多自主车辆队列控制技术研究

发布时间：2020-04-14 06:04

【摘要】：随着机动车保有量日益增加,交通拥堵、交通事故及能源环境的矛盾进一步被激化,作为解决此矛盾的重要手段之一,智能交通系统的研究日益迫切,而自主车队系统作为该系统的重要子系统,其目的是通过传感、通信以及控制技术使多自主车辆以车队的形式在普通或专用车道中行驶,从而大幅提高交通系统中的车流量和安全性。自主车队在行驶中不可避免地会受到道路环境中其他交通参与者如汽车、非机动车、行人等外部干扰,同时也必须考虑到车队内部成员车辆故障等内部干扰情况。受到外界干扰时需要自主车辆准确预测动态障碍物的运动轨迹,并且通过控制策略避开潜在的碰撞危险。同时在队列成员增减时需要保证新队列可以正常行驶。针对上述问题,本文基于分向、分车道的道路环境,进行了多自主车队列控制技术研究,具体研究内容包括以下几个方面:1)环境感知及控制器设计:首先从激光传感器数据中提取环境中障碍物物理特征信息,接着从视觉传感器数据中获取所跟随的领航者角度信息,最后对两种传感器的信息进行融合。并针对跟随车辆和领航车辆之间是否存在通信的问题,分别基于李雅普诺夫稳定性分析和模糊控制器对通信正常和无通信两种情况进行控制器设计。2)周围车辆轨迹预测与避撞:在分向、分车道的道路环境中,针对道路环境中动态车辆运动轨迹难以准确预测的问题,提出了两种不同驾驶行为下的运动轨迹预测方法。并结合自主车队控制器提出了基于模糊控制的多自主车辆队列避撞策略。3)基于不同触发事件的队列重构策略:针对现实情况中的车队成员可能增减的问题,对导致成员增减的事件进行分类,并提出不同类型触发事件下的多自主车辆队列队形重构的控制策略。
【图文】：

自主车辆,自主车,研究成果,研究者

图１．１自主车队的应用ｍ逡逑研究者在将机器人领域的研究成果用于自主车辆领域时，必须要考虑其“车逡逑辆”方面的特性。文献［７］在考虑自主车辆避障时，未考虑自主车辆的避障过程是逡逑否会影响周围车辆，若自主车辆避障过程中运动状态变化过快，可能会威胁到周逡逑围其他车辆，同时在道路环境中自主车辆应在运动过程中遵守交通规则。文献［８］逡逑在车间通信正常的情况下，通过李雅普诺夫稳定性分析设计了自主车队列跟随控逡逑制器，但并未对其通信中断的情况进行分析，若无其他控制策略，一旦队列中的逡逑部分车辆通信回路故障，很可能发生交通事故。逡逑随着自主车队研究方向的深入以及传感器技术、通信技术等高新技术的迅猛逡逑发展，搭建智能公路系统从而实现自主车队以队列形式行驶成为当今自主车队研逡逑宄的新方向。我国在智能交通方向研宄起步较晚，而我国又是世界第二大汽车消逡逑费国，在车辆保有量迅速增加的今天，如何解决交通事故、环境污染、能源浪费逡逑等问题己成为研宄的当务之急，因此开展自主车队列控制技术研宄是非常有必要逡逑的。逡逑１．２自主驾驶车辆国内外研究现状逡逑

特斯拉,福特,豆荚,公司

（ａ）逦（ｂ）逡逑图１．２邋（ａ）豆荚无人车，（ｂ）邋Ｗａｙｍｏ无人车［７２］逡逑进入了邋２１世纪，谷歌公司招募了斯坦福大学和基梅隆大学在内的大量无人逡逑驾驶研究团队的骨干成员，其中不乏Ｃｈｒｉｓ邋Ｕｒｍｓｏｎ、Ｓｅｂａｓｔｉａｎ邋Ｔｈｕｎ等当时就已逡逑走在技术最前沿的“巨人”，并结合三维激光雷达、毫米波雷达和相机等传感器逡逑为无人车构建了实时环境模型。图１．２邋（ａ）、（ｂ）分别是豆荚和Ｗａｙｍｏ无人车，逡逑谷歌公司在其车顶配备了自主研发的三维激光雷达。截止至２０１７年底，，谷歌无逡逑人车测试行驶里程数已超３２０万千米，也是测试环境最接近人类实际驾驶环境的逡逑无人车［１Ｇ］。但谷歌公司测试的无人车只能在已行驶过或是建图完毕的场景中，同逡逑时其控制策略过于保守
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U495

【参考文献】