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面向建筑群的网联自动驾驶车辆协同换道方法研究
| 论文题名： | 面向建筑群的网联自动驾驶车辆协同换道方法研究 |
| 关键词： | 网联自动驾驶车辆;协同换道;主动避撞;最优控制;建筑群 |
| 摘要： | 智慧城市的发展以及城区建筑的高密化，使建筑群间交通基础设施更加薄弱。在面向建筑群的道路体系中，网联自动驾驶车辆的研究与推广在缓解交通拥堵、促进驾驶安全、减少燃料排放、建设智慧城市等方面具有重要价值。随着网联自动驾驶车辆不断向更高层级跃迁，车辆间的协同控制仍存在不足，多车协同换道仍存在着继续提升的潜力。本文针对多车协同换道存在约束条件多、安全性差、舒适性低、协作能力受限等问题，聚焦于建筑群间直行道路及十字路口两种场景，以网联自动驾驶车辆为研究对象，提出两车协同换道博弈方法、多车协同换道动态优化方法和无信号灯十字路口多车协同换道通行最优控制方法，以提高多车协同换道的质量与能力。本文的主要工作包括以下三方面： （1）针对两车协同换道存在舒适性低、换道频繁等问题，并考虑现有方法主要从安全性及通行效率方面对交通流状态进行分析，缺乏对交通可持续发展的研究，本文提出一种舒适安全的换道方法。所提方法主要包括单车期望换道和两车协同换道：首先，在传统换道激励模型的速度收益函数中引入舒适性收益，建立换道总收益优化模型，进行单车换道可行性判断；其次，针对网联自动驾驶车辆换道决策之间可能存在冲突的问题，采用双矩阵法构建基于博弈论的两车协同换道方法；最后，选取多类评价指标对所提方法进行有效性验证。 （2）针对多车协同换道存在约束条件复杂、求解质量不高等问题，本文提出一种稳定高效换道方法。首先，根据车辆运动学模型、避撞约束及安全行驶约束条件，引入时间成本函数，构建稳定高效的多车协同换道优化模型；其次，利用已有移动检测算法，分析交通流场景，探索一种约束自适应方法，以简化问题求解模型；最后，分别对不同交通流的车辆换道引入优化求解方法，并进行仿真验证，结果表明该方法能够呈现出较高质量的协同运动行为。 （3）针对高复杂高动态的无信号灯路口多车协同换道问题，本文提出一种优化控制方法，对多车协同换道问题进行探究。首先，对受周边建筑遮挡的十字路口进行潜在碰撞概率估计；其次，结合周边建筑分布情况，根据潜在概率估计，分析各类约束条件，引入时间成本函数，建立分段式优化控制模型；最后，通过优化算法对所提模型分别求解，实现复杂但有秩序的路口通行行为。 |
| 作者： | 孙曼曼 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈珍萍;陈宏庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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