车载自组网中交通流拥塞建模理论与技术研究

发布时间：2017-08-13 03:16

  本文关键词：车载自组网中交通流拥塞建模理论与技术研究

  更多相关文章： VANETs 交通流拥塞 通信半径 拥塞传播 确定性理论模型

【摘要】：随着汽车产业和无线通讯技术的发展,车载自组网(Vehicular Ad Hoc Networks,VANETs)已经成为了一个广泛研究并且前景广阔的领域。与传统的有线网络不同,VANETs中的车辆配备了通信设备从而允许它们之间(V2V)以及和路边的基础设施(V2I)之间进行通信,所以在VANETs中的车辆通过彼此间交换信息可以获得一定范围内的周围道路的车流信息并且这将会对移动产生一定的影响,从而影响到整个网络中的交通拥塞产生以及传播情况。交通拥塞现象是影响日常的交通网络系统中的一个主要因素,因为交通拥塞现象的产生会导致日常的出行时间延长、车辆速度减缓、出行体验大打折扣。另外当某一条道路中的到达的车辆数目过多,道路的实际负荷已经不能及时的将车辆周转出去,那么就会引起这条道路上的车辆移动缓慢,甚至出现停滞的现象。同时,一条道路发生了拥塞会影响其周围道路的车辆的移动,即其他的相邻道路也会发生拥塞,那么拥塞现象就会在整个交通网络中传播开,严重影响整个交通网络的性能。在VANETs中,通信半径、车流密度、交通信号灯,以及车辆的移动策略(例如时间最短,距离最短,费用最省等)的不同,会对整个系统中的交通流拥塞现象起到一定的影响。但是在以往的VANETs中交通拥塞的研究中,大多数只考虑到某一个因素对于交通拥塞现象的影响,缺乏综合化的对比,并且一些研究人员认为大的通信半径会有利于更多数量的车辆之间彼此间交换信息,因此有利于减缓交通拥塞现象的产生以及传播,但是目前为止对于交通拥塞和通信半径却没有一个确定性的理论模型的推导。本文以VANETs中互联车辆(Connected Vehicles)为基础,即每个车辆都可以获得一定范围内的其他车辆的位置信息,通过以下两个方面对交通流拥塞进行理论建模分析以及仿真:(1)在时间偏好和空间偏好两种策略下考虑不同因素对于交通流拥塞的影响,这些因素包括:交通灯、移动模式、车流密度以及通信半径等。本文将实际的交通网络通过一定的步骤抽象成晶格系统,并且引入一些相似的概念来模拟实际的车辆移动过程。在交通流拥塞分析模型中采用两种现有的优化算法来对比分析车-车通信对于拥塞传播过程的影响。(2)在晶格系统中定量化地推导出交通流拥塞和通信半径的理论模型。因为交通拥塞可以通过系统中的车辆的平均速度的快慢来进行反映,即速度越快,代表交通拥塞现象越轻微,而速度越慢代表拥塞现象越严重,因此我们推导出速度和通信半径的理论模型,从而进一步推导出交通流拥塞和通信半径的定量化关系。在推导理论模型的过程中我们采用介数和排队论的有关知识来做假设和进一步的分析,使得推导过程清晰严谨,有效地保证了模型的正确性和合理性。通过在仿真软件Matlab上运行本文所提出的理论模型以及相应的移动规则,预想的结果都得到确认。实验结果表明交通灯、车流密度、移动模式以及通信半径对于交通流拥塞都会产生一定的影响,但是通信半径对于拥塞的影响却并如同预想的那样,即当拥塞半径达到一个最优值以后拥塞值最小,但是当通信半径继续增大时,拥塞值反而会变大,这说明通过寻找一个理想的通信半径可以改善拥塞情况。对比已有的交通拥塞改善算法,我们发现VANETs中车-车通信过程可以进一步的提高车辆的移动速度从而达到减缓拥塞的目的,因此,本文有利于帮助理解VANETs中的交通流拥塞产生以及传播的过程。
【关键词】：VANETs 交通流拥塞 通信半径 拥塞传播 确定性理论模型
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.67;U495;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.2 本文的主要工作13-14
• 1.3 本文的组织结构14-15
• 第2章 问题描述15-19
• 2.1 交通流拥塞问题的引出15
• 2.2 交通流拥塞的影响因素15-16
• 2.3 交通流拥塞的理论建模16-18
• 2.4 亟需解决的问题18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 交通流拥塞模型19-32
• 3.1 抽象过程19-21
• 3.1.1 晶格系统19-20
• 3.1.2 交通灯描述20-21
• 3.2 移动策略以及通信半径描述21-23
• 3.3 交通流拥塞量化过程23-24
• 3.4 仿真实验24-31
• 3.4.1 空间偏好策略26-27
• 3.4.2 时间偏好策略27-28
• 3.4.3 通信半径对交通流拥塞的影响28-29
• 3.4.4 不同优化算法对比29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 交通流拥塞模型分析32-42
• 4.1 晶格模型32-33
• 4.2 移动过程33-34
• 4.3 交通流拥塞推导过程34-38
• 4.4 理论分析和证明38-39
• 4.5 仿真实验39-41
• 4.5.1 v(i)的变化规律39-40
• 4.5.2 交通流拥塞变化情况40-41
• 4.6 本章小结41-42
• 第5章 总结与展望42-44
• 5.1 全文总结42-43
• 5.2 未来工作43-44
• 参考文献44-49
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果49-50
• 致谢50

