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基于虚拟现实的网联环境下驾驶人自由换道行为特征与安全分析

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交通信息与安全 2024年第2期42卷 36-48页

作者：钱泽昊潘新福范欣炜严欣柯巍王顺超东南大学交通学院南京211189 中汽研汽车试验场股份有限公司江苏盐城224100 甘肃新视能科技有限公司兰州730000

传统驾驶模拟器难以精确模拟车联网环境中的复杂交互,如车速变化和车道变更。而连接虚拟现实(virtual reality,VR)的驾驶模拟器可以通过先进的传感器和实时数据处理,更逼真地还原车辆物理特性、交通流动态及实际道路环境。采用虚拟现实... 详细信息

传统驾驶模拟器难以精确模拟车联网环境中的复杂交互,如车速变化和车道变更。而连接虚拟现实(virtual reality,VR)的驾驶模拟器可以通过先进的传感器和实时数据处理,更逼真地还原车辆物理特性、交通流动态及实际道路环境。采用虚拟现实设备和驾驶模拟器,深入探索网联环境下的驾驶人自由换道行为与安全特征。基于交通仿真和三维建模技术搭建驾驶人自由换道实验系统,并建立自由换道场景库,进而开展驾驶人自由换道行为实验;基于广义估计方程建立驾驶人换道的间距选择模型和换道时间模型;基于加速失效模型分析网联环境对驾驶人自由换道行为的安全影响。研究结果表明:①网联环境下,女性驾驶人的自由换道间距与时间更长,年轻驾驶人的自由换道间距与时间更短;②每提高1 m/s²的加速度噪声,自由换道时的碰撞风险降低28%,每提高1 m的自由换道间距,自由换道时的碰撞风险增加1.1%;③年龄较大的驾驶人自由换道安全性更高,其中,中老年驾驶人(>40岁)自由换道时的碰撞时间(time-to-collision,TTC)比青年驾驶人(>27~40岁)、年轻驾驶人(>18~27岁)分别高38.3%,64.3%;④女性驾驶人比男性驾驶人自由换道安全性更高,女性驾驶人自由换道时的TTC比男性驾驶人高20.1%。与普通环境相比:①驾驶人在网联环境下自由换道间距增加1.16 m、换道时间增加2.41 s、换道安全水平提高19.72%;②自由换道事故发生概率随着碰撞风险持续时间增加而降低,其中,碰撞风险持续时间为1,2,3,4 s时,网联环境下的自由换道事故发生概率比普通环境下分别低5.8%,17.2%,14.4%,3.0%,且该概率在不同性别、年龄的驾驶人自由换道中差异显著。

关键词：交通工程网联环境自由换道虚拟现实广义估计方程加速失效模型

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网联与非网联环境下驾驶人换道意图识别研究

中国公路学报 2023年第9期36卷 257-270页

作者：张洪加郭应时高松刘卓凡山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000 长安大学汽车学院陕西西安710064 西安邮电大学现代邮政学院陕西西安710061

网联时代的到来必将改变驾驶人的注意力分配和环境感知能力,进而影响其认知与行为模式。此时,非网联环境中建立的换道意图模型是否继续适用于网联环境值得研究。因此,基于驾驶模拟器搭建了网联与非网联换道场景,对比分析了2种环境下驾... 详细信息

网联时代的到来必将改变驾驶人的注意力分配和环境感知能力,进而影响其认知与行为模式。此时,非网联环境中建立的换道意图模型是否继续适用于网联环境值得研究。因此,基于驾驶模拟器搭建了网联与非网联换道场景,对比分析了2种环境下驾驶人换道意图表征参数与换道意图识别模型。结果发现:网联环境下的换道意图时间窗口长度(6.6 s)比非网联环境(4.1 s)长了约60.98%。网联环境下,意图表征参数(车辆运动与驾驶人操作参数)波动幅度显著小于非网联环境。换道意图阶段,非网联环境下驾驶人的平均扫视速度、后视镜观看频次以及注视时间与网联环境下存在显著差异。模型对比发现,当提前0.5 s识别时,网联与非网联环境下的模型识别精度无明显差异,分别为98.25%和96.35%;当提前2 s识别时,网联环境下的模型识别精度(93.48%)显著高于非网联环境(85.68%);在提前3 s识别时,网联环境下的模型识别精度为92.23%,非网联环境下出现了训练不收敛的情况。综上可见,网联与非网联环境下驾驶人换道意图表征参数与模型识别精度存在较大的差异。此外,网联环境下驾驶人换道意图通过所提模型精确识别后利用网联通信方式发送至宏观交通系统或周围车辆,不仅有助于宏观交通系统对整个交通流的综合调控管理,还有助于周围车辆跟车目标的提前切换以及换道轨迹规划。

