智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同控制技術(shù)（第2版）課件 第12、13章 智能網(wǎng)聯(lián)汽車主動安全控制技術(shù)、混行車隊通信拓?fù)浼败囬g距策略

智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同控制技術(shù)第2版“十四五”時期國家重點出版物出版專項規(guī)劃項目新基建核心技術(shù)與融合應(yīng)用叢書智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)系列第12章智能網(wǎng)聯(lián)汽車主動安全控制技術(shù)12.1車輛主動安全控制系統(tǒng)概述12.2傳統(tǒng)避撞模型缺陷分析12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制12.6仿真驗證第12章智能網(wǎng)聯(lián)汽車主動安全控制技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車以隊列行駛時的車距，小于非隊列行駛時的車距，因此，如果控制系統(tǒng)操作不當(dāng)，會增大碰撞事故發(fā)生概率，給車輛行駛造成新的安全隱患。為了隊列行駛安全性，當(dāng)實際隊列行駛的車距小于制動距離時，需要通過隊列中的其他車輛協(xié)同操作來輔助完成避撞的動作，保證車輛隊列安全行駛。12.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車主動安全控制技術(shù)（1）車輛避撞（CA）系統(tǒng)●CA系統(tǒng)通過先進(jìn)的傳感器技術(shù)（雷達(dá)、超聲波等測距傳感器）檢測車輛前方障礙物的距離信息和前方車輛的距離、速度信息，控制車輛遇到緊急情況時自動制動?！裼捎跍y距傳感器種類繁多、不同傳感器測距誤差較大的缺點，所以很難形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，于是CA系統(tǒng)也受到了行業(yè)的質(zhì)疑。（2）車輛協(xié)同避撞（CCA）系統(tǒng)●無線網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)了車輛避撞系統(tǒng)的機(jī)制，從而升級為基于無線通信的行CA系統(tǒng)?！裼泻芏鄡?yōu)越之處，車輛可以獲取更多有益于建立控制模型的信息，避撞功能不再依靠加裝各種各樣的傳感器來實現(xiàn)。12.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車主動安全控制技術(shù)從控制實現(xiàn)方式來說，避撞模型主要包括兩種：車輛縱向控制模型和車輛橫向控制模型●當(dāng)車速控制和縱向加速度作為主要的控制對象時，車輛縱向控制是主要的控制方式?！駲M向控制是通過獲取車車之間的車速和車距信息、道路寬度信息來控制換道和超車時的方向盤角度來避免事故。本章主要考慮的場景為平直的縱向公路，所以主要分析車輛縱向避撞控制。12.2傳統(tǒng)避撞模型缺陷分析傳統(tǒng)協(xié)同避撞方法大多基于車車通信獲取信息來建立避撞模型，通過控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成避撞控制。下面進(jìn)行分析。安全車距前后兩輛車車速保持一致時，需要制動距離12.2傳統(tǒng)避撞模型缺陷分析為保證安全，后車必須可在安全車距范圍內(nèi)可以將車速減到與前車一致，即公式聯(lián)立得解為12.2傳統(tǒng)避撞模型缺陷分析保持安全車距行駛下，前后車速不一致可能造成依靠一輛車的制動無法解決的碰撞事故，利用最大制動減速度來制動也無法在安全車距內(nèi)將車速減到零。這證明了傳統(tǒng)避撞控制方法應(yīng)用在車輛隊列控制中存在缺陷。針對上述缺陷，利用車輛隊列行駛控制的整體優(yōu)勢，當(dāng)一輛車制動無法解決問題時，需要其他正常行駛的車輛主動配合來確保整體隊列的行駛安全性?；谶@一思路，本章引入新的協(xié)同主動避撞的概念——協(xié)同主動避撞（CACA）系統(tǒng)。12.2傳統(tǒng)避撞模型缺陷分析協(xié)同主動避撞（CACA）系統(tǒng)：基于車車通信模式的新型避撞控制方法。協(xié)同主動避撞（CACA）系統(tǒng)，可以通過車車之間信息的交互避免碰撞事故的發(fā)生，協(xié)同主動避撞控制必須在車車通信的環(huán)境下才可以應(yīng)用。CACA系統(tǒng)是CCA系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，可以彌補(bǔ)CCA系統(tǒng)的缺陷，充分利用無線通信的資源來協(xié)同控制保證車輛隊列運行的安全性。具體實現(xiàn)方式上，多車之間協(xié)同完成安全車距保持，實際是把各個車輛的車距協(xié)同分配——引出交通規(guī)劃學(xué)科中的非線性規(guī)劃問題。