基于双层协同架构的高速公路车辆合流决策与规划方法

以自动驾驶车辆群体为研究对象,针对高速公路合流区易产生交通流紊乱这一问题开展研究。首先,提出了公路合流决策与规划的双层协同架构,架构上层采取基于分组的协作式策略,即将车头时距小于设定阈值的车辆组成车辆队列,将其看作一辆特殊的自动驾驶车辆,再进行最优通行次序求解。其次,结合车辆合流实例验证决策的有效性,并利用数值分析对基于枚举法和基于FIFO的通行次序决策方法进行对比分析。架构下层考虑车车通信延迟的多智能体一致性理论,对合流后的多车系统进行间距和速度的一致性控制。实例验证表明,分布式一致性控制算法可以实现车辆队列系统的协同控制。最后,利用真实合流区车辆轨迹数据,利用组队协同控制算法,进行仿真验证试验。试验结果表明,双层协同架构下的决策与规划方法不仅可以实现近似全局最优,同时对提升自动驾驶车辆合流的安全性、提高交通流效率具有显著的作用。