关键词：交通工程换道意图识别模型驾驶模拟器网联环境宏观交通系统

面向网联环境的汽车平视显示器人因测试研究综述与展望

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汽车安全与节能学报 2022年第2期13卷 225-241页

作者：赵晓华李雪玮张钰李振龙李海舰张建华交通工程北京市重点实验室(北京工业大学) 北京工业大学城市建设学部北京100124

平视显示器(HUD)是网联环境下车内人机交互的新兴方式和未来发展的热点方向,开展汽车HUD人因测试是保证其预期安全效益的关键前提。该综述介绍了HUD的产品分类、现状应用及信息建议;绘制了HUD人因测试研究知识图谱以明晰现有研究的关键... 详细信息

平视显示器(HUD)是网联环境下车内人机交互的新兴方式和未来发展的热点方向,开展汽车HUD人因测试是保证其预期安全效益的关键前提。该综述介绍了HUD的产品分类、现状应用及信息建议;绘制了HUD人因测试研究知识图谱以明晰现有研究的关键内容及其随时间和空间的变化趋势;从功能场景、测试变量和测试方法提出网联环境下HUD人因测试框架,并针对出行导航、安全辅助、自动驾驶及其他交互辅助场景的人因测试展开进一步论述;归纳总结了现有研究的不足,梳理和展望未来HUD人因领域的相关研究内容,为推进网联环境下人机交互及智慧座舱的建设提供参考。

关键词：网联环境人机交互平视显示器(HUD) 人因驾驶辅助,自动驾驶智慧座舱

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网联环境下干线公路交通诱导方法研究

网联环境下干线公路交通诱导方法研究

作者：王闪闪东南大学

学位级别：硕士

干线公路作为公路网络的骨架,具有重要的战略地位,面对日益增长的机动车保有量,干线公路运输压力越来越大,拥堵现象时有发生,仅靠新建和改扩建道路难以满足当前的交通需求。结合当前智慧公路建设趋势和智能网联技术的不断发展,论文研究... 详细信息

干线公路作为公路网络的骨架,具有重要的战略地位,面对日益增长的机动车保有量,干线公路运输压力越来越大,拥堵现象时有发生,仅靠新建和改扩建道路难以满足当前的交通需求。结合当前智慧公路建设趋势和智能网联技术的不断发展,论文研究了一种网联环境下基于实时综合道路阻抗的干线公路交通诱导方法,通过网联环境下干线公路车辆的精准动态诱导,交通运行环境优化,缓解干线公路交通拥堵,有效提高公路网的运行效率。以干线公路为研究对象,从其定义及功能定位出发,明确研究范围;分析干线公路的交通特性,主要包括对路网构造情况和交通流组成的描述,根据实际数据分析路网内交通流组成在时间和空间分布上的特性。明确网联环境的定义,对网联环境下的交通诱导需求进行分析,建立系统架构,针对诱导目标制定网联环境下的交通诱导流程。分析道路阻抗影响因素,从微观角度研究了智能网联车辆的跟驰模型,根据网联车和非网联车构成的混合交通流在道路上的分布情况,研究不同智能网联车辆占有率情况下对道路阻抗函数的影响机理。根据干线公路运行特性,构建了考虑时间成本和费用成本的综合阻抗函数模型。分别计算时间和费用阻抗后根据实际案例标定综合阻抗参数,得到适用于网联环境下的干线公路阻抗函数模型,实现道路阻抗函数的模型构建及计算。建立基于道路阻抗的干线公路诱导模型。基于用户最优的目标,改进了具有精确分析、启发式算法和智能优化功能的蚁群算法进行模型求解,实现路径诱导。主要从状态函数转移公式和信息素更新公式两个方面进行改进,以综合阻抗值代替最短距离值改进启发因子,提高搜索效率;通过改进挥发因子,降低算法早熟、陷入局部最优的概率。利用Pycharm对SUMO仿真软件的二次开发,构建了网联环境,以江苏普通国省干线智慧公路建设示范工程S342周边路网为例,导入实际路网,并建立需求文件。设计不同的仿真实验方案,对比Dijkstra算法和本文基于道路实时阻抗改进蚁群算法两种诱导方法的效果,以行程时间、车辆平均行驶速度和路网流量作为为评价指标,验证了本文所提诱导方法的有效性。