12.2傳統(tǒng)避撞模型缺陷分析12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題對信息判斷分析準(zhǔn)確，才能很好地保證車輛安全行駛?，F(xiàn)實遇到的很多優(yōu)化問題，經(jīng)常是非線性約束條件下的優(yōu)化問題，稱為非線性規(guī)劃問題，解決這類問題的方法稱為非線性規(guī)劃方法。12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題非線性規(guī)劃●運籌學(xué)理論的一個重要分支；●一個求解目標(biāo)函數(shù)極值問題的的元實函數(shù)；●受一組等式或不等式約束條件的限制。目標(biāo)函數(shù)和約束條件至少有一個是非線性函數(shù)。非線性規(guī)劃為系統(tǒng)管理和優(yōu)化提供了一種有效的分析方法。12.3.1非線性規(guī)劃函數(shù)12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題非線性規(guī)劃問題數(shù)學(xué)表達(dá)簡化為12.3.1非線性規(guī)劃函數(shù)12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題本章采用適合計算機(jī)處理器求解的迭代法。（1）非線性規(guī)劃函數(shù)凹凸性分析線性規(guī)劃最優(yōu)解——通常在可行域的頂點。非線性規(guī)劃最優(yōu)解——因為最優(yōu)解可能是可行域內(nèi)的任意點，所以需要首先判斷函數(shù)的凹凸性，然后求出最優(yōu)解在可行解集合內(nèi)的位置。f（x）為定義在R上的凸函數(shù)，滿足以下不等式：12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題根據(jù)式（12-6）非線性規(guī)劃函數(shù)定義，有12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題凸規(guī)劃在可行域內(nèi)存在最優(yōu)解，并且其全局最優(yōu)解與局部最優(yōu)解相等。優(yōu)化問題需要求出唯一解，當(dāng)凸規(guī)劃存在唯一解時，說明目標(biāo)函數(shù)f（x）是嚴(yán)格凸函數(shù)，并存在最優(yōu)解，此時凸規(guī)劃的最優(yōu)解即為唯一解。12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題（2）基本迭代法求解非線性規(guī)劃問題12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題NP模型常用迭代法求其最優(yōu)解。迭代規(guī)則：具體計算：12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題求解NP函數(shù)的基本迭代方法步驟：12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.3避撞過程中交通資源非線性規(guī)劃問題12.3.2非線性規(guī)劃求解方法12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型為避免車輛隊列中第n輛車條件不滿足避撞條件而造成追尾，需要前方車輛加速行駛一段時間來滿足第n輛車的避撞條件，完成行進(jìn)間車車協(xié)同避撞控制?！刂品绞綖閰f(xié)同主動避撞12.4.1加速度非線性規(guī)劃模型非線性規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.1加速度非線性規(guī)劃模型CACA模型，約束條件：（1）最大加速度值約束條件（2）縱向車速范圍約束條件12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.1加速度非線性規(guī)劃模型（3）后車車距約束條件12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.1加速度非線性規(guī)劃模型約束條件的意義：對車距的計算有個預(yù)期值。即，如果按分配的加速度加速的話，需要滿足在控制器執(zhí)行時間后車距要大于等于零?；诜蔷€性規(guī)劃的加速度分配模型：12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.1加速度非線性規(guī)劃模型12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.2非線性規(guī)劃求解條件目標(biāo)函數(shù)是非線性的非凸函數(shù)，應(yīng)用迭代法求解該目標(biāo)函數(shù)時需先驗證其解的存在性。可行性解的集合滿足車速限制條件和車距限制條件這兩個限制條件下解的存在性。