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基于5G网络的智能车室外远程驾驶系统中的车辆通信与协同研究

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家电维修 2024年第2期 92-94页

作者：马柯嘉陆兆钠徐燕陈陈严鹏程南通理工学院江苏省南通市226300

基于5G网络的智能车室外远程驾驶系统中的车辆通信与协同是一个重要的研究方向,其核心是实现车辆之间、车辆与基础设施之间的高效通信和协同。本文旨在探讨车辆通信与协同的技术原理、关键技术与挑战,以期望推动智能交通和智能驾驶的发... 详细信息

基于5G网络的智能车室外远程驾驶系统中的车辆通信与协同是一个重要的研究方向,其核心是实现车辆之间、车辆与基础设施之间的高效通信和协同。本文旨在探讨车辆通信与协同的技术原理、关键技术与挑战,以期望推动智能交通和智能驾驶的发展和应用,提高交通流量的效率和安全性,改善人们的出行体验。

关键词： 5G网络远程控制系统车辆通信车辆协同智能交通

基于车组的快速路合流区车辆协同控制策略研究

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基于车组的快速路合流区车辆协同控制策略研究

作者：熊康贝吉林大学

学位级别：硕士

快速路入口匝道合流区是交通冲突、拥堵与事故的频发路段,是影响城市快速路安全、高效、快速通行的重要原因。智能网联技术的兴起为解决各种交通问题提供了新的手段。在混合交通流环境下,智能网联车辆(Connected and Automatic Vehicle,... 详细信息

快速路入口匝道合流区是交通冲突、拥堵与事故的频发路段,是影响城市快速路安全、高效、快速通行的重要原因。智能网联技术的兴起为解决各种交通问题提供了新的手段。在混合交通流环境下,智能网联车辆(Connected and Automatic Vehicle,CAV)与人工驾驶车辆(Human Driving Vehicles,HDV)并存。本文提出以CAV引导HDV的车组行驶策略,增加混合交通流的稳定性;面向匝道合流区多车协同目标,提出基于车组的快速路合流区车辆协同控制策略,提升合流区通行效率,增强车辆合流轨迹的平稳。本文主要工作内容如下:(1)车组行驶特性分析。提出以CAV为领航车,接收云端调控信息,引导后方一定数量的HDV,以多车成组的形式在道路上行驶的行驶策略。分别构建基于FVD(Full Velocity Difference)模型的HDV跟驰模型,与以前车信息为主的CAV跟驰模型。进行数值仿真验证车组策略的有效性和稳定性,并确定车组的有效规模。仿真结果表明,车组行驶策略能够降低交通扰动的影响和传递;车组的有效规模为成员车HDV不大于三辆,两辆HDV成员车为收益最佳规模。(2)基于车组的快速路合流区车辆协同控制方法。设计控制策略的运行框架和实施流程。建立车辆空间轨迹和速度曲线,将二者耦合为合流区时空轨迹模型,以此为基础确定合流可行性判别条件。提出车组间隙适配模型,进行匝道合流区多车协同合流顺序优化并进行轨迹最优规划。(3)基于SUMO的策略仿真实验。通过SUMO的Traci接口,运用Python进行二次开发,对策略进行仿真分析。通过对照实验,评价策略的有效性并分析CAV渗透率对车组协同控制的敏感性。仿真结果表明,控制策略下,匝道汇入量提升了23.70%,合流区通行量提升了11.68%;轨迹数据验证了策略的实施有助于车辆行驶轨迹的平滑和稳定,CAV渗透率在50%时,策略的效益最佳。

关键词：快速路合流区智能网联自动驾驶车辆车组车辆协同交通仿真

考虑车辆协同与时间延迟的跟驰模型的弱非线性分析

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计算机应用与软件 2021年第4期38卷 48-57页

作者：黄宇达赵红专王迤冉周口职业技术学院信息工程学院河南周口466000 桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林541000 周口师范学院网络工程学院河南周口466000

