智能车辆自主换道控制方法研究
发布时间：2021-08-21 09:40
车道变换是一种容易引发交通事故和道路堵塞的驾驶行为。根据有关数据显示,车道变换不仅造成了410%的交通事故,还导致了10%的道路堵塞等交通问题。因此,研究能够兼顾换道效率和换道安全性的自主换道技术对减少车道变换造成的交通事故和道路堵塞现象有着重要意义。本文在总结国内外自主换道研究工作的基础上,以智能车辆为研究对象,对车辆换道场景进行分析,提炼出直道换道和弯道换道两种工况,并对两种换道工况进行简化,进而根据换道场景提出了最小安全距离模型的建立方法,以此为基础建立换道决策机制,并针对直道和弯道两种工况,建立换道轨迹规划模型,最终利用模型预测控制实现了对换道轨迹的有效跟踪。形成了智能车辆自主换道的全功能开发,从换道决策,到换道轨迹规划和换道轨迹跟踪。具体研究内容如下:首先,通过对换道场景的梳理,提炼出直道换道和弯道换道两种典型工况,并对这两种工况的环境模型进行简化。换道意图产生模块,通过引入速度期望和间距期望,作为换道意图产生的指标;换道决策模块,通过建立直道和弯道的最小安全距离模型,并以最小安全距离为约束进行换道可行性的分析,从而进行自主换道决策。此外,对直道和弯道的...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交通事故百分比
为后续轨迹跟踪的研究做准备。第四章：基于模型预测控制的轨迹跟踪。本章首先阐述了模型预测控制的原理和点，然后建立了二自由度车辆动力学模型，结合小角度假设简化推导出以前轮转角控制量的预测模型，以此设计了非线性模型预测轨迹跟踪控制器，但考虑控制器的线性和约束条件的复杂性，会使得优化目标函数难以高效求解而导致实时性得不到障。为保证智能车辆轨迹跟踪的精度和实时性，对预测模型进行离散线性化，并构了线性模型预测轨迹跟踪控制器。最后选用五次多项式函数验证轨迹跟随控制器在不同附着条件路面和不同车速的鲁棒性，以及控制器参数的选取对轨迹跟踪的精度时性以及稳定性的影响。第五章：自主换道控制方法的仿真验证。本章首先利用 CarSim 软件建立车辆动学整车模型，然后利用 PreScan 软件建立场景模型，完成了 CarSim、PreScan 与ATLAB/Simulink 联合仿真平台的搭建工作。最后，设计了较为简单的直线道路和道仿真工况，验证自主换道控制方法的有效性。第六章：总结与展望。总结了本文整体的研究内容，并结合本文不足之处，阐述以后的研究计划和工作展望。
行为特性以及决策制定层次，因此，对车辆自主换道决策机制展开研究之驶员换道行为特性进行充分分析。为了车辆能够平稳地进行正常换道操作交通流环境中，本章将对智能车辆自主换道的决策机制进行初步研究。自主换道行为特性分析 换道场景的简化本文为了简化换道场景，只考虑交通流密度较低的高速公路环境，同时道且比较小，以确保车辆高速行驶。图 2.1 是一个典型的直线高速公路设定的双车道换道场景。其中 M 为主车 Fo 车为行驶在M 车前后的车辆，Ld 车和 Fd 车为行驶在相邻左车道上的当 M 车满足要求开始换道时，从初始车道上的 Lo 车和 Fo 车之间以恒定到目标车道上的 Ld 车和 Fd 车之间，双车道的车道宽度都为 W,建立如图地坐标系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动换道系统最小安全距离研究[J]. 吴杭哲,刘斌,刘枫. 汽车技术. 2018(10)
[2]基于Simulink的换道防碰撞预警建模与仿真分析[J]. 张凯,刘军,后士浩,晏晓娟. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[3]基于博弈论的人类驾驶与无人驾驶协作换道模型[J]. 薛春铭,谭国真,丁男,刘明剑,杜伟强. 计算机工程. 2017(12)
[4]最小安全距离下智能车安全换道模型研究[J]. 苏大军,杜峰,关志伟,丁建峰. 天津职业技术师范大学学报. 2017(03)
[5]基于纵向安全距离的车辆换道模型研究[J]. 唐阳山,朱停仃,李栋梁,黄贤丞. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]基于最小安全距离的车辆交叉换道模型研究[J]. 李娟,曲大义,万孟飞,曹俊业,刘聪. 青岛理工大学学报. 2017(01)
[7]基于驾驶员类型的车辆换道模型[J]. 许伦辉,胡三根,罗强,周勇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(08)
[8]考虑全局最优性的汽车微观动态轨迹规划[J]. 孙浩,邓伟文,张素民,吴梦勋. 吉林大学学报(工学版). 2014(04)
[9]变曲率弯路车辆换道虚拟轨迹模型[J]. 任殿波,张京明,王聪. 物理学报. 2014(07)
[10]智能车辆自由换道轨迹规划研究[J]. 杨志刚,戚志锦,黄燕. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(03)
博士论文
[1]基于视觉和雷达的智能车辆自主换道决策机制与控制研究[D]. 朱愿.中国人民解放军军事医学科学院 2014
[2]汽车紧急避让操纵逆问题的建模与分析[D]. 汪伟.南京航空航天大学 2014
[3]自主驾驶汽车智能控制系统[D]. 孙振平.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]自主车辆超车控制方法研究[D]. 任吉伟.大连海事大学 2017
[2]无人驾驶车辆换道与超车控制方法研究[D]. 祁智.燕山大学 2017
[3]自主驾驶车辆轨迹跟踪控制研究[D]. 马迪.大连理工大学 2017
[4]基于模型预测和路径规划的汽车主动转向避撞控制研究[D]. 张巍.重庆大学 2017
[5]汽车AEB仿真控制算法优化及验证[D]. 吕章洁.重庆理工大学 2017
