于四要素搭建车辆协同控制系统架构,并设计分布式分层控制模式。以队列纵向动力学模型,建立包含节点动力学、间距策略、通信拓扑结构和模型预测控制算法的上层控制。为了综合协调车队系统的跟踪性、舒适性和经济性,构造多目标决策的代价函数,引入松弛向量法扩展求解可行域。下层控制搭建PID和前馈控制、油门和刹车切换模块、期望节气门开度和期望制动压力。其次,为提高CACC系统的追踪性、舒适性、经济性、稳定性和通信资源利用率,提出以PF型结构间距误差平均值为触发阈值的通信拓扑结构。将PF型结构作为正常行驶下的通信拓扑结构,设计通过两个事件来触发PLF和TPF结构。第一事件是当前时刻车辆间距误差超过触发阈值时,在下一时刻采用PLF和TPF结构;第二事件是当间距误差十秒之内都没有达到触发阈值时,将所有车辆在下一时刻进行强制触发。数值仿真结果表明,ET-PLF型结构不仅提高了队列的追踪性、经济性和舒适性,而且减少了车队后方车辆的响应时间,使每辆车都能更加快速地响应前方车辆的状态变化。再次,针对通信中断车辆切换为ACC控制模式过程中加速度和加速度变化率突变问题,提出一种过渡缓冲跟车策略。将队列通信中断分为三种情景,并根据车辆的运动状态来决策控制模式。通信中断车辆在由CACC模式切换为ACC模式过程中,过渡缓冲策略的车头时距随着过渡时间呈线性增大,缓解了直接切换所造成车头时距的瞬间增大问题。数值仿真中分析了不同的过渡时间对加速度和加速度变化率的影响,最终将切换过程中的加速度变化率控制在人体感知阈值2m/s3内。与直接切换模式相比,过渡缓冲跟车策略有效地改进了在切换过程中的安全性和舒适性。最后,搭建Prescan联合仿真平台,以验证算法的有效性。在GUI中设置车辆模型、传感器、道路工况和基本参数,Simulink中搭建上下层控制模块,连接位置、速度和加速度接口。在WLTC工况下进行仿真验证,采用事件触发通信拓扑结构和过渡缓冲跟车策略下的车队系统,在应对通信中断情况时,将切换过程中的加速度变化率控制在人体感知阈值之内,提高了切换过程中的舒适性,验证了算法的有效性。

关键词：协同自适应巡航控制通信拓扑结构事件触发通信中断模型预测

通信中断下考虑多型通信拓扑的混合车队控制与影响仿真分析

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通信中断下考虑多型通信拓扑的混合车队控制与影响仿真分析

作者：王钰北京交通大学

学位级别：硕士

基于车车通信(Vehicle to Vehicle,V2V)技术的智能网联车辆队列能够有效提高交通运行效率、提升道路安全水平以及减少燃油消耗。然而,V2V技术作为其中的关键技术,容易因恶意攻击而中断。目前有关通信中断下车队的控制方法及其对车队行... 详细信息

基于车车通信(Vehicle to Vehicle,V2V)技术的智能网联车辆队列能够有效提高交通运行效率、提升道路安全水平以及减少燃油消耗。然而,V2V技术作为其中的关键技术,容易因恶意攻击而中断。目前有关通信中断下车队的控制方法及其对车队行驶性能的影响的研究主要针对PF通信拓扑,然而,多车通信拓扑下,例如PLF、TPF通信拓扑,车队能够以更小的车间距行驶,从而提高道路通行能力。此外,智能网联设施的升级是一个循序渐进的过程,短期内智能网联车辆和人工驾驶车辆共存将成为常态。基于上述背景,本文主要研究PF、TPF、PLF三种通信拓扑下发生通信中断时,由智能网联车辆和人工驾驶车辆组成的混合车队的控制方法及其对车队行驶性能的影响规律和差异。首先,基于线性控制方法分别对通信正常时PF、TPF、PLF三种通信拓扑下智能网联车辆设计了PF-CACC、TPF-CACC、PLF-CACC控制器,对于人工驾驶车辆则采用IDM模型表征其跟驰行为,基于频域分析法对车辆控制器以及整个混合车队进行了稳定性分析。数值仿真结果表明,三种通信拓扑下通信正常时混合车队能够安全稳定行驶,从而为后续研究奠定了基础。其次,当发生通信中断时,对通信中断车辆采用切换控制的方式进行控制,对PF、TPF、PLF三种通信拓扑下的通信中断车辆分别设计了ACC、SPFCACC、LF-CACC控制器并对其进行了稳定性分析。数值仿真结果表明,三种通信拓扑下对通信中断车辆设计的控制器以及采用的切换控制方式能够保证混合车队在通信中断情况下安全行驶。最后,从稳定性和安全性两个层面确立了SSDVR、AAVA、TITV三个指标以度量通信中断对混合车队行驶性能的影响;以10辆车组成的车队为例,基于数值仿真和指标计算,分析三种通信拓扑下,在不同的驾驶场景、不同的人工驾驶车辆位置、不同的通信中断车辆的位置的条件下,通信中断对混合车队行驶性能的影响规律和差异。结果表明,(1)在影响规律方面,无论在何种通信拓扑下:1)通信中断对减速场景下车队行驶稳定性和通信中断车辆行驶安全性的影响更大;2)当人工驾驶车辆位于通信中断车辆的前方时,会增大通信中断对车队行驶稳定性的影响,增强通信中断对通信中断车辆碰撞风险增加的作用;3)随着通信中断车辆位置的后移,通信中断对车队行驶稳定性的影响逐渐减小,通信中断对通信中断车辆碰撞风险增加的作用逐渐增强;(2)在影响差异方面:1)PLF通信拓扑下通信中断对车队行驶稳定性的影响最小;2)当通信中断车辆位于车队的前部和中部时,PF通信拓扑下通信中断对通信中断车辆行驶安全性的影响最小,而当通信中断车辆位于车队的后部时,PLF通信拓扑下的影响最小。本文的研究结论能够为如何采取行动以降低通信中断的影响提供方向。

