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复杂通信拓扑环境下网联车辆交通流建模与实验
| 论文题名： | 复杂通信拓扑环境下网联车辆交通流建模与实验 |
| 关键词： | 智能网联车;跟驰模型;通信拓扑;交通流建模;稳定性分析 |
| 摘要： | 信息通信技术的迅猛发展，推动汽车行业进入了向智能化和网联化转型升级的时代，智能网联汽车已成为各大汽车企业和国家抢占人工智能领域的制高点。智能网联汽车由于可以提高行车安全和降低能耗，被纳入《交通强国建设纲要》的重要研究方向。然而，如何对智能网联车辆组成的交通流进行系统的分析，以科学的方法指导和管理交通系统，是一个值得探究的课题。因此，本文通过理论与实践相结合的方法，从理论分析与真车实验两方面揭示了网联车辆交通流的动态特性，从而为交通管理和决策提供科学的理论和实验依据。论文主要工作包括： 1.针对复杂通信环境下网联车辆通信拓扑表征不明确的问题，结合图论和概率论提出了一种网联车辆之间通信拓扑结构的表征方法 首先，针对复杂交通环境下网联车辆通信连接情况的不同给出相应的场景描述。其次，通过通信信号强度和通信状态变量，结合概率论，使用通信概率函数对不同连接方式下的网联车辆间的信息交互进行刻画。最后，结合图论根据网联车辆之间的信息交互的不同给出不同通信拓扑结构下车辆连接情况的表征方法。在此基础上，对三种固定拓扑以及它们之间的切换拓扑进行了分析。 2.考虑异质通信延时和通信拓扑结构变化，提出了一种包含异质延时和不同通信拓扑的车辆跟驰模型 首先，基于拓扑特征，提出了一种包含异质延时和不同通信拓扑的车辆跟驰模型。其次，利用Lyapunov-Krasovskii方法给出了所提模型的收敛性条件。最后，利用Matlab仿真对交通流模型稳态、动态特性进行仿真，验证模型在平滑性、响应性和摄动抑制方面的有效性。数值仿真表明，通信拓扑的切换过程会对交通流的平滑性造成破坏，延时会损害车辆跟驰模型的动态性能。同时，位置信息的延时对交通流动态性能的影响略大于速度信息的延时。此外，关于车头间距的演化仿真分析表明，所提模型在不同时延的不同通信拓扑下具有消除交通流扰动影响的能力。此外，随着时间延迟的减少，走走停停的交通现象将得到明显的抑制。 3.基于C-V2X通信技术搭建了一套网联车实验平台，验证所提模型的有效性 本实验平台主要装备了高精度差分GPS用于采集本车的位置信息；MK6C-EVK通信模块用于实现网联车辆之间的数据交互；嵌入式E9开发板主要用于数据的管理与处理。通过搭建网联车辆实验平台，开展相关的交通流模型实验验证，采集数据，分析实验结果，进一步揭示网联车辆的运行规律，从而验证交通流特性。实验结果表明，车辆在启动阶段、运行阶段和停止阶段中的变化曲线能够有效地刻画交通流模型的动态性能，从而验证所提交通流模型的有效性。 |
| 作者： | 陈邦傑 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李永福 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆邮电大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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