12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.2非線性規(guī)劃求解條件為了滿足車速限制條件，有那么式（12-23）的根應(yīng)該等于0，即整理得12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.2非線性規(guī)劃求解條件上式的解分兩種條件討論：【條件1】存在滿足車距限制條件下的唯一解。式（12-23）在條件1情況下的可行解不為空，存在最優(yōu)解。12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.2非線性規(guī)劃求解條件【條件2】存在解不滿足車速限制條件，會發(fā)生碰撞事故。條件2下不存在一個可行解。12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.2非線性規(guī)劃求解條件1號車的分配加速度模型總結(jié)：12.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同主動避撞模型12.4.2非線性規(guī)劃求解條件結(jié)論證明：12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制定義一個避撞預(yù)測周期時間T，來保證1號車的分配加速度模型在執(zhí)行加速避撞時不影響2號車的安全性，使2號車在速度不變的條件下保證車距在安全車距范圍，滿足下式：1號車執(zhí)行分配加速度完成協(xié)同避撞，與2號車的車距不滿足約束條件（兩車最小安全車距行駛）：●2車需要協(xié)同1號車執(zhí)行加速避撞控制；●2號車加速行駛距離最小化，避免安全事故轉(zhuǎn)移給下一輛車。12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制2號車分配加速度模型總結(jié)：●滿足條件1，即則2號車分配加速度非線性規(guī)劃函數(shù)為12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制●滿足條件2，即1號車為避免碰撞而加速，造成碰撞事故轉(zhuǎn)移到1號車和2號車，不滿足避撞控制的前提條件。分配加速度模型無效，控制器不執(zhí)行操作。12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制n輛車的情況：n－1號車與n號車車距不滿足n－1號車的加速條件，條件為需要n號車同時進(jìn)行協(xié)同加速。12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制n號車分配加速度模型：●滿足條件1，即則非線性規(guī)劃函數(shù)為12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制●滿足條件2，即同樣的，分配加速度模型無效，控制器不執(zhí)行操作。12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制時刻T上式成立，需要通過給定的計算的分配加速度模型。整個計算分配加速度過程可以擴(kuò)展到整個具有車車通信的車輛隊列。12.5協(xié)同主動避撞模型應(yīng)用于車輛隊列控制分配加速度過程會在滿足下列條件時停止：這個結(jié)論說明，加速度分配過程會一直循環(huán)判斷，直到n號車加速避撞的同時不影響的n+1號車的安全車距，或者是n號車已經(jīng)是通信系統(tǒng)可以檢測到的最遠(yuǎn)車輛或前面已經(jīng)沒有其他加速的車輛，模型運算停止，車輛隊列分配加速度過程結(jié)束。在分配加速度模型在車輛隊列中運行結(jié)束并求出加速度控制量后，得到分配加速度值會反饋給控制單元來執(zhí)行避撞控制。在下一個控制周期，即t+△t，模型會判斷隊列中是否仍存在有安全隱患的車輛，如此循環(huán)以上過程，直至避撞過程結(jié)束。12.5協(xié)同主動避撞模型

應(yīng)用于車輛隊列控制。12.6仿真驗證在仿真驗證中，為方便對不同的相似模型進(jìn)行比較，定義如下：●傳統(tǒng)避撞模型為單車（1-vehicle）模型；●只有兩車參與協(xié)同主動避撞的模型為兩車（2-vehicle）模型；●n輛車同時參與協(xié)同主動避撞的模型為多車（n-vehicle）模型。12.6仿真驗證比較單車模型和兩車模型的仿真結(jié)果。仿真環(huán)境：●兩臺具有車車通信的車輛在高速公路上同向行駛；●0號和1號車的初始速度分別為距40m/s和13m/s；●兩車的初始車距為40m;●因路面摩擦系數(shù)，最大制動減速度值只能小于等于。0號車執(zhí)行大于

的制動減速度時才能避免碰撞，這意味著只依靠0號車緊急制動無法避免追尾事故的發(fā)生。12.6.1兩車協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證圖12-3a、c：兩車車距為零時，0號車速＞1號車速；

