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随着公交车辅助驾驶技术的不断发展,人类对车辆智能化水平、便捷性和安全性的要求日益增加。针对目前公交车自由停靠方式导致的泊位利用率低、公交车进出站延误以及乘客安全等问题,在公交车“一键式”自动靠站系统的基础上探索优化车辆停靠的最优路径问题。公交车自动靠站系统近年来随着自动驾驶技术的发展越来越成熟,驾驶员在进站瞬间启用自动停靠选项,公交车将根据站台环境自动完成靠站过程。论文以优化公交车自动停靠的运行轨迹为目标,采用MATLAB软件中的非线性多约束优化函数Fmincon分别利用三次样条插值、反正切函数和Sigmoid函数对港湾式站台分别从无车和有车影响两种情况下的公交车停靠轨迹进行仿真分析。
首先,查阅国内外关于公交站台的类型、公交车停靠站特性及轨迹规划方法等文献,确定研究的主体思路,以达到公交车自动停靠最优轨迹的目的。其次,为实现安全靠站还需考虑环境约束和车辆自身的约束,环境约束是对靠站过程中的障碍物进行约束分析;车辆自身约束,为了保证公交车能按照规划的路径运行,路径曲率应较小或曲率变化较慢。然后,在路径规划时还要考虑规划路径的实用性,即车辆转向角度和转向角速度对靠站路径的约束。最后,建立融合站台结构和车辆自身动力的多约束方程。通过MATLAB软件对港湾式公交站台进行仿真验证,在其他参数一致的情况下,仅在轨迹规划方法上进行改变。
通过仿真实验结果表明:在站内没有车辆的影响下,利用三种方法生成的停靠轨迹均可得到连续曲率并且满足公交车的停靠要求,可以实时规划出公交车靠站的运行轨迹。以港湾式站台结构曲线为评判标准进行对比分析得出,反正切函数规划的靠站轨迹曲线平均位差2.13远小于Sigmoid规划的轨迹曲线平均位差6.16和三次样条插值规划的轨迹曲线平均位差的3.64;在站内受车辆影响的情况下,同样采用三种方法生成满足公交车停靠的运行轨迹曲线,并且用港湾式站台的轨迹曲线与三条轨迹曲线进行对比分析选择一条更契合站台的轨迹曲线;对比分析显示,反正切函数规划的路径曲线平均位差为2.15远小于Sigmoid规划的路径曲线平均位差2.63和三次样条插值规划的路径曲线平均位差2.52。因此对站内两种情况的轨迹曲线分析表明,基于反正切函数规划的轨迹曲线与站台结构更契合,使得公交车靠站时便于乘客上下车、可靠性高、减少了进出站延误。
首先,查阅国内外关于公交站台的类型、公交车停靠站特性及轨迹规划方法等文献,确定研究的主体思路,以达到公交车自动停靠最优轨迹的目的。其次,为实现安全靠站还需考虑环境约束和车辆自身的约束,环境约束是对靠站过程中的障碍物进行约束分析;车辆自身约束,为了保证公交车能按照规划的路径运行,路径曲率应较小或曲率变化较慢。然后,在路径规划时还要考虑规划路径的实用性,即车辆转向角度和转向角速度对靠站路径的约束。最后,建立融合站台结构和车辆自身动力的多约束方程。通过MATLAB软件对港湾式公交站台进行仿真验证,在其他参数一致的情况下,仅在轨迹规划方法上进行改变。
通过仿真实验结果表明:在站内没有车辆的影响下,利用三种方法生成的停靠轨迹均可得到连续曲率并且满足公交车的停靠要求,可以实时规划出公交车靠站的运行轨迹。以港湾式站台结构曲线为评判标准进行对比分析得出,反正切函数规划的靠站轨迹曲线平均位差2.13远小于Sigmoid规划的轨迹曲线平均位差6.16和三次样条插值规划的轨迹曲线平均位差的3.64;在站内受车辆影响的情况下,同样采用三种方法生成满足公交车停靠的运行轨迹曲线,并且用港湾式站台的轨迹曲线与三条轨迹曲线进行对比分析选择一条更契合站台的轨迹曲线;对比分析显示,反正切函数规划的路径曲线平均位差为2.15远小于Sigmoid规划的路径曲线平均位差2.63和三次样条插值规划的路径曲线平均位差2.52。因此对站内两种情况的轨迹曲线分析表明,基于反正切函数规划的轨迹曲线与站台结构更契合,使得公交车靠站时便于乘客上下车、可靠性高、减少了进出站延误。