信號(hào)交叉口受信號(hào)配時(shí)紅燈的打斷車流作用影響,必然產(chǎn)生嚴(yán)重的交通震蕩,是研究人員的重點(diǎn)研究區(qū)域。自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來(lái)交通發(fā)展的必然趨勢(shì),基于自動(dòng)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(duì)純自動(dòng)駕駛環(huán)境,以信號(hào)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(duì)自動(dòng)駕駛車輛速度控制進(jìn)行研究,探索二者控制系統(tǒng)的性能優(yōu)化上界。隨后,針對(duì)自動(dòng)駕駛車輛和人工駕駛車輛混行的混合交通流,對(duì)信號(hào)交叉口處的人工駕駛車輛跟馳行為和自動(dòng)駕駛車輛速度控制進(jìn)行研究,探討混合交通流對(duì)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(duì)純自動(dòng)駕駛環(huán)境,設(shè)計(jì)了集中式信號(hào)交叉口自動(dòng)駕駛車輛速度控制系統(tǒng),該系統(tǒng)同時(shí)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(biāo),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(jī)生成車輛的駛?cè)霑r(shí)間和速度,以及將車輛的駛離時(shí)間和速度作為優(yōu)化的決策變量,從而更符合實(shí)際情況。另外,利用時(shí)間離散化方法和分段軌跡近似方法,對(duì)復(fù)雜的非線性原問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn),同時(shí)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(jì)算方法對(duì)改進(jìn)模型進(jìn)行求解,在加速求解效率的同時(shí)... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：138 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

第2章集中式信號(hào)交叉口自動(dòng)駕駛車速控制-21-（2）中央控制中心為實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的集中式控制，需要在信號(hào)交叉口處配備一個(gè)高度智能的中央控制中心，以滿足海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、復(fù)雜算法計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的需求。為滿足以上需求，集中式信號(hào)交叉口自動(dòng)駕駛車輛速度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如下，見圖2-1。圖2-1集中式信號(hào)交叉口自動(dòng)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(shí)時(shí)信息采集、集中式速度控制優(yōu)化模塊與即時(shí)速度控制模塊。各模塊詳細(xì)描述如下：（1）模塊1：實(shí)時(shí)信息采集模塊當(dāng)有新的自動(dòng)駕駛車輛進(jìn)入信號(hào)交叉口進(jìn)口道區(qū)域時(shí)，激活該模塊。模塊1將會(huì)采集信號(hào)交叉口進(jìn)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(hào)配時(shí)信息，并將所有信息傳送給中央控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)，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(chǔ)的模塊1采集到的實(shí)時(shí)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(biāo)，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(shí)間約束等，對(duì)自動(dòng)駕駛車輛速度進(jìn)行優(yōu)化，得到近似最優(yōu)速度軌跡和時(shí)空軌跡，并生成相應(yīng)的速度控制

第2章集中式信號(hào)交叉口自動(dòng)駕駛車速控制-23-圖2-2集中式信號(hào)交叉口自動(dòng)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(hào)交叉口進(jìn)口道區(qū)域內(nèi)由輛車組成的車隊(duì)，定義車輛集合為{1,2,,}。為降低優(yōu)化問(wèn)題的復(fù)雜度，假設(shè)所有車輛都為自動(dòng)駕駛車輛且完全相同（即車長(zhǎng)相同且車輛運(yùn)動(dòng)特性相同）。定義()為車輛∈在時(shí)間∈[0,+∞)時(shí)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(shí)間時(shí)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(shí)間時(shí)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(fù)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(dá)位置處的時(shí)刻。定義車輛的駛?cè)霑r(shí)間為1(0)，車輛的駛離時(shí)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(shí)間和速度）皆可準(zhǔn)確采集獲得，車輛的駛離信息（時(shí)間和速度）則由優(yōu)化問(wèn)題求解得到的決策變量決定。假設(shè)車輛到達(dá)信號(hào)交叉口進(jìn)口道路段區(qū)域前，在保證安全的前提下隨機(jī)到達(dá)。不失一般性，假設(shè)車輛的駛?cè)霑r(shí)間按照以下公式隨機(jī)產(chǎn)生，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮速度對(duì)反應(yīng)強(qiáng)度影響的車輛跟馳模型[J]. 申勇,馬天奕,李祥塵.  交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]機(jī)器學(xué)習(xí)——?jiǎng)恿W(xué)耦合車輛跟馳模型[J]. 丁點(diǎn)點(diǎn),孫磊,陳松.  交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息. 2017(06)
[3]基于Radau偽譜法和MPC的智能電動(dòng)車輛生態(tài)駕駛[J]. 段建民,房澤平,楊晨.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[4]可變速度控制下快速路聯(lián)動(dòng)協(xié)同控制策略研究[J]. 陳金山,郭建鋼,陸立崢,徐錦強(qiáng),李波,黃荔.  華東交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[5]基于元胞自動(dòng)機(jī)模型的高速公路可變速度限制交通流特性分析[J]. 張晶晶,龐明寶,任沙沙.  物理學(xué)報(bào). 2012(24)
[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(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2011(05)
[7]道路行車速度限制問(wèn)題的討論[J]. 裴玉龍,程國(guó)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(xué)報(bào). 2006(02)

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

碩士論文
[1]基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的微觀交通流建模研究[D]. 劉亞龍.西南交通大學(xué) 2017
[2]汽車節(jié)能駕駛輔助優(yōu)化研究[D]. 王園熙.重慶大學(xué) 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(xué) 2015
[4]基于車聯(lián)網(wǎng)的汽車行駛經(jīng)濟(jì)車速控制方法[D]. 俞倩雯.清華大學(xué) 2014
[5]雨天高速公路可變限速控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 張培嶺.武漢理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3242159