为解决交通系统中合作驾驶引起的交通流问题,提出一种广义力跟驰模型。采用线性稳定性理论分析法推导出模型的线性稳定性条件并分析车辆协同与时滞组合对交通流稳定性的影响。通过非线性分析方法推导出考虑合作与时滞的车辆跟驰模型的Bu... 详细信息

为解决交通系统中合作驾驶引起的交通流问题,提出一种广义力跟驰模型。采用线性稳定性理论分析法推导出模型的线性稳定性条件并分析车辆协同与时滞组合对交通流稳定性的影响。通过非线性分析方法推导出考虑合作与时滞的车辆跟驰模型的Burgers方程与KdV方程,并给出它们的孤立波解及约束条件。利用解析法与数值分析法研究交通波演化过程中合作最优速度(OV)模型。实验结果表明,合作与延迟是依赖于模型的,车辆协同作用有利于抑制交通阻塞,传感器对延迟车辆的延迟检测在一定程度上有利于缓解失稳效应。

关键词：交通流跟驰模型车辆协同时间延迟线性稳定性弱非线性

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电动汽车电机驱动系统协同效率优化研究

电动汽车电机驱动系统协同效率优化研究

作者：周还籍贵州大学

学位级别：硕士

随着国家出台有关燃油汽车国六排放标准的政策以及对新能源的不断重视,电动汽车未来将以环保节能的优势取代燃油车,由于蓄电池的蓄电能力、车辆的电机效率有待提高以及受环境影响等导致续航达不到理想情况,因此研究电动汽车电机驱动系... 详细信息

随着国家出台有关燃油汽车国六排放标准的政策以及对新能源的不断重视,电动汽车未来将以环保节能的优势取代燃油车,由于蓄电池的蓄电能力、车辆的电机效率有待提高以及受环境影响等导致续航达不到理想情况,因此研究电动汽车电机驱动系统的效率优化对增加电动汽车的续航是很有帮助的。5G技术的快速商用,使得电动汽车网联化成为可能,为电动汽车电机驱动协同效率优化提供了一种解决方案。综上在电动汽车网联化的环境下快速搜索到优化电流是提高电机驱动效率的基础;协同共享是实现电机驱动效率优化的关键;利用协同共享机制对电机驱动系统状态数据进行采集传输是实现效率最大化的目的。本文首先分析了电动汽车、车联网、电机驱动系统及多车协同的发展现状,分析电动汽车所选用的电机并介绍了永磁同步电机的数学模型及矢量控制技术,对其驱动系统进行仿真,验证了仿真系统的正确性。接着提出基于网联化电动汽车电机驱动系统协同搜索的效率优化方法。分析了PMSM基于损耗模型和搜索技术的优缺点,着重对搜索技术优化方法进行了对比并确定了采用离线搜索中的黄金分割法,分析PMSM数学模型提出了基于损耗模型和黄金分割法相结合的策略,将提出的混合策略获得最大效率的时间和传统优化方法进行了对比,结果表明所提策略的搜索时间更短,效率更高。其次提出便于实现电动汽车电机驱动系统效率优化的分簇组网方法和信息交换机制。车辆之间互相交换信息是单个电机驱动系统优化到多个电机驱动系统协同优化的基础,利用基于车辆移动性分簇法灵活的特点,对区域内的车辆节点进行分簇,测试了两种信息交换机制下的协同并对车辆进行簇头的选择以保证传输数据的最大化,提出了一种将信息交换的途径分为车辆与车辆合作和广播分发的方案,避免了共享内容的冗余性。最后设计了一种网联化多电动汽车电机驱动系统协同的方案,在单个电动汽车电机驱动系统搜索到电损数据后,利用第四章所提出的两种传输机制的结合和组网方法,对车辆到路边单元再到基站进行信息交换的方案设计,同时仿真分析了2个不同状态下的10套车辆的损耗,实现更广范围内的电机驱动系统效率优化,自此基于搜索效率的优化方法和分簇传输机制可完成车联网下电动汽车电机驱动系统协同效率最大化控制。

