Bảng điều khiển hành trình phối hợp cho hệ thống đoàn xe đồng nhất và không đồng nhất

International Journal of Automotive Technology - Tập 20 - Trang 1131-1143 - 2019
Ashraf Saleem1, Ahmed Al Maashri1, Muna A. Al-Rahbi1, Medhat Awadallah1, Hadj Bourdoucen1
1Department of Electrical and Computer Engineering, Sultan Qaboos Unievrsity, Al Khoudh, Oman

Tóm tắt

Xe tự lái đã trở thành hiện thực nhờ vào những bước đột phá trong các công nghệ như hệ thống máy tính nhúng và trí tuệ nhân tạo. Hệ thống đoàn xe tự động, có thể được áp dụng cho xe tự lái, cho phép nhóm các phương tiện thành các đoàn. Việc áp dụng công nghệ này trên các cao tốc mang lại nhiều lợi ích như cải thiện khả năng thông qua giao thông, tăng hiệu suất nhiên liệu, và giảm số vụ va chạm. Để đạt được điều đó, bài báo này đề xuất một bộ điều khiển hành trình phối hợp cho cả hệ thống đoàn xe đồng nhất và không đồng nhất. Bộ điều khiển bao gồm hai lớp điều khiển; cụ thể là lớp điều khiển giám sát đoàn xe và lớp điều khiển hành trình. Bộ điều khiển phát triển đã được xác nhận và đánh giá thông qua một loạt các kịch bản mô phỏng sâu rộng. Các kết quả cho thấy bộ điều khiển này vượt trội hơn 40% so với các đối thủ khác trong việc cải thiện khả năng tải đường. Thêm vào đó, các kết quả cũng chỉ ra rằng bộ điều khiển có khả năng xử lý các tình huống giao thông khác nhau (tức là đoàn xe đồng nhất vs. không đồng nhất) cũng như có khả năng chống chịu lỗi trước các gián đoạn như mất liên lạc giữa các phương tiện.

Từ khóa

#xe tự lái; hệ thống đoàn xe; điều khiển hành trình; khả năng tải đường; mô phỏng giao thông

Tài liệu tham khảo

Alam, A. A., Gattami, A. and Johansson, K. H. (2010). An experimental study on the fuel reduction potential of heavy duty vehicle platooning. Proc. 13th Int. IEEE Conf. Intelligent Transportation Systems (ITSC), Funchal, Portugal. Amoozadeh, M., Deng, H., Chuah, C. N., Zhang, H. M. and Ghosal, D. (2015). Platoon management with cooperative adaptive cruise control enabled by VANET. Vehicular Communications 2, 2, 110–123. Bregasi, D. (2012). Vehicle to Vehicle Communication. M. S. Thesis. Kingston University. UK. Contet, J., Gechter, F., Gruer, P. and Koukam, A. (2009). Bending virtual spring-damper: A solution to improve local platoon control. Proc. 9th Int. Conf. Computational Science, Baton Rouge, Louisiana, USA. Emmons, M. R. (2013). Effects of Communication Delay and Kinematic Variation in Vehicle Platooning. Ph. D. Dissertation. Utah State University. USA. Gao, F., Hu, X., Li, S. E., Li, K. and Sun, Q. (2018). Distributed adaptive sliding mode control of vehicular platoon with uncertain interaction topology. IEEE Trans. Industrial Electronics 65, 8, 6352–6361. Gao, F., Li, S. E., Zheng, Y. and Kum, D. (2016). Robust control of heterogeneous vehicular platoon with uncertain dynamics and communication delay. IET Intelligent Transport Systems 10, 7, 503–513. Godbole, D. N. and Lygeros, J. (1994). Longitudinal control of the lead car of a platoon. IEEE Trans. Vehicular Technology 43, 4, 1125–1135. Jia, D., Lu, K., Wang, J., Zhang, A. X. and Shen, X. (2016). Survey on platoon-based vehicular cyber-physical systems. IEEE Communications Surveys & Tutorials 18, 1, 263–283. Li, S. E., Qin, X, Zheng, Y, Wang, J., Li, K. and Zhang, H. (2019). Distributed platoon control under topologies with complex eigenvalues: Stability analysis and controller synthesis. IEEE Trans. Control Systems Technology 27, 1, 206–220. Li, T., Fu, M., Xie, L. and Zhang, J. F. (2011). Distributed consensus with limited communication data rate. IEEE Trans. Automatic Control 56, 2, 279–292. Maitia, S., Winter, S. and Kulik, L. (2017). A conceptualization of vehicle platoons and platoon operations. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 80, 1–19. Marchesini, P. and Weijermars, W (2010). The Relationship between Road Safety and Congestion on Motorways, Technical Report (R-2010-12). SWOV Institute for Road Safety Research. Maurya, A. K. and Bokare, P. S. (2012). Study of deceleration behavior of different vehicle types. Int. J. Traffic and Transport Engineering 2, 3, 253–270. Nowakowski, C., Shladover, S. E., Lu, X.-Y., Thompson, D. and Kailas, A. (2015). Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) for Truck Platooning: Operational Concept Alternatives, Technical Report, California Partners for Advanced Transportation Technology, UC Berkeley. Rajamani, R. (2012). Vehicle Dynamics and Control. 2nd edn. Springer-Verlag New York. New York, USA. Shladover, S. (1997). The gm-path platoon scenario. Intellimotion 6, 3, 2–3. Verginis, C. K., Bechlioulis, C. P., Dimarogonas, D. V. and Kyriakopoulos, K. J. (2018). Robust distributed control protocols for large vehicular platoons with prescribed transient and steady-state performance. IEEE Trans. Control Systems Technology 26, 1, 299–304. Xu, L., Wang, L. Y., Yin, G. and Zhang, H. (2013). Coordinated control and communication for enhanced safety of highway vehicle platoons. Proc. Int. Conf. Connected Vehicles and Expo (ICCVE), Las Vegas, Nevada, USA. Yu, K., Liang, Q., Yang, J. and Guo, Y (2015). Model predictive control for hybrid electric vehicle platooning using route information. Proc. Institution of Mechanical Engineers, Part D: J. Automobile Engineering 230, 9, 1273–1285. Zheng, Y, Li, S. E., Li, K., Borrelli, F. and Hedrick, J. K. (2017). Distributed model predictive control for heterogeneous vehicle platoons under unidirectional topologies. IEEE Trans. Control Systems Technology 25, 3, 899–910.