1.一种无人车队的编队控制建模方法,其特征在于,所述建模方法包括:在无人车队中确定一辆领航无人车和至少一辆跟随无人车;
根据所述跟随无人车与所述领航无人车之间的时变相对位置构建期望队形约束以及队形约束误差;
所述期望队形约束为:
,
所述队形约束误差为:
,
其中,t表示时间, 表示随时间变化的第i辆跟随无人车的位置, 表示随时间变化的领航无人车的位置, 表示随时间变化的第i辆跟随无人车和领航无人车之间的相对位置, 表示第i辆跟随无人车与领航无人车之间的距离函数, 表示第i辆无人车的单位向量,用于确定第i辆跟随无人车和领航无人车之间的相对方向, 表示随时间变化的第i辆跟随无人车的队形约束误差;
其中,随时间变化的第i辆跟随无人车和领航无人车之间的相对位置满足如下条件:(i) , 表示第i辆跟随无人车与所述领航无人车的最小间距;
(ii)当 时, ;当 时, ;当 时,;其中, 均为常数;
根据所述期望队形约束和所述队形约束误差构建目标队形约束;
根据不同所述跟随无人车之间的相对位置构建目标碰撞约束;
在所述无人车队的编队控制中引入所述目标队形约束和所述目标碰撞约束,得到所述无人车队的编队控制模型。
2.根据权利要求1所述的无人车队的编队控制建模方法,其特征在于,根据所述期望队形约束和所述队形约束误差构建所述目标队形约束包括:分别对所述队形约束误差进行一阶求导和二阶求导,根据求导结果得到一阶队形约束和二阶队形约束;
所述一阶队形约束为:
,
所述二阶队形约束为:
,
其中,li表示目标常量;
将所述一阶队形约束和所述二阶队形约束整理为矩阵形式,得到所述目标队形约束:,
。
3.根据权利要求2所述的无人车队的编队控制建模方法,其特征在于,根据不同所述跟随无人车之间的相对位置构建目标碰撞约束包括:确定不同所述跟随无人车之间的碰撞函数:,
其中, 表示第i辆跟随无人车和第j辆跟随无人车之间的碰撞函数, 表示不同所述跟随无人车之间的最小安全距离;
分别对不同所述跟随无人车之间的碰撞函数进行一阶求导和二阶求导,根据求导结果得到一阶碰撞约束和二阶碰撞约束;
所述一阶碰撞约束为:
,
所述二阶碰撞约束为:
,
将所述一阶碰撞约束和所述二阶碰撞约束整理为矩阵形式,得到初步碰撞约束:,
,
根据所述初步碰撞约束确定所述目标碰撞约束。
4.根据权利要求3所述的无人车队的编队控制建模方法,其特征在于,所述目标碰撞约束为:,
当i=1时,目标碰撞约束满足如下条件:,
当i=2、3、……、N‑1时,目标碰撞约束满足如下条件:,
当i=N时,目标碰撞约束满足如下条件:。
5.根据权利要求4所述的无人车队的编队控制建模方法,其特征在于,所述无人车队的编队控制模型为:,
,
,
其中,Mi表示第i辆跟随无人车的质量矩阵,ki表示常量参数, 表示第i辆跟随无人车在速度为 时所受到的科里奥利力或离心力, 表示第i辆跟随无人车所受到的除 之外的所有外力。
6.一种无人车队的编队控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:通过预先构建的编队控制模型对无人车队进行编队控制,所述编队控制模型根据权利要求1‑5中任一项所述的无人车队的编队控制建模方法得到。
7.一种无人车队的编队控制建模装置,其特征在于,所述建模装置包括:车辆确定模块,用于在无人车队中确定一辆领航无人车和至少一辆跟随无人车;
第一构建模块,用于根据所述跟随无人车与所述领航无人车之间的时变相对位置构建期望队形约束以及队形约束误差,以及根据所述期望队形约束和所述队形约束误差构建目标队形约束;
所述期望队形约束为:
,
所述队形约束误差为:
,
其中,t表示时间, 表示随时间变化的第i辆跟随无人车的位置, 表示随时间变化的领航无人车的位置, 表示随时间变化的第i辆跟随无人车和领航无人车之间的相对位置, 表示第i辆跟随无人车与领航无人车之间的距离函数, 表示第i辆无人车的单位向量,用于确定第i辆跟随无人车和领航无人车之间的相对方向, 表示随时间变化的第i辆跟随无人车的队形约束误差;
其中,随时间变化的第i辆跟随无人车和领航无人车之间的相对位置满足如下条件:(i) , 表示第i辆跟随无人车与所述领航无人车的最小间距;
(ii)当 时, ;当 时, ;当 时,;其中, 均为常数;
第二构建模块,用于根据不同所述跟随无人车之间的相对位置构建目标碰撞约束;
第三构建模块,用于在所述无人车队的编队控制中引入所述目标队形约束和所述目标碰撞约束,得到所述无人车队的编队控制模型。
8.一种无人车队的编队控制装置,其特征在于,所述控制装置包括:车队控制模块,用于通过预先构建的编队控制模型对无人车队进行编队控制,所述编队控制模型根据权利要求1‑5中任一项所述的无人车队的编队控制建模方法得到。