基于弹簧-质量-阻尼器的自动驾驶车辆编队逻辑
应用物理
2022-09-19 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
本文应用一种经典的基于物理的模型，在商用交通仿真软件中控制编队自动驾驶车辆（AV）。在弹簧-质量-阻尼器（SMD）模型中，每辆车被假设为一个质量块，通过弹簧和阻尼器与其前车耦合：弹簧常数和阻尼系数控制车辆之间的间距与速度跟随。模型对面向编队的通信范围及每个编队中的车辆数施加限制，以反映现实情况并避免过长的编队。SMD模型同时控制编队内与编队间的交互。模型的初步评估显示，在急减速场景下SMD模型不会引起AV间的负间距误差，从而保障安全。此外，SMD模型产生的正平均间距误差小于VISSIM内置编队模块，避免了最大吞吐量的大幅下降。针对常规高速公路段的仿真结果表明，在所提编队算法下，响应时间为0.5秒、AV市场渗透率为10%、50%和完全渗透时，最大吞吐量分别提升10%、29%和63%。还建立了主路与匝路不同交通量组合及不同AV市场渗透率下的合流段模型，以测试编队间间距策略容纳合流车辆的有效性。在主路和匝路低AV市场渗透率下，分别获得20%和4%的行程时间减少；而在较高AV市场渗透率下，主路与匝路所有交通量组合均观察到更显著的行程时间减少。
引用
@article{arxiv.2209.00174,
title = {A Spring-Mass-Damper-Based Platooning Logic for Automated Vehicles},
author = {Ardeshir Mirbakhsh and Joyoung Lee and Dejan Besenski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.00174},
year = {2022}
}