面向區(qū)域智能運(yùn)輸?shù)亩嘀悄苘?chē)輛協(xié)作研究.pdf

1、區(qū)域智能運(yùn)輸系統(tǒng)是智能運(yùn)輸系統(tǒng)的重要分支,為解決城市及其周邊特定區(qū)域的交通問(wèn)題提供了新的解決方案。該系統(tǒng)以全自動(dòng)的智能車(chē)輛為運(yùn)輸工具,旨在提高運(yùn)輸系統(tǒng)的效率和安全性,是未來(lái)運(yùn)輸技術(shù)的新概念之一。區(qū)域智能運(yùn)輸系統(tǒng)中智能車(chē)輛的協(xié)作是保證系統(tǒng)運(yùn)行效率和安全的根本之所在,本文研究面向區(qū)域智能運(yùn)輸?shù)闹悄苘?chē)輛協(xié)作問(wèn)題,涉及智能車(chē)輛協(xié)作的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),及協(xié)作中的決策與控制問(wèn)題。
　　 多智能車(chē)輛協(xié)作的體系結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)協(xié)作的基礎(chǔ),也是集成協(xié)作中的

2、決策與控制的框架。在對(duì)多智能車(chē)輛協(xié)作問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域智能運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于多智能體協(xié)作模型的并行協(xié)作體系結(jié)構(gòu)。該協(xié)作體系結(jié)構(gòu)集成了行為協(xié)作和任務(wù)協(xié)作,能夠滿足區(qū)域智能運(yùn)輸系統(tǒng)中智能車(chē)輛協(xié)作的要求。依照本文所設(shè)計(jì)協(xié)作體系結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向區(qū)域智能運(yùn)輸?shù)亩嘀悄苘?chē)協(xié)作系統(tǒng)。
　　 區(qū)域智能運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行必須保證智能車(chē)輛在途行駛的安全性及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,車(chē)輛的安全性及系統(tǒng)的運(yùn)行效率均由智能車(chē)輛的在

3、途行為協(xié)作來(lái)保證。行為協(xié)作同時(shí)涉及智能車(chē)輛的離散狀態(tài)和連續(xù)狀態(tài),為此,本文提出了基于混合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的智能車(chē)輛行為協(xié)作方法,其中車(chē)輛智能體的狀態(tài)及其行為采用混合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型描述。采用基于混合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的行為協(xié)作方法,能完整地描述智能車(chē)輛的狀態(tài)、意圖及其決策方法,并綜合智能車(chē)輛的基本機(jī)動(dòng)模式,在保證行車(chē)安全的前提下實(shí)現(xiàn)直道上的所有協(xié)作行為。該方法的有效性在多智能車(chē)協(xié)作仿真平臺(tái)及相關(guān)試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。
　　 車(chē)隊(duì)是智能車(chē)輛行為協(xié)作

4、的主要模式,車(chē)隊(duì)的控制是智能車(chē)輛行為協(xié)作必須考慮的問(wèn)題。本文首先分析了典型的車(chē)輛跟隨距離準(zhǔn)則,并建立了與之對(duì)應(yīng)的智能車(chē)輛跟隨控制模型。分析了跟隨控制條件下的車(chē)隊(duì)穩(wěn)定性問(wèn)題,包括車(chē)隊(duì)的局部穩(wěn)定性和全局穩(wěn)定性。以互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ),提出了基于車(chē)隊(duì)穩(wěn)定性的最優(yōu)跟隨時(shí)距及其確定方法。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,采用基于車(chē)隊(duì)穩(wěn)定性的最優(yōu)跟隨時(shí)距,可以在盡量減少車(chē)輛間距的條件下保證車(chē)隊(duì)的安全性及其穩(wěn)定性。
　　 超車(chē)是智能車(chē)輛行為協(xié)作的另一重要

5、模式,智能車(chē)輛的超車(chē)控制必需保證相關(guān)車(chē)輛的安全性及超車(chē)的快速性；另外,智能車(chē)輛的超車(chē)同時(shí)涉及決策和控制問(wèn)題。為此,本文提出了基于沖突概率預(yù)估的超車(chē)控制方法,以沖突概率為超車(chē)的安全性指標(biāo),采用模型預(yù)測(cè)控制算法跟蹤安全沖突概率,將超車(chē)中涉及的決策及控制問(wèn)題綜合為一個(gè)跟蹤控制問(wèn)題,由此實(shí)現(xiàn)安全快速的自動(dòng)超車(chē)。該超車(chē)控制方法的效能在不同配置的對(duì)比試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。
　　 區(qū)域智能運(yùn)輸中的運(yùn)輸任務(wù)具有分布性、動(dòng)態(tài)性及隨機(jī)特性,智能車(chē)輛需要