【摘要】：車輛換道行為對道路交通有著諸多的影響,車輛換道的可靠性、效率和安全性對道路行駛安全與解決道路堵塞都有緊密的關(guān)系。傳統(tǒng)換道行為的研究由于駕駛員對換道行為的影響,導(dǎo)致?lián)Q道研究一直受限,無人車的出現(xiàn)給換道研究帶來了新的契機。但由于無人車的研究正處于起步階段,當(dāng)前的換道軌跡研究只考慮了車輛避障行為,難以體現(xiàn)真實換道過程中存在的協(xié)作和博弈現(xiàn)象,難以實現(xiàn)對換道過程的決策和實時規(guī)劃,難以滿足真實換道過程的約束條件,因此無人車換道的研究十分緊急和必要。本研究分析了傳統(tǒng)換道行為研究和換道軌跡研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,利用換道行為特性來研究無人車換道過程決策和軌跡規(guī)劃過程,具體的研究工作如下:在換道行為特性的基礎(chǔ)上分析無人車換道過程及運動架構(gòu),建立擬實的換道場景,并分析了車輛的運動約束條件。通過NGSIM中US101數(shù)據(jù)的分析處理,得到了換道軌跡集,并根據(jù)換道軌跡的特點將之分為兩類;分析車車協(xié)同系統(tǒng)構(gòu)成,生成車車協(xié)同策略。在此基礎(chǔ)上將換道過程為兩階段換道和三階段換道。分析幾類常用換道軌跡規(guī)劃方法的特點,結(jié)合研究需求,采用五次多項式換道軌跡規(guī)劃方法規(guī)劃車輛橫向偏移過程。研究車輛的碰撞形式,建立矩形車輛模型,得出車輛換道過程中的避碰條件。分析換道過程的具體要求,建立兩階段及三階段換道軌跡規(guī)劃模型。建立了考慮車輛舒適度要求和換道效率的換道軌跡代價函數(shù),通過MATLAB軟件求取約束條件下的最優(yōu)換道軌跡,仿真驗證了換道軌跡的可行性。本研究以換道行為特性和車車協(xié)同系統(tǒng)為基礎(chǔ),對換道過程進(jìn)行決策控制,實現(xiàn)了無人車在擬實交通環(huán)境下的協(xié)同換道。本文為換道軌跡研究提供了新的思路,有利于促進(jìn)無人車軌跡規(guī)劃的發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U491
【圖文】：

圖 2.3 擬實換道場景圖Fig 2.3 Real lane-changing scene diagram為了簡化車輛換道條件，做出以下假設(shè)：（1）起始狀態(tài)當(dāng)前車道車輛和目標(biāo)車道車輛分別以速度 和 跟馳，且各車初始加速度為 0；（2）車輛行駛道路為結(jié)構(gòu)化道路，且道路平直；（3）換道車輛的速度期望為 ；（4）換道橫向距離設(shè)為一個車道寬，假設(shè)車輛初始條件為在車道中心行駛。2.3.2 車輛運動過程建模運動學(xué)研究了物體的運動規(guī)律，針對于物體的幾何特征，分析物體的位姿、速度隨時間的變化關(guān)系。在車輛換道軌跡的研究中，應(yīng)用運動學(xué)模型對車輛進(jìn)行建模，可以使規(guī)劃的軌跡滿足車輛實際運動特性和相應(yīng)的幾何約束。車輛轉(zhuǎn)向運動模型如圖所示。在慣性坐標(biāo)系OXY下，（ ）和（ ）分

為了簡化車輛換道條件，做出以下假設(shè)：（1）起始狀態(tài)當(dāng)前車道車輛和目標(biāo)車道車輛分別以速度 和 跟馳，且各車初始加速度為 0；（2）車輛行駛道路為結(jié)構(gòu)化道路，且道路平直；（3）換道車輛的速度期望為 ；（4）換道橫向距離設(shè)為一個車道寬，假設(shè)車輛初始條件為在車道中心行駛。2.3.2 車輛運動過程建模運動學(xué)研究了物體的運動規(guī)律，針對于物體的幾何特征，分析物體的位姿、速度隨時間的變化關(guān)系。在車輛換道軌跡的研究中，應(yīng)用運動學(xué)模型對車輛進(jìn)行建模，可以使規(guī)劃的軌跡滿足車輛實際運動特性和相應(yīng)的幾何約束。車輛轉(zhuǎn)向運動模型如圖所示。在慣性坐標(biāo)系OXY下，（ ）和（ ）分別為車輛后軸和前軸軸心的坐標(biāo)， 為車體的橫擺角（航向角）， 為前輪偏角， 為車輛后軸中心速度， 為車輛前軸中心速度， 為軸距（變量下標(biāo) f 表示 front，r 表示 rear，下同）

【參考文獻(xiàn)】

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6 林e

本文編號：2742601