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面向智能交通的复杂场景无人车路口调度策略研究
| 论文题名： | 面向智能交通的复杂场景无人车路口调度策略研究 |
| 关键词： | 无人驾驶;路口调度;车辆控制;多车道 |
| 摘要： | 随着工业化和城市化的快速发展，预计会有越来越多的车辆进入道路交通系统，随之而来的是交通拥堵、事故频繁和环境污染等一系列的问题。近年来车联网技术快速发展，2020年也被公认为无人驾驶技术的元年，随着大量资本与研发力量的注入，无人驾驶技术被给予厚望来解决未来智能交通系统中可能面临的一系列难题。 十字路口作为不同车辆轨迹在多条道路的汇合之处，虽然在道路中的占比很小，但是它们通常成为道路交通系统运输的瓶颈，同时由于其特有的车辆密集、环境复杂多变的特点，也给无人驾驶技术带来了巨大的挑战。因此，无人车的路口调度也成为了近年来无人驾驶领域研究的热点，在设计路口调度系统时，不仅要保证调度的安全性，还要充分发挥无人车的优势，尽可能地提高调度系统的效率。然而目前现有的无人车路口调度的研究工作主要集中在最基础的单车道路口场景下，调度模型的吞吐量还存在很大的提升空间，并且关于动态无人车路口调度的研究也相对较少。 本文从车辆的控制角度出发，针对于无人车在复杂的十字路口区域调度问题，提出了多种安全高效的无人车十字路口调度方案。首先基于无人车通过路口的轨迹，建立了基于五碰撞集的固定轨迹路口调度模型，基于该路口模型，分别提出了静态单车道、多车道路口调度策略，然后基于路口车辆动态到达的时变特性，分别提出了基于五碰撞集的时域和空间域两种动态路口调度策略。此外，为了进一步提高路口的吞吐量，最大程度地利用路口内的空间资源，本文还提出了一种新颖的基于二自由度自行车模型的非固定轨迹无人车路口调度方案。 针对于上述的调度策略进行了仿真验证，仿真结果表明静态场景下本文所提出的路口调度策略在保证安全的前提下，在调度吞吐量、算法复杂度和模型可扩展性方面均有较大的优势。在动态场景下本文所提出的调度策略可以在保证安全和系统稳定的前提下实现车辆的高效调度，并且验证了所提出的空间域算法可以十分逼近路口调度的理论最优解。非固定轨迹路口调度策略不仅适用于各种复杂的多车道路口场景，并且相比于固定轨迹的调度方案可以缩短约8.8%的调度时间，进一步提高了调度系统的吞吐量。 |
| 作者： | 刘昌昊 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 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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