智能车路系统中车队协作机理与状态变迁研究

随着智能车路系统体系结构的完善，相关控制、通信、传感和计算智能等技术愈来愈成熟，车队协同驾驶研究已成为智能车路系统研究中的热点。通过车队之间的协调与配合，可简化交通控制的复杂程度、减缓交通拥堵、减少排放和环境污染、增强交通安全。.本项目从探索车队协作的机理入手，以计算机仿真和沙盘模拟实验为主要实验手段，系统研究车队协作系统构成以及信息交互模式，选取车路协同环境下协作车列为研究对象，建立车路协同环境下的车队协作模型，运用仿真手段描述车队协作状态变迁过程，包括协作状态离散部分的切换与连续部分的跳变，设计基于事件驱动的车队协作算法，同时，构建车队协同行驶模拟实验系统，依靠沙盘模拟实验验证车队协作算法。.拟通过上述研究，剖析智能车路系统中车队协作机理，描述车队协作的演化过程，促进混成动态系统，多智能体系统与智能交通相关的学科交叉。为实现智能车路系统车队协同驾驶提供一定的理论与实验基础。

本项目围绕智能车路系统中车队协同驾驶的协作机理以及状态变迁问题开展了相关研究工作。项目组成员主要从探索车队协作机理入手，首先对车队协作系统进行了系统架构设计。为描述车队协作状态变迁过程，构建了基于混成自动机的车队协作算法，包括协作状态离散部分的切换与连续部分的跳变。通过建立分层的有限状态机模型，用状态迁移图的方式对车队协作策略动态变迁过程进行的描述，实现了协作过程中离散控制部分的跳变。在协作状态动态变迁策略设计的同时，进一步对智能车队纵横向耦合建模，并且对车队稳定性进行了证明。考虑到智能车辆所需要应对道路环境的复杂性，本项目还对智能车辆协作机理进行了进一步研究，通过人工势场对所处的复杂道路环境与车辆的交互关系进行描述，结合模型预测控制实现了在复杂道路环境下的智能车辆协作控制。为验证所提方法的有效性，本项目设计建立了一套半实物仿真平台，通过计算机仿真与半实物仿真相结合的方式，验证了所提出的车队协作控制算法的有效性。