面向交通流仿真的交通车运动行为建模研究

【摘要】随着汽车产业的迅猛发展，交通问题日渐凸显，交通问题的研究逐渐受到关注，而利用计算机仿真的交通流仿真技术由于其研究成本低、可重复性强等优点成为了交通问题研究的一项重要、有效的手段；与此同时，随着各种车载电子技术逐渐兴起，车载电子技术的开发以及驾驶员行为的研究过程中也需要比较真实的交通流仿真环境，而交通流仿真中的关键是仿真环境中车辆行为的建模。当前，在面向交通流仿真的研究中，对于交通参与车辆的研究多集中在车辆行为模型的建立，主要研究方向为车辆跟驰模型和换道模型。但无论是对车辆跟驰模型还是换道模型的研究，其实质都是对驾驶员在交通流仿真中的决策行为进行研究，鲜有对交通车辆本身的动力学以及运动学特性进行的建模研究，从而导致仿真环境中的车辆运动行为不够真实。综上所述，出于对交通流仿真研究、驾驶员行为研究以及汽车电子产品研发过程中仿真验证的需要，并考虑了当前交通流仿真系统的不足，本文对交通流仿真中交通车辆的运动行为进行了建模研究。本文建立了由车辆动力学模型和驾驶员模型组成的交通车模型,其具备自动驾驶的能力。交通车运动行为决定于车辆本身的动力学特性以及驾驶员对车辆的操纵，本文从动力学模型和驾驶员模型两个方面着手，建立了七自由度交通车动力学模型和具有方向、速度综合控制功能的驾驶员模型，并对一些关键问题进行了研究、探索。本文的主要研究内容及要点如下：1.基于仿真环境中对交通车模型的实时性要求，同时又需要兼顾模型的仿真真实性，本文建立的交通车动力学模型具有七个动力学自由度，这样在基本保证计算精度的前提下大幅提高了运算速度，模型动力学特性与Carsim模型接近，能够反映车辆的主要运动学特征，且运算速度快，实时性好。2.基于预瞄跟随理论以及PID控制方法，推导建立了具有方向控制和速度控制功能的驾驶员模型。车辆方向控制方面，整个控制过程以经典的二自由度车辆模型为参考，方向控制采用的是稳态预瞄、动态校正的方式；车辆纵向速度控制方面，提出了一种全新的分相PID控制方法，即根据车辆的当前行驶状态以及行驶要求（加速或减速）确定不同的控制相，每个控制相内采用不同的PID控制参数。经仿真验证，该驾驶员模型对于方向控制和速度控制都具有良好的控制效果。3.交通车运动特性和驾驶员操纵的不同体现到数字化仿真模型中就是交通车动力学模型和驾驶员模型参数的差异，本文选取了交通车模型中一些关键参数进行了差异化处理，满足交通车各个个体之间运动行为差异化的要求。通过本文的研究，实现了在交通流仿真中引入交通车辆的动力学特性，使其运动行为与真实车辆更加贴近，增强了交通仿真环境的真实感。本文的研究将是现有交通流仿真系统改进的第一步，对于改善现有交通流仿真系统中交通车的模拟仿真程度、增强仿真环境的真实感会有较大帮助。另外，本文建立的交通车模型应用范围广泛，一方面可以用于普通计算机环境下各种动力学仿真、交通仿真软件之中，另一方面可以用于在汽车开发和驾驶员培训等领域应用逐渐广泛的汽车驾驶模拟器当中。
【作者】张亮；
【导师】管欣；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】交通流仿真；实时性；车辆动力学；驾驶员模型；

【参考文献】
[1]王晓敏.基于语料库的国际海事公约情态动词的使用研究[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[2]程荣凯.整体叶盘型面磨削加工工艺研究[D].重庆大学,机械电子工程,2014,硕士.
[3]吴锦龙.热声耦合脉动燃烧加热炉的设计研究及应用[D].东北石油大学,石油与天然气工程（专业学位）,2013,硕士.
[4]黄珊珊.我国上市公司自愿性信息披露研究[D].北京交通大学,2012.
[5]俞方敏.大鼠中枢神经系统与自主神经系统活动的相关性研究[D].浙江大学,生物医学工程,2004,硕士.
[6]孙卫东.辽河润滑油厂橡胶油市场竞争战略研究[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[7]张惠怡.新型核壳结构抗冲改性剂的制备及应用研究[D].西北师范大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[8]马云杰.脱氮除磷体系中颗粒污泥的结构和稳定性研究[D].中国科学技术大学,环境工程,2014,硕士.
[9]丁锐.翻译项目管理在实践口译中的应用[D].天津理工大学,英语口译,2013,硕士.
[10]郑恩琪.不同分期胃癌患者组织细胞氧化应激损伤的比较[D].宁波大学,外科学,2014,硕士.
[11]张志永.我国电视娱乐节目的借鉴与创新形态研究[D].东北师范大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[12]侯向艳.Cox比例风险模型的桥估计[D].辽宁师范大学,概率论与数理统计,2012,硕士.
