基于V2X的协作式变道和协作式交叉口通行算法研究

作者单位：吉林大学

论文类型：硕士学位论文

摘要：国内汽车保有量不断增高给城市交通带来了许多问题，所以交通智能化是未来的一个重要发展趋势。而车联网V2X技术则可以让车辆在行驶过程中可以实时与其他车辆和设备通讯，提前对车辆做出危险提醒并且预先规划车辆的行驶路线，提升驾驶的安全性降低交通事故的发生率，同时还可以通过多车协同和车路协同的方式提升道路内车辆的通行效率。本文对国标《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准（第二阶段）》中定义的基于V2X的协作式变道算法和协作式交叉口通行算法进行了研究和开发。在协作式变道算法开发中通过分析国标对于该应用的基本定义和场景描述，将协作式变道的核心数学模型确定为了两车追及模型，模型中的主要计算内容是在不同驾驶状态下主车与远车之间的追及关系和追及时间，并且根据日常生活中普通人驾驶时的变道时间和刹车反应时间提出了一个追及时间的安全范围，最终通过判断两车之间的追及时间，确定出合适的建议驾驶行为并反馈给驾驶员。在两车追及时间的计算过程中还使用了高斯坐标转换、二维坐标系转换、方位角计算等方法计算出了需要的相关参数。协作式交叉口通行算法中主要包含两部分内容，一是提前将驶向交叉路口的车辆引导至正确的行驶车道，二是使不同车道上的车辆在无信号灯控制的交叉路口中协作通行。在第一部分中路侧设备会通过无线网络获得车辆的行驶信息，然后结合自身储存的道路信息引导该车辆行驶至正确的车道上。第二部分中算法使用了信号灯规划模型，通过在路侧设备中模拟一个信号灯的规划算法来引导车辆在无信号灯的路口安全有序的通过。在算法中路侧设备会根据每一辆车发送的行驶意图信息计算出对应的引导信息并返回给该车辆。通过仿真实验分别对这两种算法做了多次测试实验，在实验中两个算法的准确性都在百分之九十五以上，验证了所研究设计的基于V2X的协作式变道和协作式交叉口通行算法的可行性与有效性。

关键词：协作式变道，协作式交叉口通行，车辆仿真，车联网V2X