[发明专利]车联网环境下的交通流元胞自动机建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车联网环境下的交通流元胞自动机建模方法。

背景技术

自二十世纪末开始我国汽车保有量进入了增长的快车道，与此同时，交通事故的发生几率也逐年增长。根据公安部交管局的统计，2010年，全国发生交通事故3906164起，同比上升35.9％。其中，由于道路交通事故引起人员伤亡的219521起，直接财产损失达到了9.3亿元。安全保障是车辆运行最基本的要求，虽然引起交通事故发生的原因是多方面的，但是车载主动安全系统的先进化和车路协同系统的实现，无可争议的能够为车辆的安全运行提供更多可靠的决策信息和路径诱导方案，提高车辆运行的安全性。车联网作为热门背景，正在蓬勃兴起；关于车联网技术的探索，是各国家及技术公司研究的关键。

现状车联网的研究，多为硬件设施如车道偏离报警、自适应巡航、前撞预警功能等车载功能或路测系统的优化与改进，而在车联网环境信息透明化情况下的车辆运行规则的界定方面的研究相对较少。

发明内容

基于以上不足，本发明提供了一种车联网环境下的交通流元胞自动机建模方法，适用于车联网环境下车辆运行规则，结合元胞自动机建模，定量与定性分析交通流三参数关系，增加了对前车速度及换道情况的预测，提高交通仿真的真实性。

本发明所采用的技术如下：一种车联网环境下的交通流元胞自动机建模方法，对道路条件作出如下界定：车辆由驾驶员控制；每个车辆元胞可以与前方进行通信，获取前车准确行驶信息，并将自身交通信息与后车进行通信；驾驶员根据获取的准确交通环境信息做出正确的判断和决策，方法如下：

(1).单车道元胞自动机建模规则

步骤一：加速，v_n(t+1)＝min(v_n(t)+1,v_max)对应于现实生活中，司机期望以最大速度行驶的特性；

步骤二：减速，

v_n(t+1)＝min(v_n(t+1),d_n+v'_n+1(t+1))

v'_n+1(t+1)＝min(v_n+1(t),v_max-1,d_n+1(t))

驾驶员为了躲避与前车相撞而采取减速措施,因车联网环境对于车速及车辆位置的透明化，使两车间最小间距变为t时刻两车间距与前车在t+1时刻的速度值之和；

式中v'_n+1(t+1)——表示前车在t+1时刻的速度预测；

d_n(t)——表示在t时刻，本车n车与前车n+1的空格数；

步骤三：随机慢化，

由于各种不确定因素(如路面状况不好，驾驶员心态不同等)造成的车辆减速,当速度小于某一阈值时，车辆不进行减速；大于某一阈值时，以一定概率采取减速措施；

式中RD——表示随机概率；

p——表示0～1间的随机数，当p＜RD时，进行随机慢化；

步骤四：位置更新，x_n(t+1)＝x_n(t)+v_n(t+1)；车辆按照调整后的速度向前行驶；

(2).双车道元胞自动机建模规则

双车道可换道模型车辆的运动过程，按照“换道-加速-减速-随机慢化-位置更新”的顺序演变，换道后车辆在各自车道上按照单车道更新规则运行

换道规则如下:

式中d_nother——表示另一车道在n车位置与此车道前车n+1车间的空格数；

d_nback——表示该车道n车与n-1车间的空格数；

v_i,n+1(t)——表示t时刻，n+1辆车在i车道的速度；

车辆按照上述规则运行更新，从而分析交通流特性。

本发明提出的方法，增加了对前车速度及换道情况的预测，能有效对交通场景中的交通流进行仿真，提高交通仿真的真实性。结果表明：采用本方法下的车联网环境下车辆具有更高的运行速度，极大地提高道路通行能力，改善交通状况。

附图说明

图1为在MATLAB环境下的系统运行界面-单车道系统运行环境图；

图2为在MATLAB环境下的系统运行界面-双车道系统运行环境图；

图3为双车道换道示意图；