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面向汽车运行工况仿真的车辆跟驰云模型研究

周洲  
【摘要】:近年来,随着经济的快速发展,我国城市汽车保有量的增加,车辆的跟驰行驶行为成为了城市道路上最常见的交通现象之一,研究相邻车辆行驶规律和跟驰理论引起了众多研究者的兴趣,先后提出了描述跟驰规律的传播模型、线性模型、非线性模型和车头安全间距模型等。跟驰模型是汽车运行仿真的基本模型之一,现有的跟驰模型无法满足汽车运行工况仿真的要求。 驾驶员在车辆跟驰过程中表现出模糊的、不确定性的行为特征,难以对驾驶员的行为进行精确的数学描述。现有跟驰模型大多是用明确的函数来描述驾驶员的行为,实际上驾驶员对前车刺激的反应不是明确的一对一关系,而是基于经验中得出的一套驾驶规则。目前尚未见到能满足车辆运行仿真要求的车辆跟驰模型,跟驰模型对驾驶员和车辆特性的研究成果可以用于行驶安全性分析、汽车运行工况的仿真以及对未来的汽车智能驾驶技术的发展等方面。 根据分析跟驰模型研究现状,为满足车辆运行仿真中进行实际跟驰条件下汽车运行工况仿真的需要,本论文把李德毅院士提出的云模型引入到跟驰模型中,表达跟驰过程中驾驶员的不确定性和非对称性驾驶行为。 本论文研究的目的是为汽车运行工况仿真提供跟车行为模型,在借鉴不确定性人工智能理论研究成果和研究国内外现有跟驰模型的一般形式基础上,把t时刻跟驰前后车相对速度、t时刻相对间距、(t+T)时刻后随车速度(T为驾驶员反应时间)、(t+T)时刻后随车加速度引入到跟驰云模型中,通过云模型进行表达,主要进行了以下几方面的工作: 1.通过前期雷达获取的跟驰数据的分析,分析了雷达测量数据的局限性,调整了试验系统,并在吉林省长春市彩宇广场南广场至绕城高速公路段进行了实车试验。建立了数据库,通过试验路段的试验数据分析了跟驰前后车相对速度、相对间距和后随车速度对后随车加速度的影响。 2.以MATLAB为平台编写了车辆跟驰数据分析程序并设计了GUI界面,并对跟驰试验数据结果有效性进行了检查和分析,根据跟驰模型的一般形式建立了计算界面。 3.提出利用车辆跟驰速度传递函数进行系统参数辨识计算跟驰过程中驾驶员的反应时间和反应强度系数的方法,并进行了结果分析。 4.利用李德毅院士提出的云变换理论,挖掘跟驰前后车相对速度、相对间距、后随车速度和后随车加速度数据中所包含的概念。借鉴实验室建立的车辆运行速度云模型,并对模型进行了调整和完善,建立了车辆跟驰云模型。 5.实现了利用Anfis训练数据得到的规则库的自动提取,减小了规则库建立的工作量。 6.以各次试验对本文建立的车辆跟驰云模型进行了验证,并对结果进行了分析。


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