追尾事故發(fā)生在2.4s。圖12-3b、d：1號車在1～2s加速；0號車按最大制動減速度，減速到2.9s；3s時，0號和1號車的相對速度已經(jīng)等于零；

最后，兩車同以15m/s車速在高速公路上勻速行駛。圖12-3e：單車模型情況下，兩車軌跡在2.4s交叉，發(fā)生追尾。圖12-3f：兩車模型情況下，兩車軌跡在3s開始平行，不追尾。12.6.1兩車協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證12.6.1兩車協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證12.6.1兩車協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證圖12-4：單車模型情況下，2.4s時車距變?yōu)?，發(fā)生追尾。兩車模型情況下，3s時車距減到為3m并保持穩(wěn)定，不追尾。圖12-5：12.6.1兩車協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證12.6.1兩車協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證12.6.2車輛隊列協(xié)同主動避撞以3輛車隊列仿真n輛車的協(xié)同主動避撞模型：●初始狀態(tài)0號、1號和2號車的初速度分別為40m/s、13m/s和14m/s，車距分別為40m和10m?！?號和2號車的車距不滿足分配加速度條件，不允許1號車加速，這就意味著0號和1號車之間不可避免地發(fā)生追尾事故，需要2號車配合加速完成避撞。12.6仿真驗證12.6.2車輛隊列協(xié)同主動避撞兩車模型仿真：●仿真開始時，0號車按最大制動減速度執(zhí)行緊急制動，同時1號車在2s時速度達(dá)到15m/s，但2號車維持14m/s的速度勻速行駛；●在5.2s時3輛車發(fā)生追尾。多車模型仿真：●2號車加速參與避撞，2號車從1.5s加速到2.7s，同時1號車從1s加速到2.5s；●1號和2號車開始加速時刻間隔0.5s，同時2號車分配的加速度和執(zhí)行時間小于1號車的，說明分配加速度會隨隊列中車輛增多而逐漸減小，并最終趨近于零；●3.4s后，3輛車保持相等的車速15m/s勻速行駛；●5s后，3輛車的軌跡保持平行，車距均不為零，不會發(fā)生碰撞事故。12.6仿真驗證12.6.2車輛隊列協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證12.6.2車輛隊列協(xié)同主動避撞12.6仿真驗證12.6.2車輛隊列協(xié)同主動避撞兩車模型：碰撞事故在5.2s發(fā)生，1號和2號車兩車的車距變?yōu)榱?。多車模型?和2號車的車距會維持在10m，同時0號和1號車的車距維持在2m，不會發(fā)生追尾碰撞事故。12.6仿真驗證12.6.2車輛隊列協(xié)同主動避撞CarSim軟件3D仿真，可以更顯著地看到兩車模型和多車模型執(zhí)行下的車隊運行效果：兩車模型控制下會發(fā)生追尾碰撞事故，多車模型控制下沒有發(fā)生追尾碰撞事故。。第13章混行車隊通信拓?fù)浼败囬g距策略13.1混行車隊研究現(xiàn)狀分析13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法13.3混行車隊規(guī)模計算方法13.4車隊通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13.5車間距策略第13章混行車隊通信拓?fù)浼败囬g距策略本章主要研究V2X通信環(huán)境下多車道混行車隊系統(tǒng)建模：●首先，定義混行車隊，基于車輛換道特性確立道路區(qū)域劃分方法，減少了車輛換道行為對編隊控制的干擾；●然后，基于車輛行程時間和交通信號配時建立混行車隊規(guī)模計算方法，明確后續(xù)編隊的車隊數(shù)和車隊長度，分析混行車隊協(xié)同控制流程；●最后，基于混行車輛通信特點和駕駛特性，分析車隊通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和車間距策略。13.1混行車隊研究現(xiàn)狀分析●目前，關(guān)于混行車輛的研究主要集中于交通流特性分析、不同滲透率下影響效果仿真，以及混行車輛協(xié)同換道、跟馳控制等方面，聚焦于兩種不同類型車輛的混合控制，然而對于三種不同類型車輛的混行研究較少。此外，對于混行車輛編隊控制的研究更少。●本章研究一種將MPC集成到混合車輛編隊中的控制方法，并保證隊列穩(wěn)定性，以及車間距、速度和加速度的一致性。通過建立三種不同類型車輛混行的協(xié)同控制模型，保證混行車隊能夠在綠燈時間內(nèi)不停車通過交叉口且通行時間最短，并確?；煨熊囮犇軌蛟谕ㄐ女惓r安全平穩(wěn)地行駛。13.1混行車隊研究現(xiàn)狀分析●研究對象：MV、CV和CAV組成的混行車隊。●研究目標(biāo)：保證混行車隊以最優(yōu)速度和最小車間距有序通過交叉口為控制目標(biāo)，充分利用車路協(xié)同系統(tǒng)優(yōu)勢。