Longitudinal control for connected and automated vehicles in contested environments
Autores: Noei, Shirin; Parvizimosaed, Mohammadreza; Noei, Mohammadreza
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Longitudinal control for connected and automated vehicles in contested environments
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sociedad de ingenieros automotrices
Niveles de automatización de la conducción
Sistemas de conducción automatizada
Tareas de conducción dinámica
Sistemas de conducción automatizada cooperativa
Herramientas de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) define seis niveles de automatización de conducción, que van desde el Nivel 0 hasta el Nivel 5. Los sistemas de conducción automatizada realizan tareas dinámicas de conducción completas para vehículos automatizados de los Niveles 3-5. Delegar tareas dinámicas de conducción del conductor a los sistemas de conducción automatizada puede eliminar accidentes atribuidos a errores del conductor. Compartir estado, compartir intención, buscar acuerdo o compartir información prescriptiva entre los usuarios de la carretera y los vehículos dedicados a los sistemas de conducción automatizada puede mejorar aún más el rendimiento de las tareas dinámicas de conducción, la seguridad y las operaciones de tráfico. Se requiere una simulación extensa para reducir costos operativos y lograr un nivel de riesgo aceptable antes de probar sistemas de conducción automatizada cooperativa en entornos de laboratorio, pistas de prueba o carreteras públicas. Los sistemas de conducción automatizada cooperativa pueden ser simulados utilizando una herramienta de simulación de dinámica de vehículos (por ejemplo, CarMaker y CarSim) o una herramienta de microsimulación de tráfico (por ejemplo, Vissim y Aimsun). Las herramientas de simulación de dinámica de vehículos se utilizan principalmente con fines de verificación y validación a pequeña escala, mientras que las herramientas de microsimulación de tráfico se utilizan principalmente con fines de verificación a gran escala. Las herramientas de simulación de dinámica de vehículos pueden simular dinámicas longitudinales, laterales y verticales para solo unos pocos vehículos en cada escenario (por ejemplo, hasta diez vehículos en CarMaker y hasta veinte vehículos en CarSim). Las herramientas de microsimulación de tráfico convencionales pueden simular comportamientos de seguimiento de vehículos, cambio de carril y aceptación de brechas para muchos vehículos en cada escenario sin simular la cadena cinemática del vehículo. Las herramientas de simulación de dinámica de vehículos son más intensivas en cómputo pero más precisas que las herramientas de microsimulación de tráfico. Debido a limitaciones de arquitectura de software o de potencia de cómputo, las suposiciones simplificadas subyacentes a las herramientas de microsimulación de tráfico convencionales pueden haber sido un compromiso necesario hace mucho tiempo. Por lo tanto, hay una necesidad de una herramienta de simulación para optimizar la complejidad computacional y la precisión para simular muchos vehículos en cada escenario con una precisión razonable. Esta investigación propone una herramienta de microsimulación de tráfico que emplea un modelo simplificado de cadena cinemática del vehículo y un método de detección de fallas basado en modelos para simular muchos vehículos con una precisión razonable en cada paso de simulación bajo ruido y entradas desconocidas. Nuestra herramienta de microsimulación de tráfico considera características del conductor, modelo del vehículo, pendiente, condiciones del pavimento, modo de operación, vulnerabilidades de comunicación vehículo a vehículo y condiciones de tráfico para estimar variables de control longitudinales con una precisión razonable en cada paso de simulación para muchos vehículos convencionales, vehículos dedicados a sistemas de conducción automatizada y vehículos equipados con sistemas de conducción automatizada cooperativa. El modelo de seguimiento de vehículos propuesto y las funciones de control longitudinal se verifican para catorce modelos de vehículos, operando en modos manual, automatizado y cooperativo automatizado en dos horarios de conducción bajo tres magnitudes de fallas maliciosas en aceleraciones transmitidas.
Descripción
La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) define seis niveles de automatización de conducción, que van desde el Nivel 0 hasta el Nivel 5. Los sistemas de conducción automatizada realizan tareas dinámicas de conducción completas para vehículos automatizados de los Niveles 3-5. Delegar tareas dinámicas de conducción del conductor a los sistemas de conducción automatizada puede eliminar accidentes atribuidos a errores del conductor. Compartir estado, compartir intención, buscar acuerdo o compartir información prescriptiva entre los usuarios de la carretera y los vehículos dedicados a los sistemas de conducción automatizada puede mejorar aún más el rendimiento de las tareas dinámicas de conducción, la seguridad y las operaciones de tráfico. Se requiere una simulación extensa para reducir costos operativos y lograr un nivel de riesgo aceptable antes de probar sistemas de conducción automatizada cooperativa en entornos de laboratorio, pistas de prueba o carreteras públicas. Los sistemas de conducción automatizada cooperativa pueden ser simulados utilizando una herramienta de simulación de dinámica de vehículos (por ejemplo, CarMaker y CarSim) o una herramienta de microsimulación de tráfico (por ejemplo, Vissim y Aimsun). Las herramientas de simulación de dinámica de vehículos se utilizan principalmente con fines de verificación y validación a pequeña escala, mientras que las herramientas de microsimulación de tráfico se utilizan principalmente con fines de verificación a gran escala. Las herramientas de simulación de dinámica de vehículos pueden simular dinámicas longitudinales, laterales y verticales para solo unos pocos vehículos en cada escenario (por ejemplo, hasta diez vehículos en CarMaker y hasta veinte vehículos en CarSim). Las herramientas de microsimulación de tráfico convencionales pueden simular comportamientos de seguimiento de vehículos, cambio de carril y aceptación de brechas para muchos vehículos en cada escenario sin simular la cadena cinemática del vehículo. Las herramientas de simulación de dinámica de vehículos son más intensivas en cómputo pero más precisas que las herramientas de microsimulación de tráfico. Debido a limitaciones de arquitectura de software o de potencia de cómputo, las suposiciones simplificadas subyacentes a las herramientas de microsimulación de tráfico convencionales pueden haber sido un compromiso necesario hace mucho tiempo. Por lo tanto, hay una necesidad de una herramienta de simulación para optimizar la complejidad computacional y la precisión para simular muchos vehículos en cada escenario con una precisión razonable. Esta investigación propone una herramienta de microsimulación de tráfico que emplea un modelo simplificado de cadena cinemática del vehículo y un método de detección de fallas basado en modelos para simular muchos vehículos con una precisión razonable en cada paso de simulación bajo ruido y entradas desconocidas. Nuestra herramienta de microsimulación de tráfico considera características del conductor, modelo del vehículo, pendiente, condiciones del pavimento, modo de operación, vulnerabilidades de comunicación vehículo a vehículo y condiciones de tráfico para estimar variables de control longitudinales con una precisión razonable en cada paso de simulación para muchos vehículos convencionales, vehículos dedicados a sistemas de conducción automatizada y vehículos equipados con sistemas de conducción automatizada cooperativa. El modelo de seguimiento de vehículos propuesto y las funciones de control longitudinal se verifican para catorce modelos de vehículos, operando en modos manual, automatizado y cooperativo automatizado en dos horarios de conducción bajo tres magnitudes de fallas maliciosas en aceleraciones transmitidas.