[6]智能车辆自主换道方法的研究[D]. 王政.吉林大学 2016
[7]基于流场的车辆换道轨迹规划方法[D]. 王玥.燕山大学 2016
[8]基于车车通信的多车协同自动换道控制策略研究[D]. 杨刚.清华大学 2016
[9]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
[10]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
本文编号：3355359
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交通事故百分比
为后续轨迹跟踪的研究做准备。第四章：基于模型预测控制的轨迹跟踪。本章首先阐述了模型预测控制的原理和点，然后建立了二自由度车辆动力学模型，结合小角度假设简化推导出以前轮转角控制量的预测模型，以此设计了非线性模型预测轨迹跟踪控制器，但考虑控制器的线性和约束条件的复杂性，会使得优化目标函数难以高效求解而导致实时性得不到障。为保证智能车辆轨迹跟踪的精度和实时性，对预测模型进行离散线性化，并构了线性模型预测轨迹跟踪控制器。最后选用五次多项式函数验证轨迹跟随控制器在不同附着条件路面和不同车速的鲁棒性，以及控制器参数的选取对轨迹跟踪的精度时性以及稳定性的影响。第五章：自主换道控制方法的仿真验证。本章首先利用 CarSim 软件建立车辆动学整车模型，然后利用 PreScan 软件建立场景模型，完成了 CarSim、PreScan 与ATLAB/Simulink 联合仿真平台的搭建工作。最后，设计了较为简单的直线道路和道仿真工况，验证自主换道控制方法的有效性。第六章：总结与展望。总结了本文整体的研究内容，并结合本文不足之处，阐述以后的研究计划和工作展望。
行为特性以及决策制定层次，因此，对车辆自主换道决策机制展开研究之驶员换道行为特性进行充分分析。为了车辆能够平稳地进行正常换道操作交通流环境中，本章将对智能车辆自主换道的决策机制进行初步研究。自主换道行为特性分析 换道场景的简化本文为了简化换道场景，只考虑交通流密度较低的高速公路环境，同时道且比较小，以确保车辆高速行驶。图 2.1 是一个典型的直线高速公路设定的双车道换道场景。其中 M 为主车 Fo 车为行驶在M 车前后的车辆，Ld 车和 Fd 车为行驶在相邻左车道上的当 M 车满足要求开始换道时，从初始车道上的 Lo 车和 Fo 车之间以恒定到目标车道上的 Ld 车和 Fd 车之间，双车道的车道宽度都为 W,建立如图地坐标系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动换道系统最小安全距离研究[J]. 吴杭哲,刘斌,刘枫. 汽车技术. 2018(10)
[2]基于Simulink的换道防碰撞预警建模与仿真分析[J]. 张凯,刘军,后士浩,晏晓娟. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[3]基于博弈论的人类驾驶与无人驾驶协作换道模型[J]. 薛春铭,谭国真,丁男,刘明剑,杜伟强. 计算机工程. 2017(12)
[4]最小安全距离下智能车安全换道模型研究[J]. 苏大军,杜峰,关志伟,丁建峰. 天津职业技术师范大学学报. 2017(03)
[5]基于纵向安全距离的车辆换道模型研究[J]. 唐阳山,朱停仃,李栋梁,黄贤丞. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]基于最小安全距离的车辆交叉换道模型研究[J]. 李娟,曲大义,万孟飞,曹俊业,刘聪. 青岛理工大学学报. 2017(01)
[7]基于驾驶员类型的车辆换道模型[J]. 许伦辉,胡三根,罗强,周勇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(08)
[8]考虑全局最优性的汽车微观动态轨迹规划[J]. 孙浩,邓伟文,张素民,吴梦勋. 吉林大学学报(工学版). 2014(04)
[9]变曲率弯路车辆换道虚拟轨迹模型[J]. 任殿波,张京明,王聪. 物理学报. 2014(07)
[10]智能车辆自由换道轨迹规划研究[J]. 杨志刚,戚志锦,黄燕. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(03)
博士论文
[1]基于视觉和雷达的智能车辆自主换道决策机制与控制研究[D]. 朱愿.中国人民解放军军事医学科学院 2014
[2]汽车紧急避让操纵逆问题的建模与分析[D]. 汪伟.南京航空航天大学 2014
[3]自主驾驶汽车智能控制系统[D]. 孙振平.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]自主车辆超车控制方法研究[D]. 任吉伟.大连海事大学 2017
[2]无人驾驶车辆换道与超车控制方法研究[D]. 祁智.燕山大学 2017
[3]自主驾驶车辆轨迹跟踪控制研究[D]. 马迪.大连理工大学 2017
[4]基于模型预测和路径规划的汽车主动转向避撞控制研究[D]. 张巍.重庆大学 2017
[5]汽车AEB仿真控制算法优化及验证[D]. 吕章洁.重庆理工大学 2017
[6]智能车辆自主换道方法的研究[D]. 王政.吉林大学 2016
[7]基于流场的车辆换道轨迹规划方法[D]. 王玥.燕山大学 2016
[8]基于车车通信的多车协同自动换道控制策略研究[D]. 杨刚.清华大学 2016
[9]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
[10]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
本文编号：3355359
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