车路协同半实物仿真系统设计与实现

发布时间：2017-09-25 11:36

  本文关键词：车路协同半实物仿真系统设计与实现

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【摘要】：车路协同系统作为解决当前道路交通拥堵、安全与环保问题的重要手段,正受到越来越多的关注已成为交通领域的研究热点。在真实交通场景中进行车路协同相关研究,存在系统建设成本高、维护复杂、实验危险性等问题,而软件仿真实验又存在理想化建模,忽略人-车-路物理特性对模型结果的影响的问题。针对上述问题,本文结合实际车路协同系统的体系结构,构建道路微缩沙盘、模型车辆、定位系统、通信系统等实物模块,在实验室环境中搭建贴近于真实环境的车路协同半实物仿真系统。既降低了实验成本和危险性,又能够在贴近真实交通环境的情况下对典型交通场景下的车路协同问题进行建模、仿真与控制等方面的试验研究,从而为实际的车路协同研究提供有力的理论支撑和技术储备。首先,构建了车路协同半实物仿真系统。该系统由上位机控制软件、UWB室内定位模块、ZigBee通信模块、智能模型车辆组成;设计了基于分层控制的半实物仿真系统结构,开发完成了上位机仿真控制软件、UWB定位模块及定位算法、ZigBee通信软硬件模块。其次,分析并设计了基于V2V的三种车路协同场景,包括车辆跟驰场景,车辆换道场景以及车辆超车场景。系统研究了车辆跟驰模型、换道模型及超车模型的相关理论,并在软件层面对上述模型进行了仿真和有效性验证。最后,采用构建的车路协同半实物仿真系统,对基于V2V的三种车路协同场景进行了半实物模拟仿真试验。实时采集了试验过程中不同场景下模型车辆的移动数据,并进行了分析。研究结果表明,车路协同半实物仿真系统能够较真实的还原典型的交通场景,验证控制模型的可用性,并能反应出潜在的物理因素对控制模型的影响,为理论模型的进一步完善提供依据。
【关键词】：车路协同 半实物仿真 跟驰模型 换道模型 超车模型
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 选题背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 车路协同技术研究现状11-12
• 1.2.2 车路协同仿真与试验研究现状12-13
• 1.3 论文结构与内容13-16
• 第二章 系统总体架构16-27
• 2.1 车路协同系统仿真基础16-21
• 2.1.1 车路协同系统体系概述16-18
• 2.1.2 半实物仿真基本理论18-19
• 2.1.3 基本路段上的车辆运动特性19-21
• 2.2 车路协同半实物仿真系统21-26
• 2.2.1 系统组成21-24
• 2.2.2 系统结构24-25
• 2.2.3 技术路线25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 仿真系统软硬件平台构建27-47
• 3.1 仿真系统中的车辆定位与分析27-35
• 3.1.1 定位技术的选择27-31
• 3.1.2 基于UWB技术的定位方案31-35
• 3.2 仿真系统中的车-车/车-路通信35-42
• 3.2.1 通信系统功能分析35-36
• 3.2.2 无线通信技术的选择36-39
• 3.2.3 通信系统设计39-42
• 3.3 仿真控制系统软件设计42-46
• 3.3.1 仿真控制系统总体结构42-44
• 3.3.2 仿真控制系统功能流程图44-45
• 3.3.3 系统界面设计45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 基于V2V的车辆跟驰半实物仿真试验与分析47-63
• 4.1 场景设计47-50
• 4.1.1 场景描述47-50
• 4.1.2 通信需求50
• 4.2 理论模型仿真50-59
• 4.2.1 Pipes模型50
• 4.2.2 Newell模型50-53
• 4.2.3 Bando模型53-55
• 4.2.4 FVD模型55-58
• 4.2.5 跟驰模型对比分析58-59
• 4.3 车辆跟驰场景半实物仿真试验59-62
• 4.3.1 试验方案设计59-60
• 4.3.2 试验结果分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 基于V2V的车辆换道半实物仿真试验与分析63-79
• 5.1 场景设计63-65
• 5.1.1 场景描述63-65
• 5.1.2 通信需求65
• 5.2 换道安全距离模型的建立65-70
• 5.2.1 换道过程分析65-68
• 5.2.2 最小安全距离——同车道前方车辆68
• 5.2.3 最小安全距离——目标车道前方车辆68-69
• 5.2.4 最小安全距离——目标车道后方车辆69-70
• 5.3 车辆换道场景理论模型仿真70-74
• 5.3.1 与同车道前方车辆的安全距离仿真分析71-72
• 5.3.2 与目标车道前车的安全距离仿真分析72-73
• 5.3.3 与目标车道后车的安全距离仿真分析73-74
• 5.4 车辆换道场景半实物仿真试验74-78
• 5.4.1 试验方案设计74-76
• 5.4.2 试验结果分析76-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 基于V2V的车辆超车半实物仿真试验与分析79-98
• 6.1 场景设计79-81
• 6.1.1 场景描述79-81
• 6.1.2 通信需求81
• 6.2 超车安全距离模型的建立81-87
• 6.2.1 等速超车模型83-85
• 6.2.2 加速超车模型85-87
• 6.3 超车场景理论模型仿真87-92
• 6.3.1 仿真分析的参数设定87
• 6.3.2 等速超车模型仿真分析87-89
• 6.3.3 加速超车模型仿真分析89-92
• 6.4 车辆超车场景半实物仿真试验92-96
• 6.4.1 试验方案设计92-94
• 6.4.2 试验结果分析94-96
• 6.5 本章小结96-98
• 总结与展望98-100
• 全文总结98-99
• 技术展望99-100
• 参考文献100-106
• 攻读学位期间取得的研究成果106-107
• 致谢107

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 华雪东;王炜;王昊;;考虑车与车互联通讯技术的交通流跟驰模型[J];物理学报;2016年01期

2 张勇刚;胡三根;邝先验;;基于人-车-路环境下的车辆跟驰模型[J];公路;2015年03期

3 白国柱;赵祥模;徐志刚;陈婷;;车路通信环境下TD-LTE无线资源调度建模与仿真[J];现代电子技术;2014年13期

4 张瑞锋;;车载自组网通信技术研究综述[J];汽车工程学报;2014年02期

5 陈婷;赵祥模;代亮;张立成;;车辆通信接入系统的自适应传输模式选择策略[J];交通运输工程学报;2014年01期

6 马育林;徐友春;吴青;;车队协同驾驶混成控制研究现状与展望[J];汽车工程学报;2014年01期

7 徐华峰;夏创;孙林;;日本ITS智能交通系统的体系和应用[J];公路;2013年09期

8 张凡;陈典铖;杨杰;;室内定位技术及系统比较研究[J];广东通信技术;2012年11期

9 杨帆;云美萍;杨晓光;;车路协同系统下多智能体微观交通流模型[J];同济大学学报(自然科学版);2012年08期

10 王国锋;宋鹏飞;张蕴灵;;智能交通系统发展与展望[J];公路;2012年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王秀贞;超宽带无线通信及其定位技术研究[D];华东师范大学;2010年

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本文编号：917074