关键词：混合车队通信中断线性控制切换稳定性安全性数值仿真

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CBTC列车安全定位中通信中断时间的研究

铁道学报 2012年第6期34卷 40-45页

作者：刘宏杰陈黎洁北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

通信中断的存在会对目前城市轨道交通的CBTC列车安全定位产生影响,进而影响列车安全间隔距离。CBTC车地通信系统大多采用无线局域网技术。越区切换中断是导致通信中断的主要原因,根据IEEE 802.11协议的越区切换流程,本文推导出越区切换... 详细信息

通信中断的存在会对目前城市轨道交通的CBTC列车安全定位产生影响,进而影响列车安全间隔距离。CBTC车地通信系统大多采用无线局域网技术。越区切换中断是导致通信中断的主要原因,根据IEEE 802.11协议的越区切换流程,本文推导出越区切换中断时间与列车速度的关系表达式,在此基础上根据安全定位的实现方法和移动闭塞系统中列车安全间隔距离的计算方法,推导出通信中断时间与影响安全定位的因素之一——估计的运行距离及列车运行安全间隔之间的关系表达式。建立两列列车追踪运行模型,仿真不同通信中断时间下两列车的追踪间隔距离。采用此关系表达式进行理论计算的结果与仿真结果验证了通信中断时间与估计的运行距离及列车运行安全间隔的关系表达式是合理的。

关键词：安全包络估计的运行距离安全间隔距离通信中断越区切换 802.11

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变电站远动机通信中断缺陷处置分析

电工技术 2023年第22期 169-171页

作者：曹煜邵志鹏黄旭聪贺昌国网浙江省电力有限公司宁波供电公司浙江宁波315100

以浙江地区某220 kV变电站远动机通信中断消缺过程为例,详细介绍变电站远动机的配置情况、通信方式、缺陷处置等内容,并对现行的远动机配置策略提出改进建议,为变电站远动机通信中断消缺工作提供借鉴和参考。

关键词：变电站远动机通信中断缺陷处置

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装置频发通信中断及恢复问题分析

青海电力 2022年第4期41卷 63-65页

作者：朱国超陈姣国网青海省电力公司超高压公司青海西宁810000

通过对青海某750 kV开关站甲乙I线A套监控保护装置及甲乙I线阀控高抗40%级第二套四方智能终端频繁上送通信中断报文及通信中断恢复报文(报文之间时间相差几十毫秒到几百毫秒)问题进行分析研究,分析两条异常报文上送原因,研究诊断此类问... 详细信息

通过对青海某750 kV开关站甲乙I线A套监控保护装置及甲乙I线阀控高抗40%级第二套四方智能终端频繁上送通信中断报文及通信中断恢复报文(报文之间时间相差几十毫秒到几百毫秒)问题进行分析研究,分析两条异常报文上送原因,研究诊断此类问题方法,通过测量相应光纤衰耗,掌握此类问题快速诊断方法,并对日后安全稳定运行提出相应建议。

关键词：通信中断异常报文光衰耗通信机制诊断方法

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防越级跳闸系统通信中断功能自愈研究

电气防爆 2023年第6期 18-22页

作者：赵衍强山西焦煤物资装备有限公司山西太原030000

防越级跳闸系统得到越来越广泛的应用,实现了系统无死区选择性快速动作,为供电系统的可靠性和安全性提供有力保障,但是防越级跳闸系统依赖于通信网络,当通信网络出现异常时,会影响防越级跳闸系统的功能,针对防越级跳闸系统通信网络出现... 详细信息

防越级跳闸系统得到越来越广泛的应用,实现了系统无死区选择性快速动作,为供电系统的可靠性和安全性提供有力保障,但是防越级跳闸系统依赖于通信网络,当通信网络出现异常时,会影响防越级跳闸系统的功能,针对防越级跳闸系统通信网络出现异常时,设计了一种防越级跳闸系统通信中断功能自愈方法,根据线路阻抗判断故障点,提高了供电可靠性。

关键词：防越级跳闸光纤以太网 GOOSE 通信中断自愈

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