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基于碳排放的道路交叉口网联自动驾驶车辆优化控制策略研究

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基于碳排放的道路交叉口网联自动驾驶车辆优化控制策略研究

作者：陈梦圆扬州大学

学位级别：硕士

随着自动驾驶技术在车辆上的不断应用,其智能、便捷、高效,且在特定时间能够避免事故发生的优势吸引了越来越多的重视。我国目前汽车保有量仍然在不断增加,势必会不断增加交通压力,造成越来越多、越来越严重的交通拥堵情况可以预见。越... 详细信息

随着自动驾驶技术在车辆上的不断应用,其智能、便捷、高效,且在特定时间能够避免事故发生的优势吸引了越来越多的重视。我国目前汽车保有量仍然在不断增加,势必会不断增加交通压力,造成越来越多、越来越严重的交通拥堵情况可以预见。越来越多的车辆排放大量的CO2等温室气体,对环境的影响也不容小觑。目前自动驾驶在政策和社会的助推下取得了一定发展,已在车辆中实现了部分的自动驾驶,同时技术也在研究中不断深入。但是,在针对自动驾驶的仿真研究中,应用在交叉口的控制协调策略的相关研究较少;在小汽车和公交车的车流研究中,自动驾驶产生的效益尚不明确;以碳排放为目标的自动驾驶技术的研究文献也较少;在对自动驾驶的通行效益研究中,对提升效果的研究方式没有明确,或者评价多较为主观,说服力较弱。综上可知,利用自动驾驶技术提高未来车辆在交叉口的运行状态及通行效率是一个重要手段,对现阶段的自动驾驶研究以及对交叉口通行的管理有一定的借鉴意义,体现出进一步探求自动驾驶的理论研究和实际作用十分必要。在基于碳排放的道路交叉口网联自动驾驶车辆优化控制策略研究中,本文利用较为简单且典型的平面十字交叉口为基础,通过对比总结,得到新的优化控制策略,将其设计算法后,得到车辆在交叉口的行车轨迹。之后在SUMO中完成路网的构建、车辆需求的输入,利用Traci接口在python中实现新构建的交叉口控制策略,在完成基础上开展仿真研究。由于参数的不定性,取有潜在影响可能的加速度与减速度进行敏感性分析,发现对整体的仿真结果影响不大。故可以继续下文对优化控制策略的优势进行对比研究。以无控制、固定配时控制、感应信号控制和本文所设计的控制策略相对比为目标,对这三种控制方式进行设计。在仅四路直行策交叉口下,取平均等待时间、行程时间、停车次数、平均速度、CO2排放量为主要参考值,对比了无控制和所设计的无信号协调控制的优化效果。在完整的交叉口控制策略下,以碳排放为目标,在不同车流量下研究了主要的汽车碳排放气体CO2、尾气排放主要污染物CO以及燃料消耗情况,优化控制策略有一定的可行性。研究发现:①自动驾驶在交叉口车流量较大时有较为明显的优化作用,当流量较小时,优化作用不明显;②对于小型交叉口而言,对比可以发现,控制方式优化效果排序为:无信号协调控制、无控制、感应信号控制、固定配时控制,显然固定配时控制不适合;③在四路直行策略控制下,在CO2的排放方面,无信号协调控制相较于无控制平均可以减少3000mg左右的排放量;④在执行完整的道路控制模型时,在不同控制方式和不同流量的对比下,可以发现无论是碳排放情况还是燃料消耗情况,均对其他三种控制方式的影响较大,对无信号协调控制的影响并不显著。

关键词：道路交叉口自动驾驶 SUMO仿真控制策略碳排放

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基于V2I通信的交叉口车辆碰撞预警方法

吉林大学学报（工学版） 2023年第4期53卷 1019-1029页

作者：赵睿李云胡宏宇高镇海吉林大学汽车工程学院长春130022 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

面向交通事故高发比例的无信号交叉口场景,提出了一种基于V2I通信的车辆碰撞预警方法,以保障行车安全。首先,提出路段与冲突区域匹配方法,筛选存在碰撞风险的车辆与冲突区域;在此基础上,提出两级冗余碰撞预警方法,包括用于车辆进入交叉... 详细信息

面向交通事故高发比例的无信号交叉口场景,提出了一种基于V2I通信的车辆碰撞预警方法,以保障行车安全。首先,提出路段与冲突区域匹配方法,筛选存在碰撞风险的车辆与冲突区域;在此基础上,提出两级冗余碰撞预警方法,包括用于车辆进入交叉口前的一级动态碰撞距离检测(DDTC)算法以及车辆进入交叉口后的二级圆形区域碰撞检测(CATC)算法。该方法通过网联信息弥补自车感知局限性,通过冲突区域匹配与安全距离过滤提高检测效率,通过动态距离差阈值设置提高检测准确率。基于NHTSA交叉口场景集的测试结果表明,该方法与具代表性的时间差法与距离差法相比,漏报率分别降低了约16%和6%,误报率分别降低了约88%和48%,检测时间均降低了约74%,具备更高的准确性和高效性。

