智能车路系统中车队协同驾驶研究综述

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1、智能车路系统中车队协同驾驶研究综述　　车队协同驾驶本质上是一个连续动态系统和离散事件系统相结合的混成动态系统，比如车队协作策略的执行和协作模态的变迁，以下是小编搜集整理的一篇关于智能车路系统中车队协同驾驶研究的论文范文，欢迎阅读借鉴。　　车队协同驾驶，是指在兼顾道路交通安全与效率的前提下，充分利用道路条件，将若干单车组成跨车道柔性车队，使其不仅具有单车道车队速度快、间距小等特点，还能根据不同道路条件，通过车队之间的协调与合作，一方面简化交通控制与管理的复杂程度，有效减缓交通拥堵;另一方面可以减少由人为因素所致的交通事故，保证交通安全，并在此基础上节

2、约能源，减少环境污染。　　这些连续和离散的动力学行为不仅共同存在，而且相互作用。因此，车队协同驾驶过程既取决于对离散的瞬时事件的响应，又取决于对微分方程和差分方程表示的随时问变化的动力学行为的响应。这样，车队协同驾驶过程就可演化成多模态变迁下的车队协作策略执行过程。　　目前，虽然车路通信技术研究较为成熟，已应用于交通诱导和不停车收费等先进交通管理系统，但是支持车队协同驾驶的车车通信技术还处在试验阶段，而且实际道路交通环境难于为实车协同驾驶研究提供试验场地和场景。此外，考虑到车队协同驾驶系统是一个复杂的、分层的混成动态系统，其相关理论与技术仍处在不断

3、发展和完善中，利用各种相关交通仿真技术构建试验平台是非常必要的。　　因此，结合混成控制理论与半实物仿真技术，可以为车队协同驾驶混成控制研究提供有效的理论与试验基础。　　1、国内外现状分析　　目前国际上具有代表性的车路协同计划有：美国车辆和道路设施系统协调计划IntelliDrive、日本Smarts)、SAFESPOT(SmartVehiclesonSmartRoads)、COOPERS(CO-OperativeSystemsforIntelligentRoadSafety)。这些计划将综合应用信息、通信、传感网络、新一代互联网、可信计算和计算仿真

4、等领域的最新技术，实现车辆与道路设施的智能化和信息共享，在实时、可靠的全时空交通信息的基础上，结合车辆主动安全控制和道路协同控制技术，保证交通安全，提高通行效率，实现人-车-路的有效协同。由此可见，实现车路协同技术的功效和作用，关键在于开展智能车路系统中车队协同驾驶研究，其相关研究领域主要涉及车队协同驾驶系统结构、车车通信技术、车队协作策略以及相关交通仿真与试验技术等方面。　　1.1车队协同驾驶系统结构　　目前国际上车队协同驾驶系统研究主要借鉴智能车路系统体系结构(IntelligentVehicleHighsArchitecture)和混成动态系

5、统理论(HybridDynamicSystem)两方面。在智能车路系统体系结构方面，美国加州大学Berkeley分校PATH课题组于1991年提出的智能车路系统结构采用分层的结构,具体包括网络层、链接层、协调层、控制层和物理层5个部分(图1)。物理层包括车载控制器以及车辆的物理结构(发动机、油门、制动系统、转向控制系统、车载传感器等)，依靠车辆动力学特性，实现车辆的横向及纵向控制。控制层执行相应的操纵策略，指导车辆的横向及纵向控制。协调层根据车辆的位置、数目、即时活动等信息，选定相应的操纵策略，并与不同的协调层和链接层进行通信，即时更新上述信息，并

6、改变相应的操纵策略。链接层将路网划分为不同路段，根据不同路段上的车流密度、车辆起始位置、行驶长度等决定是否需要相关的车辆操纵策略，如巡航、跟随、组合与拆分、车道保持与变换等。通过无线网络，将决策的结果发送到协调层。网络层对整个路网进行管理与规划，增加路网容量，减少车辆平均出行时间，从而缓解交通拥堵。　　智能车路系统体系结构日本的Tsugaani等人通过分析车辆纵向和横向控制系统，将整个车载控制系统设计为混成动态系统.每一个车辆都有一个监督模型，用于车辆的决策与控制。对于系统的离散状态，可以通过选用合适的差分方程进行求解。　　早期的混成动态系统理论主

7、要集中在混成系统结构以及连续时间系统的混成控制器设计，由于缺乏专门的计算机分析及仿真软件，并没有引起重视。　　随着多体系统动力学方法及相关软件的发展，混成动态系统建模与仿真也逐渐得到发展。2001年，Jeon等人设计了车辆协同驾驶系统混成控制器，用于车辆组合与拆分策略.在车辆组合与拆分过程中确定安全的组合/拆分距离，通过离散事件监督控制器对其进行控制。2004年，Alain针对从匝道入口驶入主干道车辆引发的碰撞问题，设计了车辆混成控制器.该控制器由混成自动机和导入其中的连续控制定律构成，混成自动机决定车辆何时驶入驶出公路，何时组合及拆分车队等;连续

8、控制定律决定车辆行驶加速度的大小，避免与相邻车辆产生碰撞。2005年，Girard等人考虑车辆控制系统的非线性特性，在设计