[发明专利]车联网环境下的交通流元胞自动机建模方法

摘要

本发明提出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，并结合元胞自动机建模仿真，实现对交通流的模拟，从而对交通流特性进行分析。在Nasch模型的基础上，结合车联网环境的特点，建立单车道运行规则，模拟道路运行状况；进而建立双车道模型，更真实的反应道路交通状况。本发明提出的新型方法，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。

主权项

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，其特征在于，方法如下：(1)单车道元胞自动机建模规则步骤一：加速，vn(t+1)＝min(vn(t)+1,vmax)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，vn(t+1)＝min(vn(t+1),dn+v'n+1(t+1))v'n+1(t+1)＝min(vn+1(t),vmax‑1,dn+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；dn(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，xn(t+1)＝xn(t)+vn(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:dn+vi,n+1(t)<min(vn+1,vmax)dnother+v3-i,n+1>dn+vi,n+1(t)dnback>min(v3-i,n-1+1,vmax)]]>式中dnother——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；dnback——表示该车道n车与n‑1车间的空格数；vi,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。