一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及仿真车载自组织网络（VehicularAd-hocNetworks，VANETs)中的车 辆跟随模型的技术领域，特别是一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法。
【背景技术】
[0002] VANETs是一种特殊的移动自组织网络，对智能交通的研宄和发展具有重要的意 义。在实际的VANETs网络中，具有以下几个显著特性：
[0003] (1)节点高速移动变化，且节点的移动行为受到实际交通环境中路面设施、行人、 车辆等障碍物因素的影响；
[0004] (2)网络规模宏大，交通微观因素复杂。
[0005] (3)网络中路段之间节点的疏密情况不一。在实际场景中，城市环境下路段上的节 点密度较大，而郊外路段上的节点则较稀疏；
[0006] (4)节点的移动受道路的限制，只能在道路上移动。
[0007] 受这些特点的影响，在实际研宄VANETs的应用和网络协议的时候，对其进行性能 测试时，将面临着实地测试的不易控制、危险性大、不可再现等困难，因而对这些新应用的 性能验证主要通过模拟仿真技术来完成。
[0008] 而在模拟仿真的过程中如何更真实的对实际交通场景建模，是一个重要的课题。 在这一过程中，车辆移动行驶的建模是关键。因为在VANETs网络中，主要研宄的便是节点 (车辆）之间，节点与路边设施之间等的通信问题。
[0009] 车辆移动模型（VMM,VehicularMobileModel)指的是车辆在交通道路上行驶情 况的数学模型，包括车辆的跟驰、超车、停车、变道、加减速以及在交通规则下的移动等，该 模型能够较准确的模拟实际车辆移动情况和行驶规律。
[0010] 在当前的一些研宄成果中，SUMO(SimulationofUrbanMobility)是由德国宇航 中心研发的，一个用于仿真城市交通情况，微观且空间连续的交通仿真平台。该平台能够很 好的模拟实现交通场景。
[0011] 该平台主要实现了三个移动跟随模型：IDM移动跟随模型，Gipps移动跟随模型， Krauss移动跟随模型。
[0012] IDM移动跟随模型的设计只考虑单轨道情形，没有考虑行驶车辆的变道情况，该模 型反映的是一种绝对理想情形下的移动跟随模型，并不能模拟实际行驶过程中非理性的驾 驶行为，这是该跟随模型的缺点所在。Gipps移动跟随模型不管是在自由行驶过程还是在跟 随行驶过程，都是以行驶的绝对安全为前提来设计实现的。
[0013] Krauss移动跟随模型是在Gipps移动跟随模型的基础上改进的。Krauss跟随模 型要求车辆行驶在非常平滑的道路上时，且在减速的情况下，其对实际车辆行驶的建模会 比较接近真实的驾驶情况，在加速情况下会出现跳跃现象。
【发明内容】
[0014] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提出一种基于加速度信息 的移动跟随模型设计方法，通过跟踪前方车辆的速度变化情况，改变车辆加速或减速行驶， 使得车辆的加速或减速得以平稳进行。
[0015] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0016] 根据本发明提出的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，包括以下步 骤：
[0017] 步骤1、预先设置当前车辆行驶速度的合理边界条件；
[0018]步骤2、若当前车辆的速度Vf大于前车速度Vi，则执行步骤3 ;若Vf小于或等于Vp 则执行步骤4 ;
[0019] 步骤3、根据步骤1中的合理边界条件、当前车辆与前车的期望距离、车身的有效 长度、期望松弛时间、前车速度大小、以及减速时的最大加速度，计算当前车辆的行驶状态 为减速时的合理边界条件，从而得到减速时最大的安全行驶速度Vsafej=Vd_safe;，执行步骤5 ;
[0020] 步骤4、根据步骤1中的合理边界条件、当前车辆与前车的期望距离、车身的有效 长度、期望松弛时间、前车速度大小、以及加速时的最大加速度，计算当前车辆行驶状态为 加速时的合理边界条件，从而得到加速时最大的安全行驶速度Vsafej=Va_safe;;
【主权项】
