基于多目标优化的智能车辆换道轨迹规划

为提高智能车辆换道轨迹规划的拟人性和实时性,提出了安全、舒适、节能等多目标协同优化的换道轨迹规划算法,该轨迹规划方法的适应性取决于车辆换道时间、纵横向速度及加速度等关键变量的约束条件;基于车辆运动学和动力学理论,分析了动态未知环境下车辆换道安全区域,建立了六次多项式车辆理想换道轨迹模型,并运用遗传算法-BP神经网络理论对换道终止时刻及目标位置进行预测,得到了复杂场景下车辆换道轨迹簇;分析了基于可行解空间的车辆换道安全性、舒适性、经济性等性能评价函数,构建了多性能目标协同优化目标函数和约束条件,运用鲸鱼优化算法对换道轨迹簇进行优化,实现多性能目标协同的智能车辆换道轨迹最优规划;为进一步验证多目标优化轨迹规划算法的准确性,运用L3级智能车辆测试平台对结构化道路场景下多目标优化换道轨迹规划算法进行了试验验证。仿真和试验结果表明:提出的轨迹规划算法在满足各项约束的情况下可成功实现平稳、安全换道,并且与传统驾驶人换道相比,换道过程的安全性、舒适性及多目标综合性能分别提升了5.1%、3.3%和1.7%,有效提升了动态环境下智能车辆换道轨迹规划的拟人性。      

基于联合仿真的平行泊车控制策略

为了提高泊车效率和安全性,提出了平行泊车控制策略,包括车位识别、路径规划和路径跟踪.在满足路径约束的条件下,利用等速偏移和三角函数叠加曲线进行泊车路径规划,基于模型预测控制算法进行泊车路径跟踪控制.搭建Prescan和Simulink联合仿真模型,进行车位识别和泊车过程仿真验证.结果表明:该策略可实现车位识别,并自主完...     

站内有车影响下的公交车自主停靠轨迹规划方法

针对公共交通环境下公交车的自动安全停靠问题,考虑与站台几何结构拟合度、站台内有车影响以及行驶连续性等安全约束条件,采用非线性约束优化函数计算连续曲率的进站轨迹,构建了公交车自主停靠轨迹规划模型,分别利用Sigmoid函数、三次样条插值、反正切函数及改进的反正切函数对公交车受前车制约下的停靠轨迹进行仿真分析.?实验结果显...     

公交车辆合理配置的模糊随机机会约束规划模型

为城市合理配置一定数量且车型合理的公交车,不但可满足不同居民对交通工具的不同需求,而且可避免因车辆的空驶而导致的能源及道路资源的浪费．文章提出了一个公交车辆合理配置的混合机会约束规划模型,该模型以日载客容量最大为目标函数,同时考虑资金约束、道路资源约束及带有模糊随机参数的乘客需求约束,并引入了求解该模型的遗传算法。通过算例求解,说明了该模型及算法的合理性。     

一体式车辆避撞轨迹规划与跟踪控制

为提升复杂交通环境中智能车辆的避撞能力,将路径规划、速度规划及跟踪控制整合为一个优化问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)的一体式车辆避撞轨迹规划和跟踪控制方法。首先,分析实际交通环境中的避撞场景,将智能车辆的避撞控制问题转化为多约束优化问题;其次, 搭建7DOF(七自由度)车辆动力学模型和复合滑移工况的UniTire轮胎模型设计MPC控制器;再次,针对变速控制问题中传统基于时域预测模型的MPC控制方法无法在预测时域中实现车辆空间和位姿约束的问题,设计了基于空间域预测模型的MPC控制器;最后,基于Matlab和CarSim联合仿真平台设计了不同避撞场景验证所提方法,并与现有基于恒速假设的一体式避撞控制方法进行对比。仿真结果表明：所提方法能够充分发挥车辆的机动性能,解决现有一体式控制方法在 复杂环境中避撞失败的问题,并保证避撞过程稳定和轨迹平滑。     

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作为智能交通的重要组成部分,智能车辆旨在辅助或取代驾驶员进行车辆驾驶,以减少交通事故,提高交通系统效率. 本文针对半结构化道路下基于视觉导航智能车辆的路径规划和车辆控制问题进行了研究试验. 首先采用局部逆透视变换方法将存在无穷视野的智能车辆成像系统转换为真实世界坐标表示;然后利用深度优先搜索算法搜索当前道路环境下所有可行路径,依据无碰撞约束条件设定行驶轨迹;以预设轨迹的行驶时间和视觉图像信息作为输入,设计分级模糊控制器进行车辆横向控制;最后给出场地试验结果. 试验表明,本文路径规划和车辆控制算法有效稳定,实现了校园环境下障碍物躲避、路径规划和车辆自主行驶的设计功能.     