关键词：车辆工程碰撞预警车辆与基础设施互联道路交叉口动态距离阈值

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基于高分遥感影像的道路交叉口检测研究

基于高分遥感影像的道路交叉口检测研究

作者：邵小美贵州大学

学位级别：硕士

道路交叉口作为道路网最重要的节点信息,精准高效的道路交叉口检测有利于道路网的构建,对地图绘制、城市交通规划、路径分析等方面也有着重大意义。由于高分影像道路交叉口目标较小、存在较多的植被遮挡、邻近地物颜色相近等问题,加大... 详细信息

道路交叉口作为道路网最重要的节点信息,精准高效的道路交叉口检测有利于道路网的构建,对地图绘制、城市交通规划、路径分析等方面也有着重大意义。由于高分影像道路交叉口目标较小、存在较多的植被遮挡、邻近地物颜色相近等问题,加大了检测的难度,导致现有的道路交叉口检测模型精度较低、漏检率较高。为此本文将YOLOv3(You Only Look Once Version 3)模型用于高分影像道路交叉口的检测研究,并在检测精度与轻量化两方面对其进行了改进。本文具体研究包含以下几个方面内容:(1)参照现有的目标检测数据集规范,通过影像数据获取、影像数据预处理和数据集人工标注等操作,构建了高分遥感影像道路交叉口数据集,为后续道路交叉口检测算法的研究提供数据支撑。(2)针对YOLOv3网络对多尺度目标检测性能较差、对小目标检测效果不佳以及边框定位不准等问题,提出了一种改进的YOLOv3高分影像道路交叉口目标检测算法—CSC-YOLOv3。该方法首先使用CIOU损失函数改进原始YOLOv3的目标定位损失,解决边框定位不准的问题,降低目标漏检率;其次,通过在YOLOv3的主干特征提取网络后添加空间金字塔池化模块,增大网络的有效感受野,优化多尺度目标检测效果;最后,在YOLOv3网络的三个特征层结构以及两个上采样结构中引入注意力机制模块,增强对小目标和被遮挡目标的关注度,提升网络检测精确度。在自制的道路交叉口数据集上对算法进行了实验验证,结果表明,相对于原始YOLOv3网络,CSC-YOLOv3算法的精确率、召回率、平均精确率和F1分数得到较大提升,优化了高分遥感影像道路交叉口的检测效果。(3)针对改进的CSC-YOLOv3网络检测速度较慢的问题,进一步使用Mobile Net、Efficient Net和Ghost Net三种轻量级网络替换CSC-YOLOv3模型中的Darknet-53结构,提出了Mobile Net-YOLOv3、Efficient Net-YOLOv3和Gehost Net-YOLOv3轻量化网络,以此优化计算量复杂的CSC-YOLOv3模型。通过在道路交叉口数据集上进行实验,对改进的三类轻量化网络进行对比分析,从而选出综合性能更好的道路交叉口检测轻量化模型。其实验结果表明,三种改进的轻量化模型中Mobile Net-YOLOv3网络检测效果更优。相较于CSC-YOLOv3网络,其模型运行速度得到了显著提升,并大幅缩减了模型大小,有效地提升了网络的整体性能。

关键词：高分遥感影像目标检测道路交叉口 YOLOv3网络轻量化网络

道路交叉口充分清空与绿信时长最大化利用的信号控制方案优化设计研究

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汽车与安全 2021年第5期 64-76页

作者：保丽霞王杉王秋兰危锦丽蒋建明上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司江西同联城市交通规划设计研究院有限公司

道路交叉口是城市道路交通运行的重要节点。本文以合肥市望江西路—浮山路(杨林路)交叉口和望江西路—枫林路交叉口为例,以信号控制道路交叉口充分清空与绿信时长最大化利用为原则,采用多种不同的相位组合、相序排列搭接方式和借助可变... 详细信息

道路交叉口是城市道路交通运行的重要节点。本文以合肥市望江西路—浮山路(杨林路)交叉口和望江西路—枫林路交叉口为例,以信号控制道路交叉口充分清空与绿信时长最大化利用为原则,采用多种不同的相位组合、相序排列搭接方式和借助可变导向车道的设置,提出道路交叉口交通组织与信号控制配时相结合的优化设计方案,且指出两者的完美结合与应用兼具技术与艺术的双重属性。在方案设计完成后,利用调研期间道路交叉口高峰时段执勤交警手控运行模式状态下所收集到的交通流量等数据,假设所采集到的同等车流量全部通过道路交叉口,以此条件计算得出控制方案优化前、后的车头时距参数,并进行分组比对,判断优化设计方案相比现状信号控制方案的改善程度。结果显示,优化设计方案的有效性毋庸置疑,优化设计方案如实施,道路交叉口通行能力将有明显提升,平均行车延误将得以有效降低,信号控制在不需要执勤交警手控的情况下,道路交叉口原有的滞堵现象可以基本消除。

关键词：道路交叉口信号控制清空绿信时长交通工程

利用浮动车GPS轨迹识别与提取城市道路交叉口

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测绘通报 2021年第9期 59-63页

作者：孟秋宇宋子昂王金葛志金北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京100124 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

