面向自驾联网车的交叉口协同控制方法研究

发布时间：2017-06-30 10:10

  本文关键词：面向自驾联网车的交叉口协同控制方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：具备精确控制和传感能力的自动驾驶汽车的出现为构建更加安全高效的交通系统带来了新希望。现有的人工智能技术已经能有效解决汽车在开放道路中的行驶问题,但面对有运行轨迹冲突和通行竞争限制的交叉口,车辆的安全和交叉口的通行效率目前都无法保证。近年来,以实现交通系统各要素协同一体化为目标的车联网技术渐渐成为智能交通领域的研究热点,被认为是解决交通问题的有力技术手段,交叉口控制问题是其关注的重点内容。本文着眼于未来道路交通系统,基于车联网环境下车路能实时通信这一技术特征,面向车联网环境下的自动驾驶汽车,设计了一个能充分发挥自动驾驶汽车控制精度高、联网能力强等特性的交叉口协同控制方法,使车辆能高效安全地通过交叉口。主要研究内容如下:(1)建立交叉口联网协同控制模型。通过将交叉口及其附近路段区域划分成三个逻辑控制区域(自由驾驶区、核心区、缓冲区),设计了一个基于“缓冲-预留”机制的交叉口协同控制方法,指出了实现“缓冲-预留”机制的两个关键步骤:交叉口通行时空资源分配和车辆速度调整,并基于此建立交叉口通行时隙分配模型和车辆速度控制函数模型。此外提出控制失败处理机制,以提高整个“缓冲-预留”机制的容错性。(2)联网协同控制模型的求解算法研究。针对交叉口通行时隙分配模型,提出基于投影叠加原理的通行时隙最优解求取方法;针对车辆速度控制函数模型这一涉及到泛函分析的问题,采用对速度控制函数进行三段式线性分解的方式来求取动力学控制参数。(3)仿真系统的开发与仿真实验。通过C#.NET对VISSIM COM接口进行二次开发,搭建了一个采用并行双路网系统架构的、可与VISSIM进行基础数据交互的仿真环境—交叉口联网协同控制仿真系统,并基于此进行了一系列仿真实验来验证所提方法的有效性和可行性。通过对仿真数据进行整理和分析,结果表明,所提方法能有效提高交叉口的通行能力,减少行程延误、停车次数、燃料消耗、尾气排放等。
【关键词】：交叉口 协同控制 自驾联网车 “缓冲-预留”机制 仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.54
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 研究意义和目的13-14
• 1.3 国内外研究现状分析14-21
• 1.3.1 自动驾驶汽车研究现状14-16
• 1.3.2 车联网研究现状16-18
• 1.3.3 交叉口协同控制方法研究现状18-21
• 1.4 研究内容21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 交叉口联网协同控制方法框架23-31
• 2.1 交叉口控制问题23-27
• 2.1.1 交叉口分类23
• 2.1.2 交叉口冲突分析23-26
• 2.1.3 交叉口控制方式分类26-27
• 2.2 联网协同控制思路与系统结构27-30
• 2.2.1 车载单元功能28-29
• 2.2.2 路侧单元功能29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 交叉口联网协同控制数学建模31-41
• 3.1 交叉口通行时间数学建模31-32
• 3.2 “缓冲-预留”机制32-35
• 3.3 基于“缓冲-预留”机制的协同控制模型35-39
• 3.3.1 核心区通行时隙分配模型35-37
• 3.3.2 缓冲区车辆速度控制函数模型37-39
• 3.4 控制失败处理机制39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 联网协同控制模型的求解算法41-52
• 4.1 核心区通行时隙分配模型求解算法41-42
• 4.2 缓冲区车辆速度控制函数模型求解算法42-51
• 4.2.1 速度控制曲线的存在性判断43-44
• 4.2.2 三段式控制模式44-47
• 4.2.3 动力学控制参数求解47-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 交叉口联网协同控制仿真系统的设计与开发52-59
• 5.1 需求分析及技术路线52-53
• 5.2 开发环境53-55
• 5.2.1 Visual Studio53
• 5.2.2 VISSIM COM53-55
• 5.3 系统架构设计55-56
• 5.4 系统关键类56
• 5.5 系统实现56-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 仿真实验及数据分析59-70
• 6.1 仿真路网59-60
• 6.2 仿真参数60
• 6.3 与信号灯控制方式的对比分析实验60-63
• 6.4 在高饱和度交通环境下CVT控制方法的表现63-67
• 6.5 敏感性分析实验67-69
• 6.5.1 缓冲区速度多段式控制和单段式控制的影响67
• 6.5.2 进口车道数的影响67-68
• 6.5.3 安全时距的影响68-69
• 6.6 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-78
• 附录1 仿真系统关键类代码78-83
• 攻读硕士期间研究成果83-85
• 致谢85-86
• 附表86

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