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龙图腾网获悉福州大学;福州哲研智能科技有限公司申请的专利一种任意通信链故障下的车辆编队纵向控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115963837B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310036765.X，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种任意通信链故障下的车辆编队纵向控制方法是由黄捷;陈宇韬;林定慈;陈楠;程俊哲设计研发完成，并于2023-01-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种任意通信链故障下的车辆编队纵向控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种任意通信链故障下的车辆编队纵向控制方法,包括以下步骤：步骤S1:分析Bidirectional‑leader通信拓扑结构下可能的通信链故障情况,并根据故障位置以及处理方法分为三大类型；步骤S2:利用Bidirectional‑leader拓扑结构特征，结合分布式模型预测控制算法针对每一种故障类型，构建相应的主动通信拓扑和控制器变换方案。本发明能够在Bidirectional‑leader所定义的拓扑结构下，自主适应任何一种通信链故障的发生，避免车辆间的碰撞，实现编队的正常运行，为车辆编队实际落地过程中的通信故障情况提供一种安全、可行、实用的对应方法。

本发明授权一种任意通信链故障下的车辆编队纵向控制方法在权利要求书中公布了：1.一种任意通信链故障下的车辆编队纵向控制方法,其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1:分析Bidirectional-leader通信拓扑结构下可能的通信链故障情况,并根据故障位置以及处理方法分为三大类型； 步骤S2:利用Bidirectional-leader拓扑结构特征，结合分布式模型预测控制算法针对每一种故障类型，构建相应的主动通信拓扑和控制器变换方案； 所述步骤S1具体为： 在Bidirectional-leader通信拓扑结构中，设对于N+1辆车辆组成的车辆编队，其中1辆为领航者，N辆为跟随者， 编号为0的领航者为所有跟随者提供期望轨迹以及紧急制动信号，其中y0t＝[p0t,v0t]T为领航者在t时刻的位置和速度信息，sexp,it＝[dexp,it,0]T表示车辆i与其前车的期望位置间距和速度差的向量； 此外，跟随者向相邻下游跟随者提供假定输出轨迹其中相邻车辆相互传递紧急制动信号； 根据具体故障位置以及处理方法，将通信故障情况分为三大类型： 1领航者与任意跟随者之间失联；2任意跟随者m与跟随者m+1之间失联；3领航者与跟随者1之间失联； 针对正常通信和通信故障情况1，设计基于分布式模型预测控制的控制器，具体如下： 车辆编队控制目标是保持车辆之间具有一定的距离，且整车编队匀速运动: 其中ptr,nt表示车辆n的实际位置，pexp,nt表示其期望位置；vnt表示车辆n的实际速度, 设 dexp,n表示车辆i与其前车的期望位置间距，dtr,n表示车辆i与其前车的实际位置间距，dadj,n用于调整车辆i与其前车的距离，ddelay表示车辆接收紧急制动信号的最大通信延时内所行使的距离，dbrake表示保守的紧急制动距离，τmax表示最大通信延时，vmax表示最大速度，amax表示最大制动加速度； 利用车辆位置pnt，速度vnt，加速度ant建立如下线性系统的状态空间表达式： yt＝Cxt3 其中 通过对上式进行欧拉近似，得到： 其中E为单位矩阵，T为采样时间，xk|t表示t时刻往后地k个采样时间的系统状态值，uk|t表示t时刻往后第k个采样时间的系统输入值，yk+1|t表示t时刻往后第k个采样时间的系统输出值； 对于任意车辆i∈{1,2,...,N}在t时刻有如下最优控制问题： 其中表示t时刻往后第k个采样时间待求解的最优控制序列Ji表示车辆i的代价函数，Np表示预测时域，li表示车辆i在k＝0～Np-1内任一时刻的代价函数，表示t时刻往后第k个采样时间的预测输出轨迹，表示t时刻往后第k个采样时间的假定输出轨迹，即利用上一时刻所计算出来的最优控制输入计算出的当前时刻期望输出轨迹，表示t时刻往后第k个采样时间的系统预测状态，xit表示时刻t的系统状态值，表示t时刻往后第k个采样时间的预测速度，sexp,ik|t表示t时刻往后第k个采样时间车辆i与其前车的期望位置间距和速度差的向量，yexp,ik|t表示t时刻往后第k个采样时间编号为0的领航者为所有跟随者提供期望轨迹； 代价函数具体表达式如下所示： 其中Qi≥0,Ri≥0,Fi≥0,Gi≥0均为对称权重矩阵；代价函数11的第一项表示预测输出轨迹与期望轨迹的误差；代价函数11的第二项表示预测输入量与编队匀速运行时输入量0的误差；代价函数11的第三项表示车辆i的预测输出轨迹与自身假定输出轨迹的误差；代价函数11的第四项表示车辆i的预测输出轨迹与前车的假定输出轨迹的误差； 针对通信故障情况2和通信故障情况3，主动通信拓扑变换方案，具体如下： 当跟随者m与跟随者m+1之间失联发生时，主动通信拓扑变换方案是在跟随者m+1与跟随者m-1之间建立起新的通信连接，此时跟随者m+1获取跟随者m的紧急制动信号的延时随之增加，即导致dexp,m+1＝dadj,m+1+2*τmaxvmax+dbrake，dexp,i表示车辆i与前车的期望距离，dadj,i表示车辆i与前车之间的可调间距，用于调节车辆编队的密度；主动控制器变换方案根据变换后的通信拓扑结构主动对正常通信情况下的分布式模型预测控制器进行调整，对于车辆i＝m+1，其最优控制问题的约束9与代价函数的末项分别有如下改变： 当领航者与跟随者1之间失联发生时，主动通信拓扑变换方案是在跟随者2与领航者之间建立起新的通信连接，并改变跟随者2与跟随者1之间的信息流动方向，此时跟随者1获取领航者的紧急制动信号的延时随之增加，即导致dexp,1＝dadj,1+2*τmaxvmax+dbrake；主动控制器变换方案根据变换后的通信拓扑结构主动对正常通信情况下的分布式模型预测控制器进行调整；对于车辆i＝2，其最优控制问题的约束9与代价函数的末项同样分别有式12与13所示的改变；对于车辆i＝1，其最优控制问题的约束9与代价函数的末项分别有如下改变：

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