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基于时效性约束的智能车辆路口调度策略与优化
| 论文题名： | 基于时效性约束的智能车辆路口调度策略与优化 |
| 关键词： | 车联网;信息时效性;动态路口调度;媒体接入控制协议;车辆密度 |
| 摘要： | 随着人工智能时代的到来和通信技术的飞速发展，自动驾驶技术已经成为未来道路交通的必然发展趋势。然而在现有的车联网环境中，完全的自动驾驶依然无法应用于人们的日常生活中。除了提高车辆和环境感知设备的性能之外，如何实现安全高效的车辆自动驾驶，以及如何合理利用有限的通信资源，都是突破当前自动驾驶发展困境的关键。 十字路口是车联网的典型应用场景，也是实现高可靠性的自动驾驶的难点。但在路口车辆的调度控制过程中，需要一个高鲁棒性和高效率的调度系统。此外，由于道路车辆数目的与日俱增，调度系统还应具备较低的复杂度，以适应当前车联网发展的现实情况。为了处理车辆端与调度系统频繁的信息交互导致的碰撞丢包问题，该场景下的车联网通信机制需要关注车辆信息的时效性能，避免在车辆控制器存在噪声的情况下出现车辆与调度系统中断的问题，影响道路的安全稳定。 本文针对传统的调度系统计算复杂度高、信息时效性差的问题，提出了动态集中式路口调度控制方案和路口调度场景下的通信优化策略。基于车辆的动力学特性，定义了网络内的信息时效性衡量指标信息年龄。为应对车辆的动态驶入驶离以及感知和控制噪声导致的轨迹偏差，采用分段式求解方式，通过“流水线”式的线性迭代求解，降低了调度控制的复杂度。为了避免车辆状态信息无法接入信道导致车辆失控的问题，提出基于时效性的信息传输间隔优化方法，以及基于强化学习的退避机制改进算法，提高通信链路的利用率，进一步改善调度系统的鲁棒性能和调度吞吐量。 通过仿真实验验证，本文所提的动态集中式路口调度方案不仅能提升高车辆密度场景下的调度效率，还可以提高调度控制的鲁棒性。此外，与传统的调度方法相比该方案具备更低的计算复杂度。针对集中式调度场景的通信优化方案，有效提高了系统内的信息时效性和通信链路资源的利用率，进一步改善十字路口调度控制的吞吐量性能。 |
| 作者： | 于牧辰 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 张霆廷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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