交通网络中车辆速度轨迹的分布式Kuramoto自同步

本文提出一种面向交通网络中网联自动驾驶车辆的分布式同步策略。该策略将从一个交叉口行驶至下一个交叉口的车辆视为波。每个波的相位角与频率分别映射其位置与速度。目标是同步交通，使得相交的交通波在每个交叉口处相位错开。这确保了交叉口的安全协同通行。车辆通过V2X基础设施共享其相位角，并利用Kuramoto方程对这些角度进行同步——这是耦合振子自同步的经典模型。针对不同道路上车辆的相位与位置之间的映射经过设计，使得Kuramoto同步可确保交叉口的安全通行。每辆车采用约束最优控制策略，以在即将到达的交叉口处实现其期望的目标Kuramoto相位。总体成果是一个分布式交通同步算法，同时应对了传统上被独立解决的两个挑战，即：单个交叉口的穿越协调，以及相邻交叉口间交通流的调和。仿真研究凸显了该策略相较于传统交通信号配时网络在燃油消耗与交通延误时间方面的积极影响。