关键词：电动汽车车联网永磁同步电机效率优化车辆协同

基于路侧激光雷达的合流区自动驾驶辅助决策研究

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基于路侧激光雷达的合流区自动驾驶辅助决策研究

作者：邵珠帅中国矿业大学

学位级别：硕士

由于现阶段自动驾驶技术尚不成熟,在未来一段时间内,自动驾驶汽车与有人驾驶汽车将共享路权。在快速路合流区,有人驾驶车辆可能会出现“抢道”、“夺道”现象。但单车智能由于传感器的限制,不能提前感知主线车道车辆速度的变化,在汇入... 详细信息

由于现阶段自动驾驶技术尚不成熟,在未来一段时间内,自动驾驶汽车与有人驾驶汽车将共享路权。在快速路合流区,有人驾驶车辆可能会出现“抢道”、“夺道”现象。但单车智能由于传感器的限制,不能提前感知主线车道车辆速度的变化,在汇入主线车道时需停车或减速来感知来车情况,这不仅容易造成拥堵,还可能存在安全隐患。采用车路协同的方式可以解决合流区自动驾驶汽车汇入的安全性问题,提高自动驾驶汽车在合流区的汇入效率。利用激光雷达作为路侧传感器放置于合流区主线车道上游,扩大自动驾驶汽车的检测范围,为自动驾驶汽车汇入主线车道起到辅助决策的作用。本论文研究将激光雷达通过三脚架固定于路侧,与计算机进行联机实现对主线车道上运动车辆进行扫描,并利用VS软件配置PCL库,进行点云数据处理和车辆汇入信息计算,具体内容有:(1)设计了基于激光雷达的合流区车路协同辅助自动驾驶系统,主要包括点云数据检测子系统、点云数据处理子系统、数据计算子系统以及路径规划子系统,确定了激光雷达的放置位置及视场角的选择。(2)提出了一种基于点云数据的车辆追踪与速度计算方法,通过组合滤波算法与欧式聚类算法确定检测范围内的车辆目标及车辆数,通过相邻帧车辆关联矩阵对相邻帧同一车辆进行追踪,并提出车辆盒子模型确定特征点,根据特征点计算车辆速度,并根据本文车速的计算方法提出速度补偿公式,经过实验证明,本文所测量车速误差小于1%,可将其视为实际车速。(3)建立了一个基于多目标规划的数学模型,以安全性和效率作为评价指标建立目标函数,对汇入后的自动驾驶汽车前后车的安全性、自动驾驶汽车汇入后的速度、汇入后的位置以及汇入时间进行约束,通过模拟退火算法进行求解,并利用五次多项式确定汽车汇入轨迹与汇入过程的位移、速度、加速度。论文提出了基于路侧激光雷达的合流区自动驾驶汽车辅助决策方法,实现点云数据的高效处理,验证了相关算法的可行性。该方法对自动驾驶汽车在其他场景行驶具有一定的参考意义和借鉴价值。

关键词：激光雷达点云数据处理车辆协同模拟退火五次多项式

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车辆纵向编队实用技术研究

车辆纵向编队实用技术研究

作者：霍德磊长沙理工大学

学位级别：硕士

车辆协同编队是近年来智能交通领域中一个热门研究方向。车辆协同编队技术在保证行车安全的基础上,可以缩短车车跟驰间距减少风阻,在提高交通效率、降低资源消耗上起到积极作用。本文对车辆协同编队研究做了如下的工作:(1)本文基于实验... 详细信息

