车队协同驾驶混成控制研究现状与展望

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1、摘要：车队协同驾驶是车路协同技术在智能交通领域中的重要应用与示范。混成动态系统理论与半实物仿真技术已成为研究车队协同驾驶系统的重要手段。阐述了车队协同驾驶在智能车路系统中应用的可行性和优点；对近十年车队协同驾驶研究进行了回顾和综述，包括系统结构、车车通信、车队协作策略以及半实物仿真技术等4个方面；概括了车队协同驾驶混成控制系统内容与仿真手段，并给出车队协同驾驶半实物仿真结果；对车队协同驾驶混成控制研究进行了总结和展望。关键词：智能车路系统；车队；协同驾驶；混成控制；半实物仿真中图分类号：U471.15文献标文献标识码：A文献标D

2、OI：10.3969/j.issn.2095-1469.2014.01.01Abstract：Cooperativedrivingforvehicleplatoonsisoneofthecrucialapplicationstovehicleinfrastructureintegrationinintelligentvehicle-highwaysystems(IVHS).Itisveryimportanttousebothhybridcontroltheoryandhardware-in-the-loopsimulationt

3、ostudythecooperativedrivingsystem.First,thefeasibilityandadvantagesofcooperativedrivingapplicationsinIVHSareintroduced；next,studiesoncooperativedrivinginthepast10yearsarereviewedindetail,includingsystemarchitecture,vehicletovehiclecommunications(V2V),cooperativedrivi

4、ngmaneuversandthehardware-in-the-loopsimulation；then,thecontentofthevehicle-platoonhybridcontrolsystemissummarizedandsimulationresultsofthecooperativemaneuversaregivenbyusingthehardware-in-the-loopsimulator；finally,presentissuesandfuturetrendsforpracticaluseareexplor

5、ed・Keywords:intelligentvehicle-highwaysystems；vehicleplatoons；cooperativedriving；hybridcontrol；hardware-in-the-loopsimulation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

6、故，保证交通安全，并在此基础上节约能源，减少环境污染。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。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间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

7、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[l]＞日本Smartway”计划⑵、欧盟车路协同计划CVIS(CoorperativeVehicle-Inf

8、rastructureSystems)、SAFESPOT(SmartVehiclesonSmartRoads)、COOPERS(CO-OperativeSystemsforIntelligentRoadSafety)[3-5]0这些计划将综合应用信息、通信、传感