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 易涛,熊坚,万华森;高速公路基本路段交通流微观仿真建模与实现[J];昆明理工大学学报(理工版);2004年03期

2 庹满先;彭光含;;考虑相对流量影响的交通流合作驾驶格子模型[J];四川大学学报(自然科学版);2012年04期

3 杉崎昭生;;海上船舶交通流模拟器[J];中国航海;1986年02期

4 洪涛;;从“交通流”的调查谈公路建设[J];公路;1989年03期

5 袁秀湘;人工智能在交通流管理中的应用[J];中南公路工程;2001年02期

6 熊烈强,陈明昭,严新平;实际交通流的运动微分方程[J];交通运输工程学报;2001年03期

7 俞礼军,严海,严宝杰;最大熵原理在交通流统计分布模型中的应用[J];交通运输工程学报;2001年03期

8 广晓平,钱勇生,赵鹏;交通流中的回波及其传播特征(英文)[J];兰州铁道学院学报;2001年01期

9 贺国光,马寿峰,冯蔚东;对交通流分形问题的初步研究[J];中国公路学报;2002年04期

10 张鹏,刘儒勋;交通流问题的有限元分析与模拟(Ⅱ)[J];计算物理;2002年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 董垒;郑小平;;交通流中的力学模型模拟与仿真[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年

2 王进;史其信;陆化普;;交通流可预测性分析[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（上册）[C];2005年

3 王正;;拥挤交通流非线性模型及仿真[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第五分册）[东南大学学报（增刊）][C];2009年

4 温伟刚;蒋海峰;魏学业;;短期交通流的局部分形研究[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年

5 余正;刘锦松;张志勇;;交通流问题数学模型的初级讨论[A];鲁冀晋琼粤川六省金属学会第十四届矿山学术交流会论文集[C];2007年

6 郑俊耀;余春艳;;数字荷尔蒙模型下的交通流诱导优化算法[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

7 崔洪军;陆建;;大型活动交通流时空消散模型研究[A];第一届中国智能交通年会论文集[C];2005年

8 廖大彬;马万经;;网络交通流宏观基本图研究综述[A];第七届中国智能交通年会优秀论文集——智能交通技术[C];2012年

9 许岩岩;翟希;孔庆杰;刘允才;;基于分类回归树的交通流短时预测[A];第七届中国智能交通年会优秀论文集——智能交通技术[C];2012年

10 魏超;陆Ym蕾;刘允才;;基于神经网络的交通流速度估计[A];第七届中国智能交通年会优秀论文集——智能交通技术[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 记者 左燕东;全省旅游交通流预计呈现几何剧增[N];山西日报;2014年

2 夏红兵 沈后功;情况复杂多变化 科学组织交通流[N];扬州日报;2006年

3 黄霖 丁胤福;打造畅通工程 建设国际化城市[N];法制日报;2003年

4 记者 郭世锋;济南“全运交通图”轮廓初现[N];济南日报;2009年

5 深圳特区报记者 陈震;200万辆是否已是承受上限？[N];深圳特区报;2012年

6 ;各大都市de汽车政策[N];江苏经济报;2003年

7 本报记者 李林;郑州地铁2号线力争不“添堵”[N];河南日报;2010年

8 新华;柏林道路疏堵：管理重于修路[N];中国交通报;2005年

9 本报记者;一项缓解交通拥堵的举措[N];贵阳日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 陈昕;基于协同学的城市交通控制与诱导系统协同的理论与方法研究[D];吉林大学;2006年

2 宋学文;高速公路扩建期交通流组织优化研究[D];武汉理工大学;2008年

3 孟梦;组合出行模式下城市交通流分配模型与算法[D];北京交通大学;2013年

4 彭博;大范围交通控制与交通流诱导协同关键技术研究[D];吉林大学;2011年

5 孔祥杰;城市路网交通流协调控制技术研究[D];浙江大学;2009年

6 刘玉印;出行者有限理性条件下的网络均衡分析及其应用研究[D];华南理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 崔皓莹;基于多品种流方法的城市拥堵路段分流研究[D];西南交通大学;2015年

2 刘梦露;基于实时交通流的大窑湾港区干线协调控制研究[D];大连海事大学;2015年

3 于新莲;考虑有限理性的交通流Day-to-day动态演化研究[D];南京大学;2014年

4 占怡莹;基于绿波原理的路网协调控制技术[D];浙江工业大学;2015年

5 孙莉;城市区域交通信号协同控制模型及方法[D];安徽师范大学;2015年

6 江超阳;基于二型模糊集合理论的交通流长时预测方法研究[D];北京交通大学;2016年

7 张百合;基于拥堵转移矩阵的城市拥堵路段预测方法研究[D];东北大学;2014年

8 刘昭;车载自组网中交通流拥塞建模理论与技术研究[D];吉林大学;2016年

9 王中芳;城市动态路网优化及交通流分配模型与算法研究[D];西安建筑科技大学;2011年

10 李强;交通流时间序列的聚类分析方法及应用[D];北京交通大学;2012年

，

本文编号：665101