13.1混行車隊研究現(xiàn)狀分析系統(tǒng)組成：1）道路①緩沖區(qū)②編隊區(qū)2）車輛①人工駕駛車輛（MV）②網(wǎng)聯(lián)（人工駕駛）車輛（CV）③網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛（CAV）13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法●單個交叉口為例?！窬彌_區(qū)內(nèi)車輛在滿足換道條件時即可換道，一旦進(jìn)入編隊區(qū)則禁止換道。13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法●研究兩個交叉口之間的區(qū)域?！窬彌_區(qū)和編隊區(qū)處于同一方向上，混行車輛進(jìn)入交叉口會首先通過緩沖區(qū)再進(jìn)入編隊區(qū)?！裨诰彌_區(qū)內(nèi)，由于存在左、直、右三個車道，車輛可能會出現(xiàn)并道或換道行為?！窀鶕?jù)行駛目的進(jìn)行分流，滿足換道需求?！窬庩爡^(qū)內(nèi)，結(jié)合交通信號燈控制，將同一綠燈時間能夠通過交叉口的車輛組成隊列，協(xié)同控制，動態(tài)調(diào)整隊列行駛狀態(tài)，穩(wěn)定安全地駛離交叉口?！裼肄D(zhuǎn)車輛不受交通信號燈控制，不存在紅燈滯留行為。本章主要對左轉(zhuǎn)和直行車輛進(jìn)行編隊控制。13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法本章根據(jù)車輛速度、加速度、安全距離和道路條件限制，將車輛行駛狀態(tài)主要分為編隊行駛和自由行駛兩種情形。13.2.1混行車隊協(xié)同控制流程13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法車輛從上一個交叉口進(jìn)入當(dāng)前路段，在緩沖區(qū)內(nèi)，根據(jù)自身行駛目的進(jìn)行換道，通過緩沖區(qū)后，進(jìn)入編隊區(qū)。13.2.1混行車隊協(xié)同控制流程13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法MV主要依靠駕駛?cè)艘曈X獲取信息，駕駛?cè)伺袛喈?dāng)前滿足換道條件即可產(chǎn)生換道行為；CV除了依靠視覺外，還可以借助V2X通信單元獲取周圍車輛信息和環(huán)境狀態(tài)，可與周圍車輛協(xié)同進(jìn)行換道；CAV不需要駕駛?cè)?，主要依靠攝像頭獲取視覺信息，同時借助其他先進(jìn)的傳感器設(shè)備和V2X通信單元與周圍車輛進(jìn)行信息交互，提前告知周圍車輛自身換道需求，從而調(diào)整換道行為。13.2.2多車道行駛區(qū)域內(nèi)換道場景分析13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法CAV換道常見情形：（1）CAV非限制自由換道目標(biāo)車道上沒有其他車輛干擾，可以在任意位置自由進(jìn)行換道。13.2.2多車道行駛區(qū)域內(nèi)換道場景分析13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法（2）CAV受限直接換道目標(biāo)車道的欲換道位置前后方存在其他車輛干擾。道路空間滿足換道需求，但是需要把握換道時機(jī)，不能在任意位置上換道。13.2.2多車道行駛區(qū)域內(nèi)換道場景分析13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法（3）CAV受限協(xié)同換道目標(biāo)車道欲換道位置前后方均存在其他車輛干擾，導(dǎo)致時間和空間條件均不能滿足換道需求，需要周圍車輛快速調(diào)整速度預(yù)留出換道空間，協(xié)助換道。13.2.2多車道行駛區(qū)域內(nèi)換道場景分析13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法劃分道路區(qū)域，將換道和編隊分布在不同道路區(qū)間，減少沖突點。假設(shè)車輛進(jìn)入緩沖區(qū)后以勻速狀態(tài)行駛，不存在速度突變情形，故而選擇圓弧形換道軌跡作為基礎(chǔ)模型進(jìn)行討論。13.2.3緩沖區(qū)與編隊區(qū)長度計算方法13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法時間關(guān)系滿足曲率半徑橫向位移縱向位移13.2.3緩沖區(qū)與編隊區(qū)長度計算方法13.2混行車隊多車道區(qū)域劃分及長度計算方法根據(jù)橫向位移公式得車輛換道的緩沖區(qū)長度編隊區(qū)長度13.2.3緩沖區(qū)與編隊區(qū)長度計算方法13.3混行車隊規(guī)模計算方法在城市道路上，考慮交通信號狀態(tài)的影響，有些車輛能夠在當(dāng)前綠燈下通過交叉路口，而有的車輛即使加速到最大也無法通過，必須在車道停止線前停車，等待下一周期通過。隊列應(yīng)滿足條件：①可以通過相同綠燈相位的具有相同行駛狀態(tài)的車輛組。②領(lǐng)航車必須為CAV。③單獨的CAV可視為隊列尺寸為1的單獨隊列。④不能組隊的車輛保持原始狀態(tài)行駛。⑤不同車道，多個車隊之間可通過V2V或RSU共享車輛信息。13.3混行車隊規(guī)模計算方法13.3混行車隊規(guī)模計算方法情形1