基于EKF的自动泊车系统位姿估计算法设计

利用车辆2个后轮轮速信号和方向盘转角信号,基于扩展卡尔曼滤波技术设计一种车辆位姿估计算法,并在veDYNA中仿真试验。仿真结果表明,算法的估计精度比较理想,可满足泊车系统对自身车辆定位的需求。以定位精度2 cm（1σ）的GPS信号为参考,实车试验结果表明,位置估计误差控制在3%以内,此精度的估计结果可以为泊车系统提供车辆定位信息,为增强泊车安全性奠定基础。     

有交通条件约束与软时间窗约束的配送配载模型算法研究

由于配送中客户的时间窗限制和车辆在运行过程中的交通条件约束,给配送中心的运营调度工作增加了新的难题,为此建立了在该约束条件下的车辆配送配载模型。通过在路径选择时考虑交通条件约束、在建立目标函数时以阈值的形式引入时间窗约束,对原始模型进行了拓展．并构造了该问题的遗传算法。     

基于有效路形的车辆振动模型

为了更加有效地分析车辆与路面突起的接触过程,将轮胎简化为刚性圆环,对现有有效路形的定义进行了改进,将有效路形从原有的轮心轨迹转换为轮胎最低点的轨迹,推导了有效路形的一般求解方程,建立了以有效路形作为路面激励输入的2自由度车辆振动模型,并进行了车辆平顺性仿真及试验验证。分析结果表明:以有效路形作为路面输入的仿真结果与实车道路试验结果有着良好的一致性,以有效路形为路面输入时,车轴加速度平均相对误差为5.17%,车身加速度平均相对误差为1.71%;以实际路形为路面输入时,车轴加速度平均相对误差为12.93%,车身加速度平均相对误差为28.48%。     

有交通条件约束与软时间窗约束的配送配载模型算法研究

由于配送中客户的时间窗限制和车辆在运行过程中的交通条件约束，给配送中心的运营调度工作增加了新的难题，为此建立了在该约束条件下的车辆配送配载模型。通过在路径选择时考虑交通条件约束、在建立目标函数时以阈值的形式引入时间窗约束，对原始模型进行了拓展，并构造了该问题的遗传算法。     

计及安全性与舒适性的智能车辆换道轨迹规划研究

针对当前智能车辆在换道过程中的安全性以及乘员舒适性问题,本文提出一种基于风险场评估轨迹的二次筛选方法。首先,在Frenet坐标系下,将车辆运动解耦为横向和纵向两个维度,基于五次多项式生成所有横向d-t曲线簇和纵向s-t曲线簇;其次,由车辆的动力学特性和三圆碰撞模型设计轨迹初筛评价函数,选取合格轨迹作为候选轨迹;最后,参考人工势场理论的思想,引入行车过程中风险场的概念,根据换道效率,换道风险值和横、纵向冲击度建立总损失函数评价候选轨迹以进行二次筛选,选取最佳轨迹并完成可视化。为检验算法的可行性,通过搭建双车道的道路环境,设计障碍车不同速度和加速度的多场景进行弯道换道的仿真验证。研究结果表明,本文所提算法能够满足换道的安全性和舒适性需求。同时,在正常换道场景下,乘员在换道过程的97.5%时间处于舒适状态,在紧急避障场景下也能达到平衡安全性与舒适性的目标。     

基于车辆轨迹重构的信号交叉口延误提取研究

通过信号交叉口设置的监控设施，获取停车线前f 辆车的相关信息，以其为分析数据源，重构车辆运行轨迹，提取信号交叉口的延误参数. 对于轨迹重构中车辆运行时减速、停车、启动，以及恢复正常行驶速度等关键时间点的确定方法为：借助前f 辆车的停车时间信息和车辆到达概率分布函数，确定后续车辆的停车时间；结合车辆减速过程满足的双曲正弦函数，确定经历排队车辆的减速时间点；以前f 辆车的启动时间为输入，借助饱和车头时距，计算车辆启动时间点；根据车辆加速满足的匀变加速过程，确定车辆恢复正常行驶速度的时间点. 最后，通过实际车辆轨迹数据验证了该方法的精度.     

现代无轨列车横摆稳定控制策略

为改善现代无轨列车车体横摆稳定性和路径跟踪性能较差的问题，基于拉格朗日方程建立车辆动力学模型，分析了液压杆刚度对车辆转向性能的影响；为解决方程中含有未知约束力，导致其定量关系无法求解的问题，以横摆角速度误差和轨迹跟踪误差为优化目标，采用遗传算法离线优化了刚度参数，并利用函数插值方法在线预测，得到了不同车速、不同前轮转角下的最优液压杆刚度；为提高车辆轨迹跟踪性能，将横摆角速度跟踪误差与轨迹跟踪误差作为评价车辆横摆稳定性的标准，定义了车辆行驶过程中各个轴的侧向误差与航向角误差，基于滑模控制(SMC)算法设计了车辆横摆运动控制器，计算了期望横摆角速度，并进行了稳定性证明和稳态误差分析；由比例积分(PI)控制器计算分配到各个驱动轴的车体横摆力矩，并在U型弯路径上进行了仿真与试验。研究结果表明：车辆稳态转向时，液压杆刚度与车速、前轮转角直接相关，且在任何情况下，连接模块前部液压杆刚度一定大于后部液压杆刚度，车速在22 km·h^-1左右时最优液压杆刚度最小；车速大于22 km·h^-1时，速度越大，最优液压杆刚度越大，且前部液压杆刚度变化率明显大于后部；车...     

