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驾驶员—车辆Agent微观换道行为的建模

作　者: 韩珍
导　师: 陈锋
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 换道模型驾驶员-车辆 Agent 模糊理论路径选择
分类号: U491
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车辆换道模型是微观交通仿真的最基本模型之一。换道行为是驾驶员根据自身的驾驶特性,通过周围车辆的车速、间隙等周边环境信息的刺激以调整策略并完成自身驾驶目标的综合过程。换道行为直接影响到道路的车流量和密度,许多交通现象的产生都伴随有换道行为,换道模型构造的质量在很大程度上决定着微观交通仿真系统的可靠性。路径选择是任何一个驾驶员出行都会遇到的问题,对其进行深入研究,找到适合于局部动态路网环境下驾驶员进行路径选择所需的路径搜索算法具有应用意义。本文旨在研究并实现城市微观交通仿真系统中的微观换道模型,并进一步对驾驶员的路径选择行为进行研究。论文的主要工作如下:(1)深入研究了驾驶员的生理心理特性和车辆的动力特性,运用Agent理论对驾驶员-车辆单元进行建模,建立了驾驶员-车辆Agent(DV-Agent)混合体系结构,并描述了DV-Agent间的通信机制。(2)运用模糊理论对DV-Agent的微观换道行为进行了模糊建模,包括自由换道行为的模糊建模和强制换道行为的模糊建模。采集城市交通中换道行为的现场数据,建立了合理的仿真环境对本文所提出的模糊换道模型的有效性进行了验证。(3)进一步研究DV-Agent的动态路径选择问题。在A*算法中引入方向信息,并考虑实际的交通环境,给出了复杂动态交通环境下基于矢量夹角的局部路径搜索算法,以搜索到合理的新路径供DV-Agent进行路径选择,最后通过仿真实验来验证该算法的有效性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 微观换道行为  10-11
    1.2.2 局部路径搜索算法  11-12
  1.3 本文研究工作  12-14
第2章相关理论基础  14-25
  2.1 微观交通系统仿真及模型  14-17
    2.1.1 微观交通仿真模型  14-15
    2.1.2 微观换道模型简述  15-17
  2.2 Agent 理论  17-20
    2.2.1 Agent 的定义、性质及分类  17-18
    2.2.2 Agent 建模方法及其在微观交通仿真系统中的应用  18-19
    2.2.3 Agent 通信机制  19-20
  2.3 模糊理论  20-21
    2.3.1 模糊理论基础  20
    2.3.2 模糊控制器的设计方法  20-21
  2.4 A*算法  21-24
    2.4.1 A*算法简述  22
    2.4.2 A*算法的实现过程  22-24
  2.5 本章小节  24-25
第3章驾驶员-车辆 Agent 特性和体系结构研究  25-35
  3.1 驾驶员和车辆特性研究  25-28
    3.1.1 驾驶员特性研究  25-27
      3.1.1.1 驾驶员生理特性因素  25-27
      3.1.1.2 驾驶员心理特性因素  27
    3.1.2 车辆动力特性  27-28
  3.2 驾驶员-车辆单元的Agent 体系结构  28-34
    3.2.1 基于Agent 建模驾驶员-车辆单元  29-31
    3.2.2 驾驶员-车辆Agent 的类实现  31-32
    3.2.3 驾驶员-车辆Agent 的通信机制  32-34
  3.3 本章小节  34-35
第4章驾驶员-车辆 Agent 换道行为的模糊建模  35-52
  4.1 微观自由换道行为的模糊建模  35-40
    4.1.1 换道需求产生的模糊建模  35-38
    4.1.2 换道可行性判断的模糊建模  38-40
  4.2 强制换道行为的模糊建模  40-41
  4.3 数据采集方法的研究  41-42
  4.4 微观换道模型验证  42-51
    4.4.1 仿真实验环境  43-44
    4.4.2 实验数据  44-45
    4.4.3 仿真实验设计  45-48
    4.4.4 仿真实验及结果分析  48-51
      4.4.4.1 自由换道模型仿真实验及结果  48-49
      4.4.4.2 换道模型仿真实验及结果  49-51
  4.5 本章小节  51-52
第5章基于局部路径搜索的驾驶员-车辆 Agent 动态路径选择  52-63
  5.1 路网模型  52-53
  5.2 基于A*算法的局部路径搜索  53-59
    5.2.1 基于矢量夹角的A*算法  53-55
    5.2.2 考虑复杂动态交通情况的A*算法  55-57
    5.2.3 复杂动态交通环境下基于矢量夹角的局部路径搜索算法  57
    5.2.4 局部路径搜索算法实例  57-59
  5.3 驾驶员-车辆Agent 动态路径选择  59-62
    5.3.1 驾驶员-车辆Agent 动态路径选择行为分析  59
    5.3.2 仿真实验  59-62
  5.4 本章小节  62-63
第6章总结与展望  63-65
  6.1 工作总结  63
  6.2 下一步工作展望  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
发表论文及参与的科研工作  69

驾驶员—车辆Agent微观换道行为的建模

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