利用协作式网联自动驾驶车辆提升混合交通安全性
系统与控制
2024-06-18 v1 系统与控制
摘要
网联自动驾驶车辆（CAV）的引入被认为可以减少拥堵、增强安全性并提高交通效率。大量研究聚焦于在完全网联自动化交通中控制纯CAV队列，以及在包含人类驾驶车辆（HV）的混合交通中控制单个或多个CAV。已有研究提出了CAV巡航控制设计来稳定跟驰交通动力学，但很少有研究考虑其安全影响，特别是稳定性与安全性之间的权衡。在本文中，我们研究了如何设计CAV的协作控制策略，以在网联化和自动化不同渗透率下提升混合交通的安全性和平顺性。考虑一对CAV在HV中行驶的混合交通，我们为一对CAV设计了协作反馈控制器，通过协作以及可能利用与HV的网联来稳定交通。使用控制屏障函数（CBF）研究了CAV控制器的实时安全影响。我们构建了CBF安全约束，并在此基础上提出了安全关键控制设计，以保证CAV安全、HV安全和队列安全。我们进行了理论和数值分析，以探索CAV协作和HV网联对稳定性和安全性的影响。我们的结果表明，CAV的协作有助于稳定混合交通，同时通过安全滤波器可以保证安全性。此外，CAV与HV之间的网联提供了额外的好处：如果HV与上游CAV连接（即CAV向前看），则有助于CAV稳定上游交通；而如果HV与下游CAV连接（即CAV向后看），则该网联HV的安全性可以得到增强。
引用
@article{arxiv.2406.11508,
title = {Leveraging Cooperative Connected Automated Vehicles for Mixed Traffic Safety},
author = {Chenguang Zhao and Tamas G. Molnar and Huan Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.11508},
year = {2024}
}