面向區(qū)域智能運輸?shù)亩嘀悄苘囕v協(xié)作研究.pdf

1、區(qū)域智能運輸系統(tǒng)是智能運輸系統(tǒng)的重要分支,為解決城市及其周邊特定區(qū)域的交通問題提供了新的解決方案。該系統(tǒng)以全自動的智能車輛為運輸工具,旨在提高運輸系統(tǒng)的效率和安全性,是未來運輸技術(shù)的新概念之一。區(qū)域智能運輸系統(tǒng)中智能車輛的協(xié)作是保證系統(tǒng)運行效率和安全的根本之所在,本文研究面向區(qū)域智能運輸?shù)闹悄苘囕v協(xié)作問題,涉及智能車輛協(xié)作的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計,及協(xié)作中的決策與控制問題。
　　 多智能車輛協(xié)作的體系結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)協(xié)作的基礎(chǔ),也是集成協(xié)作中的

2、決策與控制的框架。在對多智能車輛協(xié)作問題進行分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域智能運輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其運行特點,設(shè)計了基于多智能體協(xié)作模型的并行協(xié)作體系結(jié)構(gòu)。該協(xié)作體系結(jié)構(gòu)集成了行為協(xié)作和任務(wù)協(xié)作,能夠滿足區(qū)域智能運輸系統(tǒng)中智能車輛協(xié)作的要求。依照本文所設(shè)計協(xié)作體系結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了一個面向區(qū)域智能運輸?shù)亩嘀悄苘噮f(xié)作系統(tǒng)。
　　 區(qū)域智能運輸系統(tǒng)的運行必須保證智能車輛在途行駛的安全性及整個系統(tǒng)的運行效率,車輛的安全性及系統(tǒng)的運行效率均由智能車輛的在

3、途行為協(xié)作來保證。行為協(xié)作同時涉及智能車輛的離散狀態(tài)和連續(xù)狀態(tài),為此,本文提出了基于混合動態(tài)系統(tǒng)模型的智能車輛行為協(xié)作方法,其中車輛智能體的狀態(tài)及其行為采用混合動態(tài)系統(tǒng)模型描述。采用基于混合動態(tài)系統(tǒng)模型的行為協(xié)作方法,能完整地描述智能車輛的狀態(tài)、意圖及其決策方法,并綜合智能車輛的基本機動模式,在保證行車安全的前提下實現(xiàn)直道上的所有協(xié)作行為。該方法的有效性在多智能車協(xié)作仿真平臺及相關(guān)試驗中得到了驗證。
　　 車隊是智能車輛行為協(xié)作

4、的主要模式,車隊的控制是智能車輛行為協(xié)作必須考慮的問題。本文首先分析了典型的車輛跟隨距離準(zhǔn)則,并建立了與之對應(yīng)的智能車輛跟隨控制模型。分析了跟隨控制條件下的車隊穩(wěn)定性問題,包括車隊的局部穩(wěn)定性和全局穩(wěn)定性。以互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ),提出了基于車隊穩(wěn)定性的最優(yōu)跟隨時距及其確定方法。試驗研究結(jié)果表明,采用基于車隊穩(wěn)定性的最優(yōu)跟隨時距,可以在盡量減少車輛間距的條件下保證車隊的安全性及其穩(wěn)定性。
　　 超車是智能車輛行為協(xié)作的另一重要

5、模式,智能車輛的超車控制必需保證相關(guān)車輛的安全性及超車的快速性；另外,智能車輛的超車同時涉及決策和控制問題。為此,本文提出了基于沖突概率預(yù)估的超車控制方法,以沖突概率為超車的安全性指標(biāo),采用模型預(yù)測控制算法跟蹤安全沖突概率,將超車中涉及的決策及控制問題綜合為一個跟蹤控制問題,由此實現(xiàn)安全快速的自動超車。該超車控制方法的效能在不同配置的對比試驗中得到了驗證。
　　 區(qū)域智能運輸中的運輸任務(wù)具有分布性、動態(tài)性及隨機特性,智能車輛需要