基于V2X的车辆编队与交叉口信号协同优化控制方法研究

作     者：章权 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王力;何忠贺

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：车辆编队控制 V2X通讯技术 速度规划 交通波理论 交通控制 

摘      要：网联交通与智能驾驶技术的快速发展与应用,对于提升驾驶安全、改善交通拥挤与环境污染等带来了新的机遇,同时也为新交通形态下的交通控制理论与技术提出了新的挑战。V2X(Vehicle to Everything)通信技术是未来智能交通系统发展的重要组成部分,允许车辆与其他车辆、道路使用者和道路基础设施进行通信。在此基础上的交通控制成为近些年交通控制领域的研究热点。在此背景下,本文面向未来交通控制的实际问题与需求,基于V2X通信技术,以最大化交叉口通行效率为目标,研究车辆编队与交叉口信号优化控制问题,主要的研究工作包括:一、固定配时条件下车辆轨迹规划与编队控制首先,考虑交叉口不同的信号控制状态、车辆排队状态,结合交叉口排队动力学模型,以通车效率最大为目标,给出了车辆加速、减速、匀速的决策判断过程,并以此为基础,设计了车辆轨迹规划模型;进一步,建立了车辆的三维运动模型,以车辆间距、速度差、加速度差等参数构建综合指标,设计了粒子群优化算法流程,求解编队车辆最优控制律;最后,建立了MATLAB仿真模型,分析了车辆编队策略的性能及有效性。二、车辆编队与交叉口协同控制在交叉口固定配时条件下,考虑车辆最小与最大速度限制,可能存在部分车辆无法通过交叉口的情况。针对该问题,首先,给出车辆能否通过交叉口的判别流程,并设计车辆速度规划策略;进一步,在满足交叉口配时约束条件下,分别设计了延长相位绿时与缩短相位红时的信号主动控制策略,使得交叉口通车效率最大;最后,建立了交叉口的VISSIM仿真模型,并分析了交叉口主动控制策略与编队策略的有效性。