道路交叉口作为道路交汇的枢纽,是路网的重要组成部分,也是最重要的基础地理信息数据之一。浮动车GPS数据具有易获取、低成本和数据量大等优点,但工作同时伴随不少噪点。为了降低噪点对交叉口提取过程的影响,提高计算效率,本文运用KNN... 详细信息

道路交叉口作为道路交汇的枢纽,是路网的重要组成部分,也是最重要的基础地理信息数据之一。浮动车GPS数据具有易获取、低成本和数据量大等优点,但工作同时伴随不少噪点。为了降低噪点对交叉口提取过程的影响,提高计算效率,本文运用KNN算法建立空间索引;计算向量夹角,判定道路出入口,粗筛取交叉口附近点;分别采用K-means算法、DBSCAN算法和层次算法进行聚类分析,进一步确定交叉口位置。最后以成都某区域浮动车GPS数据为例,提取道路交叉口并进行了对比分析,进一步表明本文方法可以服务于智能交通研究与应用。

关键词：道路交叉口浮动车GPS数据聚类分析向量夹角空间索引

道路交叉口拓扑不一致性的描述、表达、探测及处理

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长沙理工大学学报（自然科学版） 2018年第1期15卷 49-56页

作者：周凯赵彬彬刘泉菲王安长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 公路地质灾变预警空间信息技术湖南省工程实验室长沙理工大学湖南长沙410114

为了消除道路交叉口的拓扑不一致性,首先基于拓扑关系模型对道路交叉口不一致性进行了分类、描述和表达,然后顾及道路交叉口的结构特征,通过分析交叉口处道路结点及其他结构之间的拓扑关系,提出了一种基于结构化拓扑关系描述的道路交叉... 详细信息

为了消除道路交叉口的拓扑不一致性,首先基于拓扑关系模型对道路交叉口不一致性进行了分类、描述和表达,然后顾及道路交叉口的结构特征,通过分析交叉口处道路结点及其他结构之间的拓扑关系,提出了一种基于结构化拓扑关系描述的道路交叉口不一致性探测处理方法,最后采用VS 2008与ArcEngine组件进行编程实现了本研究方法。研究结果表明,该方法可准确探测处理交叉口处临近道路结点不重合、交点过头或不及等拓扑不一致性问题。

关键词：道路交叉口结构描述拓扑关系不一致性缓冲区弧长法

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道路交叉口冲突仿真分析

中国安全科学学报 2009年第5期19卷 32-37页

作者：周嗣恩李克平孙剑董升同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海200092

针对基于事故的安全评价在数量、周期、均值、随机性等方面以及基于现场冲突观测识别在主观性、可靠性、成本、指标全面性等方面存在的问题,提出基于冲突仿真的交叉口安全预评价分析方法:研究利用安全间接分析(SSAM)模型分析冲突的基本... 详细信息

针对基于事故的安全评价在数量、周期、均值、随机性等方面以及基于现场冲突观测识别在主观性、可靠性、成本、指标全面性等方面存在的问题,提出基于冲突仿真的交叉口安全预评价分析方法:研究利用安全间接分析(SSAM)模型分析冲突的基本原理和冲突时间(TTC)、遭遇时间(PET)等分析指标的计算方法;以及利用VISSIM仿真软件进行冲突仿真分析应注意的策略。以邢台市某道路交叉口安全改善方案为例,进行改善前后冲突仿真的比较分析。研究结果表明,改善后在通行效率显著提升的同时,交叉、追尾、车道变换冲突的数量均显著减少,TTC值有所增加,说明改善后安全程度有所提升。笔者提出的方法和案例应用为道路交叉口改善措施的安全预评价提供了一种分析途径和有益借鉴。

关键词：道路交叉口冲突仿真交通安全预评价安全间接分析模型(SSAM)

城乡结合部道路交叉口多目标信号配时优化模型

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系统仿真学报 2020年第4期32卷 709-717页

作者：张小雨邵春福北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044

随着我国城镇化进程的加快,城乡结合部道路交通问题日益显著。为提高城乡结合部道路交叉口的交通运行效率、环境效益和交通安全,提出信号配时多目标优化方法,综合考虑延误、通行能力、停车次数、车辆尾气排放等因素构建模型,运用遗传算... 详细信息

随着我国城镇化进程的加快,城乡结合部道路交通问题日益显著。为提高城乡结合部道路交叉口的交通运行效率、环境效益和交通安全,提出信号配时多目标优化方法,综合考虑延误、通行能力、停车次数、车辆尾气排放等因素构建模型,运用遗传算法进行求解。以某典型交叉口为例进行分析,给出改进设计方案并进行交通仿真评价。研究结果表明,通过多目标信号配时优化可以缓解城乡结合部道路交叉口交通拥堵和污染物排放的问题,具有较好的交通信号控制效果。

关键词：城乡结合部道路交叉口信号配时车辆排放多目标优化

道路交叉口全生命周期信息管理系统建设与应用——以深圳市为例

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