论文总字数：27731字

摘 要

随着AI人工智能技术的发展，自动驾驶技术逐渐被推上科研的历史舞台，而自动驾驶对道路基础设施建设的影响也不可估量。本文旨在研究车辆在实时联网的情况下对道路平均车流速度、道路通行能力的影响。通过在Vissim中对车辆正常状态和联网状态时的行车延误和运行速度等进行对比，随后在Matlab中建立速度优化模型以模拟车辆联网情况下的速度优化决策，再将优化决策导入Vissim中进行实时控制，输出评估数据并与未联网状态下的情况进行比较分析，从而对道路设计速度提出建议。本课题基于Vissim交通仿真建模软件和Matlab优化工具箱进行仿真试验，利用Vissim的COM接口和Excel link进行数据传输，并借助Excel作为主控软件进行数据的显示和储存。

关键词：自动驾驶，车辆联网，仿真建模，Matlab优化工具箱

Abstract

With the development of AI artificial intelligence technology, autonomous driving technology has gradually been pushed onto the historical stage of scientific research, and the impact of autonomous driving on the construction of road infrastructure is also inestimable. The purpose of this paper is to study the effect of real-time networking on the average vehicle speed and the capacity of the road. By comparing the vehicle delay and running speed in the normal state of the vehicle and the connected state in vissim, the speed optimization model is established in matlab to simulate the speed optimization decision under the condition of the vehicle networking. Then the optimization decision is imported into vissim for real-time control, and the evaluation data are outputted and compared with those under the condition of non-network, so as to put forward some suggestions on the speed of road design. The subject is based on vissim traffic simulation modeling software and matlab optimization toolbox for simulation test, using vissim com interface and excel link for data transmission, and excel as the main control software for data display and storage.

KEY WORDS: Autonomous driving, Vehicle networking, Simulation Modeling, MATLAB Optimization Toolbox

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 方案设计 2

第二章 道路模型设计 4

2.1 建立道路模型 4

2.2 模型参数设置 5

2.3 数据采集及分析 5

2.3.1 车辆进入速度 6

2.3.2 数据采集点 6

2.3.3 节点分析 9

2.3.4 网络中的车辆 10

2.3.5 走行时间 11

2.4 小结 13

第三章 速度优化模型 15

3.1 最优速度控制策略 15

3.2 fmincon算法原理及实现 16

3.2.1 fmincon算法原理 16

3.2.2 优化模型实现 16

3.3 模型验证 18

3.3.1 案例一 18

3.3.2 案例二 20

3.4 小结 21

第四章 车联网仿真框架设计及验证 22

4.1 仿真框架设计原理 22

4.1.1 PTV VISSIM COM接口介绍 22

4.1.2 Excel link接口介绍 22

4.1.3 仿真模型设计 23

4.2 仿真框架实现 24

4.3 速度优化结果分析 26

4.3.1 数据采集点分析 26

4.3.2 走行时间分析 29

4.4 小结 31

第五章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 展望 32

致谢 33

参考文献 34

绪论

引言

城市交通需求不断增长，如何更高效便捷的出行成为交通工程师和城市规划师亟待解决的问题，自动驾驶技术的出现给城市交通带来了新的曙光，它不仅能解放驾驶者的双手，还能通过实时的定位和通讯系统做出准确的路径决策，使交通出行更为安全快捷，大大提高了交通通行率和道路利用率。

由于各方面因素的限制，自动驾驶技术还未能在城市道路上广泛普及，原因主要有如下三点。首先，与自动驾驶相关的AI人工智能技术还有很大的上升空间，在国外的很多道路试验中，还存在诸如传感器精度不够高、路径决策不够迅速、紧急情况处理方案不够科学有效等问题；其次，自动驾驶这项技术要普及，必须要有与之相适应的道路基础设施，如公共交通站点的改进，道路分合流、纵横断面的改进、道路设计速度的改进等等；第三，在当下的社会背景下，人们对自动驾驶车辆的安全性能还持着怀疑的态度，这也是这项技术广泛普及的阻碍因素之一。

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