关键词：网联环境干线公路道路阻抗蚁群算法交通诱导方法

网联环境下考虑社会车辆的自动驾驶公交动态信号优先控制

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网联环境下考虑社会车辆的自动驾驶公交动态信号优先控制

作者：李书新河南工业大学

学位级别：硕士

随着网联技术实现了广泛、全方位的车辆和车辆、车辆和基础设施间的动态信息交流,为寻求新型网联交叉口控制方法提供了技术支持。公交作为城市公共交通系统中重要组成部分,是城市居民出行的重要方式。因此,以网联技术为基础的自动驾驶... 详细信息

随着网联技术实现了广泛、全方位的车辆和车辆、车辆和基础设施间的动态信息交流,为寻求新型网联交叉口控制方法提供了技术支持。公交作为城市公共交通系统中重要组成部分,是城市居民出行的重要方式。因此,以网联技术为基础的自动驾驶公交具有较大的发展前景。公交信号优先旨在优先保障公交车的优先通行权,但会造成社会车辆的延误。在自动驾驶公交的运行过程中,如何平衡与社会车辆的利益冲突,是目前研究中所亟待解决的问题。基于此,论文充分考虑社会车辆的影响,在网联环境下对自动驾驶公交车在单点交叉口和干线交叉口的动态公交信号优先控制进行研究,以期为网联环境下公交信号优先控制方法提供决策依据和理论参考。基于自动驾驶跟驰模型,在单个交叉口的场景下,构建以动态相位周期时长和社会车辆到达率为指标的双层规划延误模型。上层模型根据延误三角形构建延误变化目标函数,通过绿灯延长和红灯早断补偿非优先相位以减少社会车辆延误;下层模型根据博弈论的方法构建最优周期目标函数,利用斯塔克尔伯格模型对优先相位和非优先相位绿灯时间进行分配,根据社会车辆到达率计算最优动态信号周期。通过遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对双层模型进行实时求解,并以郑州市自动驾驶公交1号线为例,采用Python和SUMO进行仿真,仿真结果与算法结果对比分析,验证模型的有效性。针对干线交叉口的动态信号优先问题,采用深度强化学习算法来实现。基于智能体(Agent),根据动态获取的各种信息(如车辆位置、信号配时、延误、排队长度等)观察当前的状态,并选择一个动作(Active)调整当前相位的绿灯时间。然后,智能体从环境中获得一个奖励(Reward),奖励除了考虑延误和排队长度外,还考虑均衡化奖励,促进交通平衡,提高整体交通效率。智能体根据奖励更新价值函数,提高策略的性能。基于郑州市自动驾驶公交1号线进行案例分析,采用Python和SUMO进行验证,结果表明所提出的模型可有效降低由于公交信号优先造成的社会车辆延误。

关键词：网联环境自动驾驶公交动态信号优先双层规划模型博弈论遗传算法深度强化学习

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网联环境下的汽车道路试验测试数据处理方法

同济大学学报（自然科学版） 2017年第S1期45卷 1-5,13页

作者：张新丰罗明慧沈勇戴维同济大学新能源汽车工程中心上海201804

分析了汽车道路试验数据传送对联网环境的需求,以及不同汽车道路试验数据流的特征,对比了不同无线数据传输技术对不同道路试验的可用性;搭建了试验数据处理平台,利用无线数据传输、数据库存储、后处理终端试验数据处理的形式实现了网联... 详细信息

