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有人/无人驾驶车辆交叉口混行避撞控制策略研究
| 论文题名： | 有人/无人驾驶车辆交叉口混行避撞控制策略研究 |
| 关键词： | 无人驾驶车辆;交叉口混行;避撞控制 |
| 摘要： | 随着驾驶辅助和自动驾驶技术的发展，有人驾驶车辆和无人驾驶车辆混行的场景渐渐成为常态，研究混行环境下尤其在无信号灯管控的交叉口如何控制无人驾驶车辆以尽量避免碰撞具有深远的现实意义。传统的车辆纵向辅助系统在这样的情景中存在车辆通行效率低下的问题，针对这一痛点，本文以无人驾驶车辆作为研究对象设计了一种车辆控制策略，该控制策略在城市道路环境下可以最大限度地避免车辆发生碰撞，以保证乘员的安全，同时相较于传统纵向辅助系统可以有效提高无人驾驶车辆通过交叉口的效率。 本文首先建立了车辆的数学模型，主要包括纵向的制动过程分析和横向的动力学模型。接着利用纵向的运动学模型设计了一种基于时序的纵向控制策略，其中包含三个等级的制动策略，该策略在保证车辆不发生碰撞的同时，提高了车辆通过交叉口的效率，同时在制动时兼顾乘员的舒适性。对于该纵向控制策略无法控制车辆避免碰撞的工况，作为补充本文设计了一种转向控制策略，包含决策模块和控制器两部分。在决策模块中对两车将要发生碰撞时的相对位置进行分析，确定出碰撞可以避免时无人驾驶车辆所需的侧向位移计算公式，同时按照最小位移原则选择转向策略；根据转向决策模块的输出，利用模型预测控制的方法设计转向控制器实现车辆对期望轨迹的跟踪。最后基于Carsim车辆仿真软件中提供的丰富道路环境要素搭建无信号交叉口混行场景，同时利用软件中提供的高精度车辆模型，对所设计的无人驾驶车辆控制策略验证，仿真结果显示本文设计的控制策略能够最大程度避免车辆间发生碰撞，同时有效提高车辆通过交叉口的效率。 本文的研究有效解决了在有人/无人驾驶车辆混行的无信号交叉口环境下车辆的控制问题，通过联合纵向控制和转向控制使车辆最大限度避免碰撞的同时尽量不停车通过交叉口，有助于保障无信号灯管控交叉口行车安全和改善通行效率。 |
| 作者： | 刘畅 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 崔胜民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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