基于地理特征的汽车行驶工况预测研究

发布时间：2020-09-27 17:32

　　 车辆速度工况直接影响整车的能耗和排放,预知未来长时间的速度工况可优化混合动力汽车(HEV)能量控制策略,进一步提高HEV的能耗和排放表现。车辆所处的地理特征对其速度工况有显著影响,为了能够提高长时间速度工况预测的精度,有必要考虑地理特征对车辆速度工况的影响。本文选取天津市某通勤路线为研究对象,探究地理特征对车辆速度工况的影响规律,并探索基于地理特征的长时间工况预测方法,论文工作主要包括以下几个方面:(1)工况数据采集与特征参数提取。利用实验数据中车辆的GPS信息和电子地图,选取出路线上对交通环境影响显著的地理特征,提取出地理特征区域车辆工况片段,选取了合适的特征参数用于定量分析工况片段的特征,计算出了各个地理特征区域行驶工况的特征参数,为进一步的规律探索做数据准备。(2)探究了路线上孤立地理特征对车辆速度工况的影响规律。本文基于各个地理特征区域的工况片段,求解出了各个地理特征的车速状态转移矩阵,利用车速状态转移矩阵作为速度行为的数学描述方法,揭示了不同空间条件下的速度迁移规律。将车辆的行驶工况视为一条马尔可夫链,以孤立地理特征的速度状态转移矩阵作为马尔可夫的状态转移矩阵,以地理特征区域实测工况的特征参数作为误差约束,预测出相应地理特征工况,再基于预测出的地理特征工况构建完整路线工况。预测结果的有效性验证表明,总体特征参数的平均误差为4.75%,较传统方法有0.24%的提高。(3)为提高基于地理特征的工况预测方法的适用性,探究了类别地理特征对车辆工况的影响规律,并基于类别地理特征的速度迁移规律实现了路线整体工况的预测。本文建立了一套能够描述影响车辆速度行为的地理特征向量,以该向量为依据,证明了同类别地理特征区域的车辆工况具有相似性。将同类别地理特征工况聚类,求解了各个类别地理特征的车速状态转移矩阵,并基于类别状态转移矩阵,运用相同方法实现了整个路线工况的预测。预测结果的有效性验证表明,总体特征参数的平均误差为5.66%,在预测精度损失0.91%的情况下,提高了预测方法适用性。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U467
【部分图文】：

山东大学硕士学位论文逡逑r>逡逑图２－１车载终端逡逑ＧＰＳ天线逦３Ｇ天线逡逑；逦数据记录器逦：：＼／逡逑Ｖ，逦广乃二穴，‘櫖逦、’逡逑逦＾邋ＧＰＳ模块，｛二＞邋３Ｇ模块＿＿＿逡逑，．Ｉ邋．．邋ｉａＳｒ：：￡＾逡逑■？；？＊＇？－．＿■－－邋■邋■邋邋？逡逑．；逦逡逑？逦＞｜逦Ｖ：＞邋＝ｘ４ｙＳＳ＇Ｊ逡逑Ｋ邋ｘ？＇逡逑ｊｉ９３９＿邋，邋ｍｉｍ逡逑0邋ＣＡＮ逦＞逦ＣＰＵ逡逑ｏ逦Ｓ逦—妒飞逡逑哲－１．．．：雪一逡逑Ｍ邋ｃａｎ邋总线邋‘逦；Ｃａｒｄ逡逑ｎ—逡逑＼逦／逡逑图２－２数据传输过程逡逑２．２．２采集路线逡逑据调查显示，Ｈｏ等［３７］认为超过６０％的人出行是基于工作地和住地之间的通逡逑勤路线，所以，路线选择最重要的一点是选择使用率高的道路。同时，还需要考逡逑虑路线上的交通密度和路线上的城市功能区域分布带来的影响。电子地图通过将逡逑道路呈现不同颜色来表现整个交通网络实时的拥堵情况

电子地图来清晰查看［３８］。逡逑通过分析天津市各道路使用率、地理特征分布和不同道路的交通密度，选取逡逑如图２－３所示的路线为测试路线，该条测试路线总长２６．５＾，涵盖了天津市东丽逡逑区与河东区的若干条主干道、次干道，途经多家商场、医院、学校、住宅小区等逡逑人口密度大、人流车流密集地段，是当地居民主要的通勤路线，具有一定的代表逡逑性。逡逑＼邋＾逡逑＼邋Ａ邋ｆ：邋＼逡逑＼邋ｆ＼逦＼逡逑，逦：邋＼逦＼．＇．么逦’逦：：￣逦＾逡逑图２－３采集路线逡逑２．２．３米集过程逡逑以天津某路公交车为测试车辆，测试车辆以跟车法在该条路线上往返行驶采逡逑集数据，共计往返８５０次，耗时三个月，采集时间跨度为７：００－１２：００及１４：００－１９：００，逡逑包含了早晚高峰期和交通空闲期，因此采集的行驶工况信息能够代表被测道路的逡逑真实行驶状况［３９］。试验数据通过车载终端以１０Ｈｚ来获取，采集的数据有发动机逡逑转速、车速、车辆加速度、档位信息、车辆经纬度等。为期三个月的数据采集工逡逑作结束后共采集得到２５００多万组有效数据

图２－５反向实测车速工况逡逑由于试验车辆主要行驶在主城区路段，经过大量车流、人流密集地段，所以，逡逑从实测的工况曲线中可以看出车辆存在大量的急加减速工况和怠速工况。试验车逡逑辆在既定路线上往返行驶，由于往返车道两侧地理特征分布不同、往返行驶时段逡逑不同，那么，往返车道上车流、人流呈现的密集程度也会不同，从图２－４、２－５逡逑可看出车辆在反向行驶时急加减速工况密度要大于正向行驶时的密度。因此，针逡逑对路线两侧地理特征对行驶工况的影响，很有必要将所有统计数据划分为正、反逡逑向两类来进行研究分析。逡逑２．３．１地理特征选取逡逑城市中存在着大量的如住宅小区、医院、学校、购物广场、主干道交互路口逡逑等这样的地理特征，在这些地理特征的附近，人流、车流密度会明显增大，路况逡逑信息变得十分复杂，那么汽车的行驶工况就会受到很大的影响，如平均车速降低、逡逑

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本文编号：2828168