如果車輛勻速行駛且前面不存在排隊和干擾車輛，則行程時間為情形2

如果車輛不存在排隊，但存在前方車輛干擾導(dǎo)致它先減速再加速。加減速均為等速變換，行程時間為13.3混行車隊規(guī)模計算方法情形3車輛存在排隊，有

，行程時間為車輛排隊時間為車輛駛離交叉口的時間為那么，行程時間為13.3混行車隊規(guī)模計算方法情形4車輛存在排隊，有

，車輛先加速后勻速通過交叉口，則行程時間為車輛駛離交叉口的時間為那么，行程時間為13.3混行車隊規(guī)模計算方法6輛車駛?cè)虢徊婵跁r可能會出現(xiàn)的組隊情況來說明組隊規(guī)則?！?號和3號為CAV（虛線）●1號和4號為CV（點畫線）●2號和5號為MV（實線）13.3混行車隊規(guī)模計算方法●圖13-11a，4號和5號可以在當(dāng)前綠燈時間通過，但均不是CAV，不能作為領(lǐng)航車，因此不能組隊，5輛車均自由行駛。●圖13-11b，5輛車均能在當(dāng)前綠燈時間通過，且0號車為CAV，可以作為領(lǐng)航車。因此,5輛車組成一個隊列通過，即車隊規(guī)模為5?！駡D13-11c，3號車能夠作為領(lǐng)航車，與3號車同屬于一個綠燈時長內(nèi)的車輛組成一個隊列，即3～5號車組隊，車隊規(guī)模為3。13.3混行車隊規(guī)模計算方法●圖13-11d，0號車為CAV可以看成能夠在當(dāng)前綠燈時間通過、尺寸為1的單獨隊列；3～5號組成隊列2（車隊規(guī)模為3）在下一個綠燈時間通過?！駡D13-11e，2號車即使加速到最大也不能在當(dāng)前綠燈時間通過交叉口，因此不參與組隊；0～1、3～5號分別組成隊列1（規(guī)模為2）和隊列2（規(guī)模為3）在不同綠燈周期內(nèi)通過?！駡D13-11f，根據(jù)行程時間，0～2號組成隊列1（規(guī)模為3）在當(dāng)前綠燈時間通過，3～5號組成隊列2（規(guī)模為3）在下一綠燈時間通過。13.3混行車隊規(guī)模計算方法13.4車隊通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6種典型通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：●Predecessor-following結(jié)構(gòu)，跟隨車信息獲取單一，只接收前車信息；●Bidirectional結(jié)構(gòu)，相鄰兩車互相接收彼此信息；●Predecessor-leader-following結(jié)構(gòu)，領(lǐng)航車將信息傳遞給所有跟隨車，跟隨車不僅接收領(lǐng)航車的信息，而且同時接收前車信息；●Bidirectional-leader結(jié)構(gòu)，跟隨車同時接收領(lǐng)航車及相鄰前后車三種信息；●Two-predecessor-following結(jié)構(gòu)，跟隨車接收前面兩車的信息；●Two-predecessor-leader-following結(jié)構(gòu)，跟隨車接收領(lǐng)航車及前面兩車的信息。13.4.1通信正常車隊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13.4車隊通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13.4.1通信正常車隊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13.4車隊通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合考慮信息來源的多樣性、實時性、準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)處理的時效性，目前較多采用PLF（Predecessor-leader-following）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。基于PLF結(jié)構(gòu)，同時考慮混行車輛特性，建立新的混行車隊基本通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（見圖13-13）：●非網(wǎng)聯(lián)車輛，不能通過通信單元接收信息，通過雷達(dá)、攝像頭、測速等傳感器獲取車間距、行駛速度等狀態(tài)信息；●網(wǎng)聯(lián)車輛，通過網(wǎng)圖網(wǎng)獲取周圍車輛行駛狀態(tài)，通過V2I獲得交通信號配時、道路是否擁堵等環(huán)境信息，同時將信息傳送給后車；●隊列領(lǐng)航車必須為CAV，有利于接收交通信號狀態(tài)，有利于跟隨車控制。13.4.1通信正常車隊拓