[13]才旦卓玛.2012年小麦白粉病菌温度敏感性和遗传多样性的相关性研究[D].青海大学,作物栽培学与耕作学,2014,硕士.
[14]潘洹洹.中石化原油进口供应链运输成本优化模型研究[D].哈尔滨理工大学,企业管理,2012,硕士.
[15]黄婷玉.新媒体政治传播功能分析[D].吉林大学,政治学理论,2013,硕士.
[16]陈远云.瑞平煤电公司可持续发展战略研究[D].河南科技大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[17]李彤.后现代服饰艺术美学观[D].天津工业大学,服装设计与工程,2004,硕士.
[18]杨铭民.新闻信息管理系统[J].现代电视技术.2005(01)
[19]董俊,束洪春,唐岚,吴琛.2010年云南电网的稳定运行与控制问题[J].电网技术,2005,10:20-24+29.
[20]王峰.基于联赢物流的第三方托运系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[21]郭向宇,魏修成,周兴元.频谱约束反褶积及应用[J].石油地球物理勘探,2001,06:55-54+53-52+51-50+24-0.
[22]常晓晶.仿生材料多巴胺对聚偏氟乙烯超滤膜改性的研究[D].哈尔滨工业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[23]连源.镁合金温静液挤压实验装置若干问题研究[D].南京理工大学,火炮、自动武器与弹药工程,2013,硕士.
[24]朱玲会.特殊教育教师工作取向及其与工作满意度的相关研究[D].辽宁师范大学,特殊教育,2011,硕士.
[25]王素丹.基于语料库的中外英语课堂学生错误及教师否定反馈语策略的对比研究[D].华南师范大学,英语语言学,2002,硕士.
[26]贾寅超.影像中的藤泽周平小说[D].中国艺术研究院,电影学,2012,硕士.
[27]王志强.聚碳酸酯表面透明耐磨涂层的研究[D].兰州大学,化学工程,2014,硕士.
[28]郑皖春.娄烨都市电影研究[D].华中师范大学,影视文学,2014,硕士.
[29]冯亚萍.咖啡因制药废水达标排放处理试验研究[D].河北科技大学,环境工程,2012,硕士.
[30]宿非凡,王瑞峰.物理量串并联关系中的数学共性[J].大学物理实验,2015,01:27-28.
[31]喻新星.纳米电极电化学还原CO_2产醇的研究[D].华中师范大学,物理化学,2013,硕士.
[32]傅予.成都ZX实业（集团）总部薪酬体系再设计研究[D].成都理工大学,企业管理,2013,硕士.
[33]张文婷.网络舆论监督与传统舆论监督的比较研究[D].渤海大学,新闻学,2013,硕士.
[34]易静.幼儿园早操音乐适配研究[D].湖南师范大学,学前教育学,2014,硕士.
[35]丁耀文.基于云技术概念的传统手工技艺信息“云”模型研究[D].陕西科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[36]田淑芳.李鸿章的社会整合与控制思想研究[D].安徽大学,社会学,2013,硕士.
[37]万智.原位智能目标生物识别拖曳式水下显微镜系统硬件设计[D].浙江大学,仪器仪表工程（专业学位）,2013,硕士.
[38]郭宸.港口集中式计件工资系统设计开发与应用[D].北京交通大学,工业工程（专业学位）,2013,硕士.
[39]李伟.谢榛诗法论研究[D].安庆师范学院,中国古代文学,2012,硕士.
[40]杨振伟.基于视觉注意和时空特征描述的烟雾检测技术研究[D].杭州电子科技大学,测试计量技术与仪器,2014,硕士.
[41]孙丽.体育锻炼对于大学生情绪化进食的影响及其作用机制[D].华中师范大学,应用心理学,2014,硕士.
[42]刘洋.1905年《申报》改版后言论特色分析[D].河北经贸大学,新闻学,2014,硕士.
[43]余云.精神分裂症患者的脑默认网络的条件Granger因果分析[D].湖南师范大学,统计学,2014,硕士.
[44]薛宗岳.氧化锌—石墨烯复合材料的制备及光响应研究[D].天津大学,2012.
[45]霍雨佳.基于核方法的非线性稀疏表示手写数字识别算法研究[D].燕山大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[46]蒋华.地方政府性债务的内部控制与风险管理研究[D].宁波大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[47]胡海清,罗碧珍,魏书精,魏书威,孙龙,罗斯生,马洪斌.小兴安岭7种典型林型林分生物量碳密度与固碳能力[J].植物生态学报,2015,02:140-158.
[48]陈澜中.我国主要出口行业人民币升值承受力研究[D].浙江工商大学,国际商务,2013,硕士.
[49]葛凤.酿酒废酵母吸附城市污水中低浓度重金属离子机理研究[D].新疆农业大学,食品科学,2012,硕士.
[50]倪立帅.天津邮轮母港与城市互动发展的评价研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2013,硕士.