分析了汽车道路试验数据传送对联网环境的需求,以及不同汽车道路试验数据流的特征,对比了不同无线数据传输技术对不同道路试验的可用性;搭建了试验数据处理平台,利用无线数据传输、数据库存储、后处理终端试验数据处理的形式实现了网联环境下燃料电池汽车耐久性道路试验,验证了网联环境下对道路试验数据进行采集、传输及试验数据后处理的可行性.

关键词：道路试验网联环境数据库存储耐久性测试

基于虚拟现实的网联环境下驾驶人换道行为特征与安全分析

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基于虚拟现实的网联环境下驾驶人换道行为特征与安全分析

作者：吕伟健东南大学

学位级别：硕士

车辆换道行为是一个多阶段的决策过程,换道过程的复杂性会增加驾驶人的操作步骤,换道条件不充分或驾驶人的操作失误可能导致安全隐患甚至发生交通事故。网联环境中的车辆拥有实时通信和动态感知的技术优势,有望提高驾驶人发生换道行为... 详细信息

车辆换道行为是一个多阶段的决策过程,换道过程的复杂性会增加驾驶人的操作步骤,换道条件不充分或驾驶人的操作失误可能导致安全隐患甚至发生交通事故。网联环境中的车辆拥有实时通信和动态感知的技术优势,有望提高驾驶人发生换道行为时的安全性。传统换道研究中未能考虑驾驶人在网联环境中的换道行为特征以及与周围车辆的交互行为,交通仿真和数值模拟的方法不能准确模拟驾驶人在面对网联环境的真实反映和行为。结合虚拟现实设备和驾驶模拟器开展驾驶人换道行为实验,分析驾驶人换道过程中不同阶段的特征以及驾驶人异质性对换道的影响,有助于深入了解网联环境中的驾驶人换道行为。连接虚拟现实设备的驾驶模拟器能够进行更加真实的模拟驾驶实验,传统的驾驶模拟不能完整还原驾驶人所处网联环境中上下游车流的交互情况,论文融合交通仿真和三维建模技术构建驾驶人实验系统,将网联环境中的高精度交通仿真映射到真实三维模型中,以模拟网联环境中的实时信息提示和全局路况感知功能。基于此系统开展网联环境下的驾驶人换道行为实验,分析驾驶人换道行为特征及驾驶人异质性的相关性,并结合交通冲突指标分析网联环境中驾驶人换道行为的安全性。论文基于虚拟现实研究网联环境中的驾驶人换道行为,使用交通仿真和三维建模技术构建基于车路协同的实验系统开展驾驶人换道实验。研究网联环境中驾驶人与周围车辆通讯交互对换道行为的影响,分析换道行为的特征指标与驾驶人异质性在网联环境中的相关性,结合交通冲突指标和避免换道事故的概率曲线量化分析驾驶人换道安全。主要内容如下:首先,基于车路协同系统的框架搭建驾驶人换道实验系统。通过交通仿真和三维建模技术的融合,利用开源仿真软件和建模引擎结合多种建模软件,将高精度的交通流仿真映射在高还原度的三维模型中,构建基于车路协同的驾驶人实验系统。主要包括交通流车辆运行高精度仿真构建、交通场景高还原度三维融合建模、换道实验虚拟现实驾驶环境搭建三个部分。实验系统连接虚拟现实设备和驾驶模拟器,为换道实验提供技术支撑。其次,基于实验系统开展网联环境驾驶人换道实验。设计了换道所需的实验路段,建立基于强制换道和自由换道的换道实验场景库,模拟网联环境的运行原理并在实验系统中还原网联环境中的实时信息提示和全局路况感知功能。根据我国驾驶人数据的分布情况招募实验者,设计调查问卷统计实验者的基本信息和驾驶习惯,结果显示男性实验者的驾驶倾向更为激进。在实验前调试设备并对实验者进行操作培训,保证驾驶人换道实验的顺利开展。再次,基于广义估计方程分析驾驶人的换道行为特征。在完成实验后采集实验者的换道数据,制定换道行为特征的分析指标,根据小波理论观察换车辆的横向位移确定驾驶人换道行为的起始点。分析强制换道场景和自由换道场景下各项指标数据,结果显示在网联环境中驾驶人进行换道的速度更大,与当前车道前车的间距更大。基于广义估计方程建立间距选择模型和换道时间模型,结果显示网联环境中驾驶人的换道间距更大、换道时间更长。年龄较大的驾驶人和女性驾驶人有较大的换道时间。最后,基于加速失效模型分析驾驶人的换道行为安全。分析车辆换道决策过程的建模原理以及加速失效模型在交通领域的应用,对比选择合适的模型扩展形式,选择伽马脆弱威布尔加速失效模型。以距离冲突时间TTC为因变量建立加速失效模型,结果显示网联环境与TTC呈正相关,网联环境中换道行为的TTC更大,拥有更高的安全性。绘制避免换道事故发生的概率曲线分析网联环境以及年龄和性别对驾驶人换道行为的安全影响,结果显示网联环境下避免换道事故发生的概率更大,年龄较大的驾驶人和女性驾驶人避免换道事故发生的概率更大,拥有更高的换道安全性。

