混合交通系统的冗余分布式可观测性

本文考察在混合交通系统中，由联网自主车辆 (CAV) 对人类驾驶车辆 (HDV) 的分布式状态估计问题。为此，推导了分布式可观测状态空间模型，为 HDV 在混合交通情景下的估计与可观测性分析奠定了基础。首先，推导满足分布式可观测性的网络拓扑条件，即每辆 HDV 状态通过网络信息交换均可被每个 CAV 观测到。我们证明，网络的强连通性以及观测器增益的适当设计，足以实现此目标。随后，设计了一个分布式观测器，通过局部共享每个 CAV 的估计/观测值至其邻居。第二方面，若存在故障传感器或不可靠的观测数据，我们推导了实现冗余分布式可观测性的条件，即基于 q 节点/链路连通网络的设计。通过网络的额外信息共享实现此冗余性，这意味着在不丢失可观测性的前提下，可隔离/移除一定数量的故障传感器和不可靠链路。提供仿真结果以说明所提出方法的有效性。