道路交叉口车车协同运行控制策略与仿真研究

作     者：王丹萍 

作者单位：天津职业技术师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：关志伟

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：智能网联汽车 驾驶员风格 博弈通行决策 冲突消解 

摘      要：近年来,“智慧交通和“智能网联汽车逐渐成为智慧交通发展的新风口,如何提高无信号控制交叉口的行车安全和通行效率,是车车协同运行控制研究的重点之一。基于此背景,本文针对无信号控制交叉口车车协同运行控制策略深入研究,基于路况特征、车辆行为数据、车间数据分析驾驶员风格,提出了一种博弈通行决策冲突消解方法,从通行安全、效率、舒适的角度考虑,建立目标收益函数,选用纳什均衡对策略组合的整体收益分析验证,论文主要工作如下:（1）首先是分析了车车协同控制的车载系统以及实车实验硬件的需求分析,为了更加直观展现车车/车人的信息交互,通过人机交互界面,以文字、图像、颜色、和声音等媒介实现车车/车人的信息交互共享。（2）其次根据交叉口车车冲突的现象对冲突类型进行分类,依据我国现有对无信号交叉口交通安全法为基准建立行车规则库,以双向两车道的典型十字形交叉口为场景,以东西向和南北向车辆交叉冲突为研究对象,建立了冲突检测流程和模型,对冲突检测结果进行分析。（3）对冲突严重程度进行界定,选取参与博弈的要素,结合道路类型不同对驾驶员产生的冲击度不同,对驾驶员的风格进行分析。提出了博弈通行决策算法,考虑车辆的行车安全、效率、舒适建立目标收益函数。根据驾驶员的风格不同,对无信号控制交叉口的冲突消解策略进行改进,通过完全信息动态重复博弈,利用纳什均衡得出最优策略组合,调节车速让车辆不停车驶过交叉口,提高车辆在无信号控制交叉口的通行效率。（4）基于PreScan和Simulink平台联合仿真验证,用Pre Scan设计十字型无信号控制交叉口为实验场景,用Simulink搭建博弈通行决策模型,根据参与博弈的驾驶员风格不同分析每个策略的收益水平,以东西向和南北向（保守型）车辆冲突为例,与占先度冲突消解算法对比分析。仿真结果表明,本文提出的基于完全信息动态博弈的控制方法能引导车辆不停车穿过交叉口,消解交叉口潜在的冲突,缓解交通拥堵现状,提高无信号控制交叉口车辆通行能力。