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城市交通诱导与控制系统一体化集成理论与技术研究

作　者: 杨波
导　师: 李文勇
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 车辆工程
关键词: 交通诱导交通控制一体化多智能体博弈论蚂蚁算法遗传算法
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国经济的快速发展,城市交通问题越来越严重,并已逐步成为全社会关注和讨论的重点。解决城市交通问题的传统措施已无法满足现代城市的发展要求。鉴于城市交通的复杂性和传统交通管理方法的局限性,本文运用多智能体技术、博弈论、蚂蚁算法、遗传算法等,对城市交通诱导与控制一体化集成的优化理论技术进行研究。首先,分析了国内外城市交通诱导与控制系统一体化集成的相关研究,对智能体的特征属性、结构模型以及多智能体间的协作与协调方法等进行了分析。其次,对城市交通流诱导系统(UTFGS)和城市交通控制系统(UTCS)的相关理论和技术分别进行综述,重点从交通诱导与控制一体化的时空特性、两系统之间的耦合关系、集成集合的理论基础、动态交通分配四个方面阐述了UTFGS与UTCS一体化集成的理论基础。接着,提出了基于多智能体的动态交通诱导策略,采用“分层递阶”思想,构建了包括中心Agent(决策层)、区域Agent(区域诱导层)、路段Agent(执行层)的三层动态交通诱导系统结构的框架。建立了路段Agent路径寻优模型,并根据蚂蚁寻径原理给出了路段Agent路径寻优方法。最后,通过多智能体技术将交通诱导系统和交通控制系统进行一体化集成,构建了基于多智能体系统的交通诱导与控制一体化集成框架。并应用博弈论知识,对多智能体系统的协调机制进行研究,建立了博弈模型,采用逆向归纳法获得了子博弈精炼NASH均衡,最后进行了博弈模型求解算法的分析。实例应用表明,论文提出的交通诱导与控制一体化集成理论技术能够较好地提高城市交通服务水平,对于城市交通管理实践具有指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 选题背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究概况  8-10
    1.2.1 国外研究现状  8-9
    1.2.2 国内研究现状  9-10
  1.3 研究目标与主要内容及技术路线  10-13
    1.3.1 研究目标  10-11
    1.3.2 研究主要内容  11
    1.3.3 技术路线  11-13
  1.4 本章小结  13-14
第二章多智能体技术基础  14-17
  2.1 智能体的基本概念  14-15
    2.1.1 智能体的定义  14
    2.1.2 智能体的特性  14-15
  2.2 智能Agent 的通信  15
    2.2.1 智能Agent 之间的通信方式  15
    2.2.2 智能Agent 通信语言  15
  2.3 多智能Agent 系统  15-16
    2.3.1 多智能Agent 系统定义  15
    2.3.2 多智能Agent 系统的协作与冲突消解  15-16
  2.4 多智能体技术在交通中的应用可行性分析  16
  2.5 本章小结  16-17
第三章交通诱导与控制系统一体化集成的研究基础  17-22
  3.1 城市交通流诱导系统（UTFGS）  17
  3.2 城市交通控制系统（UTCS）  17-18
  3.3 UTFGS 与UTCS 的一体化集成基础  18-21
    3.3.1 交通诱导与控制一体化的时空特性基础  18
    3.3.2 交通诱导与控制系统的关系  18-19
    3.3.3 UTFGS 与UTCS 集成结合的理论基础  19-20
    3.3.4 动态交通分配  20-21
  3.4 本章小结  21-22
第四章基于多智能体的城市交通诱导策略研究  22-39
  4.1 基于多智能体的城市交通诱导结构  22-23
  4.2 动态交通诱导策略及Agent 建模  23-29
    4.2.1 动态交通诱导策略  23
    4.2.2 动态交通诱导系统中各Agent 结构及功能  23-29
  4.3 分层递阶结构中Agent 间的协调过程  29-30
  4.4 路段Agent 动态路径寻优  30-36
    4.4.1 路段Agent 动态路径寻优模型  30-33
    4.4.2 路段Agent 动态路径寻优方法——蚁群算法  33-34
    4.4.3 基于蚂蚁寻径原理的路径选择方法  34-36
  4.5 算例分析  36-38
  4.6 本章小结  38-39
第五章基于多智能体博弈协调的交通诱导与控制一体化集成研究  39-63
  5.1 基于多智能体系统的交通诱导与控制一体化集成策略  39-41
    5.1.1 基于多智能体系统的交通诱导与控制一体化集成框架  39-40
    5.1.2 智能体之间的协调  40-41
  5.2 博弈论基础  41-43
    5.2.1 博弈的基本要素  42-43
    5.2.2 博弈的分类  43
    5.2.3 NASH 均衡  43
  5.3 多智能体博弈协调模型  43-50
    5.3.1 博弈策略分析  44-45
    5.3.2 博弈模型  45-47
    5.3.3 子博弈精炼NASH 均衡下的最优解  47-49
    5.3.4 微分动态Stackelberg 博弈模型  49-50
  5.4 基于遗传算法的博弈模型求解  50-56
    5.4.1 遗传算法介绍  50-54
    5.4.2 基于遗传算法的博弈模型求解方法  54-56
  5.5 实例应用分析  56-61
  5.6 本章小结  61-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 主要研究成果  63
  6.2 主要创新点  63-64
  6.3 研究展望  64-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
作者在攻读硕士期间主要研究成果  70

城市交通诱导与控制系统一体化集成理论与技术研究

内容摘要

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