面向预约的状态驱动无人车控制与调度研究

摘要

随着多维感知、智能驾驶、移动通信等技术的发展进步，智能化的无人车辆已逐步成为现实，并在智能交通系统中发挥着重要作用。目前无人车的自主行驶技术日趋成熟，而基于 V2V、V2I等通信技术的多车自主协同问题正成为智能交通领域的研究热点。本文依托国家自然科学基金课题、法中博士后科学与应用基金博士后研究课题等，结合未来智能交通系统中的多异构无人车协同场景，研究并提出了面向集中式协作的优先级调度算法，以保证系统中高优先级车辆的通过效率。
　　本文首先对交通系统中的基本对象进行了分析建模，并在分析无人车运动的时空域特征基础上，定义了 V2I消息类型和通信机制，建立了无人车动作状态模型和支持消息预约及优先级调度的数学模型；其次，将物理环境与无人车运动特性相结合，设计了面向预约的无人车集中式调度机制；在深入分析高优先级无人车的直接、间接阻塞原理之后，提出了基于时间窗口的全局延迟时间评估方法，进而设计了基于继承的无人车优先级动态管理机制；面向单临界区、多临界区等不同场景研究并设计了基于优先级继承的多无人车调度算法。最后，基于Windows平台开发了模拟仿真软件，实现了论文所研究并设计的模型、机制和算法，以支持对研究工作的实验验证及评估。
　　实验结果表明，本文所设计的交通对象模型可以有效刻画复杂交通环境并支持异构无人车协作机制的研究；所提出的调度算法较现有基于到达时间或队列长度等的调度方法而言，均可有效降低高优先级车辆的延迟时间，满足交通系统对多异构无人车的调度需求。总体上，本文研究工作对智能交通领域的多车协同等相关研究具有实际意义和参考价值。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2问题提出及研究现状分析

1.3 主要工作

1.4 组织架构

第二章 基本交通对象模型及消息定义

2.1 交通环境对象建模

2.2无人车运动模型扩展

2.3时空域中的V2I交互过程设计

2.4 V2I协同消息定义

2.5 本章小结

第三章 单临界区优先级调度算法

3.1 单临界区场景下的问题分析

3.2车辆阻塞与延迟时间计算

3.3 ssPriorFIFO优先级调度算法设计

3.4本章小结

第四章 多临界区优先级调度算法

4.1 多临界区的场景描述及分析

4.2无人车的多临界区时空域

4.3 msPriorFIFO优先级算法设计

4.4本章小结

第五章 算法实现、仿真及性能评价

5.1现有仿真技术分析

5.2 PriorTraffic仿真软件设计

5.3典型场景验证与分析

5.4 ssPriorFIFO算法结果分析

5.5 msPriorFIFO算法结果分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2展望

参考文献

附录A硕士期间发表文章

附录B硕士期间获得的软件著作权

附录C硕士期间参加课题

致谢

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