1. 一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤1、预先设置当前车辆行驶速度的合理边界条件； 步骤2、若当前车辆的速度Vf大于前车速度V1，则执行步骤3 ;若Vf小于或等于V1，则 执行步骤4 ; 步骤3、根据步骤1中的合理边界条件、当前车辆与前车的期望距离、车身的有效长度、 期望松弛时间、前车速度大小、W及减速时的最大加速度，计算当前车辆的行驶状态为减速 时的合理边界条件，从而得到减速时最大的安全行驶速度V执行步骤5; 步骤4、根据步骤1中的合理边界条件、当前车辆与前车的期望距离、车身的有效长度、 期望松弛时间、前车速度大小、W及加速时的最大加速度，计算当前车辆行驶状态为加速时 的合理边界条件，从而得到加速时最大的安全行驶速度V
其中，g是前车与当前车的间距，gdw是驾驶员期望的车间间距，T。是车辆从当前速度 加速到最大速度Vm"的时间，T是驾驶员做出确切行为的反应时间，Vm"是驾驶员期望行驶 的最大速度，表示在加速行驶过程中的加速度大小； 执行步骤5 ; 步骤5、根据交通道路的最大限速和此时车辆的最大安全行驶速度，W及人为的反应时 间，得到当前车辆的实际行驶速度Vuai，若Vuai为0则返回步骤1，否则根据V来更新车 辆行驶速度和位置。
2. 根据权利要求1所述的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在 于，所述步骤3中，
其中，Tb表示车辆从当前速度减速到0的时间，Wv；)表示在减速行驶过程中的加速度 大小。
3. 根据权利要求1所述的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在 于，所述步骤5中更新后的行驶速度，位置分别为： Vreai(t+At) =max[0，rand[Vdes(t)-e.a，Vdes(t)]] X(t+At) =X(t) +V"al?At 其中，Vdes(t)=min[Vmax，Vf+a(V) ?At,Vsafe]，Vreai(t+At)为更新后的行驶速度，X(t+At)为更新后的位置，a(V)表示此时的加速度大小，e表示最大加速度a受环境影响 的一个影响因子，At是时间段，x(t)表示时刻t时车辆的位置。
4. 根据权利要求1所述的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在 于，所述期望距离是当前车辆在行驶过程中与前车保持的期望安全距离坑W。
5. 根据权利要求1所述的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在 于，所述期望松弛时间是在满足加速或减速的情况下，达到期望距离需的时间Tdw， 该时间由最大的加速度和驾驶员的反应时间决定。
6. 根据权利要求1所述的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在 于，所述步骤3的边界条件，具体指；根据实际的情况，车辆减速过程的最大加速度b，W及 车辆行驶的最小速度0,且b大于0。
7. 根据权利要求1所述的一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，其特征在 于，步骤4中的边界条件，具体指；根据实际的情况，车辆加速过程的最大加速度a,W及 Vm"，且a大于0。
【专利摘要】本发明公开了一种基于加速度信息的移动跟随模型设计方法，更好的模拟实际交通场景中车辆移动的跟随情况。本发明首先提出一种加速减速转换机制，根据前方车辆不同的行驶状态（加速或减速），采用不同的移动跟随模型。在此基础上，本发明进一步设计了两种跟随模型：加速跟随模型和减速跟随模型，前方车辆处于加速状态采用加速跟随模型，否则采用减速跟随模型。相比现有的跟随模型，本发明的跟随模型设计方法，解决了在仿真过程中，车辆行驶时出现的速度跳跃等现象，使得车辆的加速和减速得以平滑进行，且能有效的降低仿真的交通网络中交通拥堵的情形，提高了道路的通畅性。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104794265
【申请号】CN201510153336
【发明人】刘峰, 王云谦
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月1日