关键词：车路协同网联环境虚拟现实模拟驾驶驾驶人换道

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网联环境下连续交叉口车速引导及优化

厦门理工学院学报 2023年第1期31卷 9-16页

作者：王金鑫刘显贵李运富张乐厦门理工学院机械与汽车工程学院福建厦门361024

为降低车辆通过信号交叉口区域时的油耗和排放量,基于网联环境下车辆可以实时获取道路交通信息的特征,对连续信号交叉口车辆生态驾驶速度进行引导;以车辆通过连续信号交叉口的油耗、排放及通行效率为目标,以车辆不停车通过连续信号交叉... 详细信息

为降低车辆通过信号交叉口区域时的油耗和排放量,基于网联环境下车辆可以实时获取道路交通信息的特征,对连续信号交叉口车辆生态驾驶速度进行引导;以车辆通过连续信号交叉口的油耗、排放及通行效率为目标,以车辆不停车通过连续信号交叉口的速度区间为约束,结合瞬态油耗排放模型,利用多目标粒子群算法优化目标车辆速度。仿真结果表明,车速优化后,在高算法渗透率低道路饱和度条件下通过3个连续信号交叉口的油耗和NOX、CO、HC排放量分别降低12.77%、8.20%、11.75%及16.42%;利用转毂试验台对仿真得到的车辆轨迹进行实验发现,车速优化后车辆油耗降低10.20%。

关键词：生态驾驶车速引导连续信号交叉口网联环境多目标粒子群算法

网联环境下基于站点时刻表的公交信号优先方法

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2018年第7期37卷 85-91页

作者：柏海舰任桂香董瑞娟卫立阳合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230000

为了提高公交车准点率,考虑到网联交通环境下车辆信息可知,根据公交车旅行时间及预测到达交叉口的时间建立公交车优先通行策略选择模型;根据公交车到达停车线时间、延误时长和到达时刻在绿灯相位的位置计算生成新的配时方案。通过仿真计... 详细信息

为了提高公交车准点率,考虑到网联交通环境下车辆信息可知,根据公交车旅行时间及预测到达交叉口的时间建立公交车优先通行策略选择模型;根据公交车到达停车线时间、延误时长和到达时刻在绿灯相位的位置计算生成新的配时方案。通过仿真计算,结果表明:运用建立的优先通行策略选择模型,公交车的平均准点率可提高26.67%,总平均旅行时间可减少27.41%,且可通过少量增加交叉口社会车辆延误大幅度减少交叉口公交车的人均延误。

关键词：交通运输工程公共交通公交信号优先公交时刻表网联环境准点率