车辆协同编队是近年来智能交通领域中一个热门研究方向。车辆协同编队技术在保证行车安全的基础上,可以缩短车车跟驰间距减少风阻,在提高交通效率、降低资源消耗上起到积极作用。本文对车辆协同编队研究做了如下的工作:(1)本文基于实验室设备,构建了 nVIP2400电台通信的车辆协同通信系统,并且通过GPS定位测量得到两车之间纵向距离的方法,在此基础上设计了基于前车状态反馈的PI算法,后车根据参考前面车辆状态,根据间距误差和速度误差进行车速调节;本文还设计两种不同预测模型控制算法,将编队中车辆的行驶目标转换成预测模型理论下的目标函数,将问题变成一个带约束的优化问题,通过滚动优化求得最优控制序列。(2)本文采用固定车头时距的跟驰策略,并对两种不同的预测模型控制、PI控制进行了基于Carsim/simulink三车协同联合仿真,通过比较三车跟驰速度和跟驰间距验证了上述算法的优劣。实验结果表明:在PI控制下尾车参考中车状态优于参考头车。在两种不同预测模型控制下集中式预测模型控制优于分布式预测模型控制。

关键词：车辆协同预测模型控制比例积分控制 Carsim/simulink

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基于博弈的车辆协作换道策略研究

基于博弈的车辆协作换道策略研究

作者：薛春铭大连理工大学

学位级别：硕士

安全行驶是交通领域的重要课题,无人驾驶汽车因为更加安全、高效可以避免很多人为因素造成的事故,为实现安全行驶提供了新思路。然而当无人驾驶处于与人驾车共存的混合交通环境时,如果缺少有效的交互机制,无人驾驶将很难发挥精确控制、... 详细信息

安全行驶是交通领域的重要课题,无人驾驶汽车因为更加安全、高效可以避免很多人为因素造成的事故,为实现安全行驶提供了新思路。然而当无人驾驶处于与人驾车共存的混合交通环境时,如果缺少有效的交互机制,无人驾驶将很难发挥精确控制、通信能力的优势,甚至会引起事故。因此,在混合行驶环境实现人驾车与无人驾驶协作,成为车联网领域当下研究热点。本文基于博弈论的思想,针对车辆在行驶过程中的主要行为之一换道,提出一种包含车辆协同机制的换道策略:车辆换道被视为一种非合作博弈行为,车辆为自身利益选择行驶策略;换道需求判断综合考虑多种换道场景,车辆随时寻求更优的行驶路线;根据换道行为特点,支付函数不仅依赖于安全前提下可能获得的加速空间,还依赖于后车对前车的影响;策略使用收益再调整方案,通过量化分析车辆的行驶风格,赋予可能影响换道的车辆不同权重参与收益计算。此外,为使道路资源利用率尽可能高,策略鼓励车辆为尽快通行而与其他车辆竞争道路。为了实现人驾车与无人驾驶的协同,本文基于BP神经网络设计一种车辆行驶风格计算系统:系统帮助无人驾驶汽车具备一定识别人类行为的能力,使车辆能够理解、判断交通场景中的人类行为;同时考虑驾驶行为中的“理性”和“非理性”因素分析车辆行驶风格,“非理性”因素因为更容易导致事故而不能被忽视;系统既考虑到车辆的共性,同时兼顾不同驾驶员的个性,对混合行驶场景有更强的适应力。此外,为了更好地分析驾驶行为中的“非理性”因素,本文从心理学角度分析了非零和博弈中影响竞争与合作倾向的因素。最后,通过仿真实验对本文提出的博弈换道策略和行驶风格计算系统进行验证,实验结果显示:行驶风格计算系统对各种类型的行驶风格评价与人类评价吻合率超过90%,系统具备理解人类行为的能力,为人驾车与无人驾驶协作提供了基础;博弈换道策略无论在无人驾驶环境还是混合驾驶环境都表现出良好的效率及稳定性,博弈换道策略联合行驶风格计算系统可以减少事故数量,实现了在保证安全的前提下尽最大努力优化通行效率。

