随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的提高,汽车保有量迅猛增加,高速公路交通拥堵和交通事故等问题严重制约的社会经济的发展,能源枯竭和环境污染的形势也日益严峻。为缓解上述问题,群车行驶控制技术的研究已经引起了国内外学者的广泛关注。群车行驶控制技术是以多辆汽车为控制目标,通过建立有效的协同机制和控制方法,实现车辆之间协作运动。这对于缓解交通拥堵、提高道路利用率和行车安全性都有着重要的研究意义。本文从生物仿生学角度出发,以无人操纵高度自动驾驶的智能车辆为研究对象,借鉴鱼群效应理论,研究智能车辆集群运动控制策略和多车协同行驶控制算法,并利用PreScan主动安全仿真软件和智能小车半实物仿真平台验证协同行驶机制和算法的可行性和有效性。本文的主要研究内容如下:首先,在综合分析国内外有关车辆协同行驶技术和理论方法的基础上,提出了多辆智能车仿鱼群行驶的研究思路,并进行可行性分析。介绍了鱼群效应理论,分析了单个鱼的结构模型、行为机制、底层行为的运动学模型;对鱼群的集群、觅食、逃逸等高级自组织行为进行描述,分别给出群体行为的运动学模型。然后,针对车辆行驶有序性问题,根据鱼群效应理论,提出车辆集群运动的概念;根据领航跟随思想,建立车辆集群运动规则,包括:“一字型”和菱形规则;利用滑模控制理论设计车辆集群运动控制器;利用PreScan仿真软件验证不同集群运动规则条件下车辆集群运动控制器的稳定性。接着,在分析鱼群协作运动机制的基础上,提取单个车辆的底层行为,利用滑模控制理论设计单个车辆底层行为运动控制器;建立车辆协同行驶的算法流程,并进行参数设置;利用PreScan仿真软件验证不同道路干扰因素下车辆协同行驶算法的可行性和有效性。最后,搭建以智能小车为核心的半实物仿真实验平台,并对智能小车底层行为和协同行驶算法进行验证;通过不同的路面障碍设置场景,验证了多车协同行驶算法的可行性和有效性。