信號交叉口受信號配時紅燈的打斷車流作用影響,必然產(chǎn)生嚴重的交通震蕩,是研究人員的重點研究區(qū)域。自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來交通發(fā)展的必然趨勢,基于自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車輛速度控制方法將成為解決交通震蕩的有效手段之一。本文首先將針對純自動駕駛環(huán)境,以信號交叉口為研究區(qū)域,分別基于集中式控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)對自動駕駛車輛速度控制進行研究,探索二者控制系統(tǒng)的性能優(yōu)化上界。隨后,針對自動駕駛車輛和人工駕駛車輛混行的混合交通流,對信號交叉口處的人工駕駛車輛跟馳行為和自動駕駛車輛速度控制進行研究,探討混合交通流對集中式控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)的影響。首先,本文針對純自動駕駛環(huán)境,設(shè)計了集中式信號交叉口自動駕駛車輛速度控制系統(tǒng),該系統(tǒng)同時考慮了交通通行效率、油耗和安全性作為聯(lián)合優(yōu)化目標,并消除了車輛駛?cè)牒婉傠x狀態(tài)均為固定值的假設(shè),隨機生成車輛的駛?cè)霑r間和速度,以及將車輛的駛離時間和速度作為優(yōu)化的決策變量,從而更符合實際情況。另外,利用時間離散化方法和分段軌跡近似方法,對復(fù)雜的非線性原問題進行改進,同時利用基于軌跡平滑后的初始解和矩形分割算法以及并行計算方法對改進模型進行求解,在加速求解效率的同時... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

第2章集中式信號交叉口自動駕駛車速控制-21-（2）中央控制中心為實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的集中式控制，需要在信號交叉口處配備一個高度智能的中央控制中心，以滿足海量數(shù)據(jù)存儲、復(fù)雜算法計算和實時控制的需求。為滿足以上需求，集中式信號交叉口自動駕駛車輛速度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如下，見圖2-1。圖2-1集中式信號交叉口自動駕駛車輛速度控制系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.2-1FrameworkofthecentralizedbasedCAVspeedcontrolsystematasignalizedintersection如圖2-1所示，該集中式控制系統(tǒng)由三大模塊構(gòu)成，包括實時信息采集、集中式速度控制優(yōu)化模塊與即時速度控制模塊。各模塊詳細描述如下：（1）模塊1：實時信息采集模塊當有新的自動駕駛車輛進入信號交叉口進口道區(qū)域時，激活該模塊。模塊1將會采集信號交叉口進口道區(qū)域內(nèi)所有車輛的位置和速度信息、道路環(huán)境信息和信號配時信息，并將所有信息傳送給中央控制中心進行存儲，以備模塊2使用。（2）模塊2：集中式速度控制優(yōu)化模塊提取存儲的模塊1采集到的實時信息作為輸入，以交通安全、通行效率和能耗為聯(lián)合優(yōu)化目標，考慮車輛涉及的速度和加速度約束、最小安全距離約束與駛離時間約束等，對自動駕駛車輛速度進行優(yōu)化，得到近似最優(yōu)速度軌跡和時空軌跡，并生成相應(yīng)的速度控制

第2章集中式信號交叉口自動駕駛車速控制-23-圖2-2集中式信號交叉口自動駕駛車輛速度控制系統(tǒng)示意圖Fig.2-2AnillustrationofthecentralizedbasedCAVspeedcontrolsystematasignalizedintersection（3）車輛：集中式控制系統(tǒng)考慮信號交叉口進口道區(qū)域內(nèi)由輛車組成的車隊，定義車輛集合為{1,2,,}。為降低優(yōu)化問題的復(fù)雜度，假設(shè)所有車輛都為自動駕駛車輛且完全相同（即車長相同且車輛運動特性相同）。定義()為車輛∈在時間∈[0,+∞)時刻的位置，定義{()}∈[0,+∞)為第輛車的軌跡，定義{}∈為所有車輛的軌跡集合。另外，車輛位置的一階導(dǎo)數(shù)()為車輛在時間時刻的速度，車輛的速度應(yīng)小于該路段的最高限速，即()∈[0,]。車輛位置的二階導(dǎo)數(shù)()為車輛在時間時刻的加速度，為保證乘車人的舒適性，其加速度應(yīng)處于舒適的加速度范圍內(nèi)，即()∈[,]，其中為最小加速度值（負值），為最大加速度值。定義車輛位置的逆函數(shù)1()|()|,∈[0,]為車輛到達位置處的時刻。定義車輛的駛?cè)霑r間為1(0)，車輛的駛離時間為+1()，車輛的駛?cè)胨俣葹?=()，車輛的駛離速度為+:=(+)。車輛的駛?cè)胄畔ⅲ〞r間和速度）皆可準確采集獲得，車輛的駛離信息（時間和速度）則由優(yōu)化問題求解得到的決策變量決定。假設(shè)車輛到達信號交叉口進口道路段區(qū)域前，在保證安全的前提下隨機到達。不失一般性，假設(shè)車輛的駛?cè)霑r間按照以下公式隨機產(chǎn)生，

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于Radau偽譜法和MPC的智能電動車輛生態(tài)駕駛[J]. 段建民,房澤平,楊晨.  北京工業(yè)大學學報. 2016(05)
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[6]有限階段馬爾可夫決策的可變限速控制模型[J]. 王薇,楊兆升,趙丁選.  交通運輸工程學報. 2011(05)
[7]道路行車速度限制問題的討論[J]. 裴玉龍,程國柱,代磊磊,曹弋.  城市交通. 2008(02)
[8]多速度差模型及穩(wěn)定性分析[J]. 王濤,高自友,趙小梅.  物理學報. 2006(02)

博士論文
[1]網(wǎng)聯(lián)自動駕駛環(huán)境下信號交叉口環(huán)保駕駛控制研究[D]. 姜慧夫.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]高速公路可變速度控制方法研究[D]. 李楊.長安大學 2011

碩士論文
[1]基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的微觀交通流建模研究[D]. 劉亞龍.西南交通大學 2017
[2]汽車節(jié)能駕駛輔助優(yōu)化研究[D]. 王園熙.重慶大學 2016
[3]基于駕駛行為的綠色駕駛算法模型的研究[D]. 鮑宇.河北工業(yè)大學 2015
[4]基于車聯(lián)網(wǎng)的汽車行駛經(jīng)濟車速控制方法[D]. 俞倩雯.清華大學 2014
[5]雨天高速公路可變限速控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D]. 張培嶺.武漢理工大學 2014



本文編號：3242159