求解客户需求动态变化的车辆路径规划方法

对于集货过程中客户需求随时间变化的动态车辆路径规划问题,按时间段划分为一系列车辆已驶离中心车场的静态车辆路径问题,引入虚拟任务点与相关约束方法,将其进一步等价转化为普通的静态车辆路径问题,使用适用于静态问题的算法对其进行求解。应用此车辆路径规划方法,以改进的节约法为静态算法,对于客户数为20的动态路径规划问题进行求解,得到重新优化路径所用的时间为0.49s,说明这种规划方法可行。     

基于换道轨迹规划模型的车道级行程时间估计方法研究

在车联网环境下,为满足精细化的车辆诱导需求,提出基于换道轨迹规划模型的车道级行程时间估计方法。建立路网基础道路拓扑模型,对所构建的路网模型进行Link划分,并利用改进的5次多项式模型对车辆行驶轨迹进行描述,构建车辆在不同路段Link间行驶的换道轨迹规划模型;整合车辆在路段各个Link单元的行车轨迹与行程时间,实现车道级行程时间估计;选取单向4车道的城市道路为仿真算例,建立VISSIM仿真模型,验证本文模型性能。仿真结果表明,在不同的车辆行驶速度条件下,相比于传统行程时间估计方法,本文提出的改进5次多项式换道轨迹规划模型能够精确地得到车辆最短行程时间下的行车轨迹,实现车道级行程时间的准确估计。     

基于改进遗传算法的出租车共乘线路规划研究

常规出租车运行模式效率低,增加了城市的拥堵. 针对兰州市出租车搭载率低和行驶路线规划不合理等问题,设计一种以最高搭载率、最短行驶距离为目标的函数,考虑出租车的容量限制、车辆行驶距离限制及上下车人数约束等问题的共乘模式. 建立基于改进遗传算法的出租车共乘线路规划模型. 通过采用锦标赛选择策略、站点片段交叉设计和站点监督式变异等操作对模型进行求解. 最后用兰州市出租车历史轨迹数据进行实验分析,结果表明,运用设计的出租车线路规划模型及改进的遗传算法,能够快速地得到优化路径,实现多辆出租车的规划路径满足最高搭载率及最短距离的要求.     

基于改进遗传算法的出租车共乘线路规划研究

常规出租车运行模式效率低,增加了城市的拥堵. 针对兰州市出租车搭载率低和行驶路线规划不合理等问题,设计一种以最高搭载率、最短行驶距离为目标的函数,考虑出租车的容量限制、车辆行驶距离限制及上下车人数约束等问题的共乘模式. 建立基于改进遗传算法的出租车共乘线路规划模型. 通过采用锦标赛选择策略、站点片段交叉设计和站点监督式变异等操作对模型进行求解. 最后用兰州市出租车历史轨迹数据进行实验分析,结果表明,运用设计的出租车线路规划模型及改进的遗传算法,能够快速地得到优化路径,实现多辆出租车的规划路径满足最高搭载率及最短距离的要求.     

层次分析法在泊车诱导中的应用

通过层次分析法分析涉及停车场运营的泊车路径规划、上下层泊位选取、泊车效率、历史泊车时问等因素对？白位经济性的贡献程度,做出各种诱导费用方案并通过线性加权计算。比较结果后做出选择,以达到该类自动化立体停车库的运营成本最低,在路径规划计算上引入Lee算法,进行最短路径求解。     

面向实时交通信息提取的车辆轨迹数据挖掘

车辆行驶轨迹是驾驶人员主观意愿和道路客观约束条件综合作用的结果,从海量车辆轨迹中可以挖掘出道路的实时交通信息为智能交通服务．通过建立轨迹约束模型用以量化各约束因子,基于线性参照系统的数据预处理以加快检索速度和降低轨迹的不确定性,基于移动目标主体相似性和移动轨迹时空相似性的数据选取降低了数据库搜索次数提高发掘准确度,分别针对道路交叉口和一般路段进行数据挖掘,提取实时的道路交通信息．研究结果和实验结果表明,这个挖掘算法可以有效地提取道路实时路况信息．     

考虑轨迹相似度的综合客运枢纽出租车合乘方法研究

针对综合客运枢纽出租车停靠点乘客滞留问题，提出一种考虑轨迹相似度的枢纽出租车合乘模型. 以车辆数最小与总里程最短为目标，基于包围面积的轨迹相似度指标在形态上约束合乘后车辆的行驶轨迹. 设计两阶段算法求解此NP-hard 问题，第1 阶段利用kmedoids 方法对乘客需求聚类，第2 阶段设计蚁群算法求解得到乘客匹配方案及合乘行驶路径. 实测数据实验证明：该方法能较好优化车辆数和总里程，减少乘客等待时间；轨迹相似性度量约束能有效提高合乘后路径的JAC值，满足乘客希望合乘路径与原始路径差异最小化的心理.