关键词：车联网换道策略博弈论车辆协同行驶风格

基于博弈论的人类驾驶与无人驾驶协作换道模型

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计算机工程 2017年第12期43卷 261-266页

作者：薛春铭谭国真丁男刘明剑杜伟强大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁大连116024

无人驾驶汽车根据自身获取信息进行决策,与人类驾驶缺乏有效的交互机制,在复杂交通环境下难以发挥优势,甚至会引起事故。为此,引入智能网联汽车的设计思想,针对车辆在行驶过程中的换道行为,基于博弈论构建一种包含车辆协同机制的换道模... 详细信息

无人驾驶汽车根据自身获取信息进行决策,与人类驾驶缺乏有效的交互机制,在复杂交通环境下难以发挥优势,甚至会引起事故。为此,引入智能网联汽车的设计思想,针对车辆在行驶过程中的换道行为,基于博弈论构建一种包含车辆协同机制的换道模型。考虑驾驶员实施换道的行为特征,车辆在做出换道决策后观察分析其他车辆的驾驶风格,其结果会影响最终决策。根据安全前提下可能获得的加速空间决定支付函数,同时加入表征驾驶风格的参数,并量化得到驾驶风格分数。在SUMO仿真软件上的测试结果显示,使用博弈换道模型的车辆在不同车流密度环境下平均通行数量提高5.60%,平均通行时间减少8.44%,测试中未发生事故,表明模型具有感知、判断人类驾驶风格的能力,可在保证安全的前提下提高通行效率。

关键词：换道模型博弈论智能网联汽车车辆协同驾驶风格

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不完全车联网环境下的交通流建模与分析

不完全车联网环境下的交通流建模与分析

作者：于泽浩北方工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着机动车保有量的不断增加,交通问题日益增多。而交通系统与物联网技术的相互融合则极大的促进了智能交通系统的发展,智能交通系统为解决现阶段存在的交通问题带来了新的解决思路与方式。目前,我国正处于车联网技术研究的初级... 详细信息

近年来,随着机动车保有量的不断增加,交通问题日益增多。而交通系统与物联网技术的相互融合则极大的促进了智能交通系统的发展,智能交通系统为解决现阶段存在的交通问题带来了新的解决思路与方式。目前,我国正处于车联网技术研究的初级阶段,要实现车辆在完全意义上的车联网环境下运行尚需时日,但随着技术的不断更新发展,会有一部分网联车辆率先加入到普通车辆的行驶过程中,如何对网联车辆与普通车辆组成的新型混合交通流进行建模,将是未来几年内研究的重点问题之一。基于此,本文对不完全车联网环境下网联车辆与普通车辆组成的混合交通流建模与仿真问题进了研究。具体工作如下:(1)提出了一种不完全车联网环境下车辆跟驰模型。首先利用实时获取的路段中网联车辆信息对整个路网中的其他车辆信息进行估算与还原,其中包括:普通车辆数量、速度、位置等参数信息,为后续车辆引导策略的研究提供数据支持;在此基础上,提出新型混合交通流环境下的关注距离参数,通过分析关注距离内所有车辆对于跟驰车辆的影响,设计了一种新的混合交通流的跟驰模型,以更加全面的研究环境对于跟驰车辆的影响。(2)面向不完全车联网环境,建立了基于元胞自动机的混合交通流换道模型。针对网联车辆与普通车辆不同属性车辆的行驶特点,提出了新的联网车辆换道车速约束指标,利用联网车辆对于交通信息实时感知与信息交互的优势,改进了换道规则。通过与其他元胞自动机换道模型的对比实验,验证了优化模型的有效性。(3)提出了网联车辆与普通车辆组成的混合交通流车辆引导策略。首先对不同的车速引导场景进行了分析,综合考虑了网联车辆的速度优化与普通车辆的运动规律,以车辆平均延误最小为目标,建立了混合交通流的车辆引导策略,并进行了仿真验证。

关键词：车联网交通流模型关注距离车辆协同车速引导