Un modelo de flujo de tráfico microscópico basado en la densidad y libre de carriles aplicado a vehículos aéreos no tripulados
Autores: Gharibi, Mirmojtaba; Gharibi, Zahra; Boutaba, Raouf; Waslander, Steven L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un modelo de flujo de tráfico microscópico basado en la densidad y libre de carriles aplicado a vehículos aéreos no tripulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Modelo
Flujo de tráfico
Capacidad
UAVs
Densidad
Carriles
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, introducimos un modelo microscópico de flujo de tráfico llamado Modelo de Capacidad Escalar (SCM) que se puede utilizar para estudiar la formación de tráfico en un enlace aéreo para Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV) así como para los vehículos terrestres en la carretera. Dada la trayectoria 3D de los vuelos de UAV (en contraste con la trayectoria 2D de los vehículos terrestres), la principal novedad de nuestro modelo es eliminar la noción comúnmente utilizada de carriles y reemplazarla por una noción de densidad y capacidad de flujo, pero de tal manera que los movimientos individuales de los vehículos aún puedan ser modelados. Llamamos a esto una Vista de Densidad/Capacidad (DCV) de la capacidad del enlace y cómo los vehículos la utilizan en comparación con la tradicional Vista de Un/Múltiples Carriles (OMV). Una característica interesante de este modelo es que exhibe tanto regímenes de adelantamiento como de bloqueo (análogo a múltiples carriles o un solo carril) dependiendo del parámetro escalar establecido para la capacidad. Mostramos que el modelo tiene estabilidad local (de pelotón) y estabilidad lineal asintótica. Además, realizamos simulaciones numéricas y mostramos evidencia de estabilidad no lineal. Nuestro modelo de flujo de tráfico está representado por una ecuación diferencial no lineal que transformamos en una forma lineal. Esto hace que nuestro modelo sea analíticamente resoluble en el régimen de bloqueo y analíticamente resoluble por partes en el régimen de adelantamiento. Finalmente, una ventaja clave de usar nuestro modelo en lugar de un modelo OMV para representar los vuelos de UAV es la eliminación de la restricción artificial sobre el adelantamiento a través de solo carriles adyacentes. Esto resultará en un flujo de tráfico mejorado y más realista para los UAV.
Descripción
En este trabajo, introducimos un modelo microscópico de flujo de tráfico llamado Modelo de Capacidad Escalar (SCM) que se puede utilizar para estudiar la formación de tráfico en un enlace aéreo para Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV) así como para los vehículos terrestres en la carretera. Dada la trayectoria 3D de los vuelos de UAV (en contraste con la trayectoria 2D de los vehículos terrestres), la principal novedad de nuestro modelo es eliminar la noción comúnmente utilizada de carriles y reemplazarla por una noción de densidad y capacidad de flujo, pero de tal manera que los movimientos individuales de los vehículos aún puedan ser modelados. Llamamos a esto una Vista de Densidad/Capacidad (DCV) de la capacidad del enlace y cómo los vehículos la utilizan en comparación con la tradicional Vista de Un/Múltiples Carriles (OMV). Una característica interesante de este modelo es que exhibe tanto regímenes de adelantamiento como de bloqueo (análogo a múltiples carriles o un solo carril) dependiendo del parámetro escalar establecido para la capacidad. Mostramos que el modelo tiene estabilidad local (de pelotón) y estabilidad lineal asintótica. Además, realizamos simulaciones numéricas y mostramos evidencia de estabilidad no lineal. Nuestro modelo de flujo de tráfico está representado por una ecuación diferencial no lineal que transformamos en una forma lineal. Esto hace que nuestro modelo sea analíticamente resoluble en el régimen de bloqueo y analíticamente resoluble por partes en el régimen de adelantamiento. Finalmente, una ventaja clave de usar nuestro modelo en lugar de un modelo OMV para representar los vuelos de UAV es la eliminación de la restricción artificial sobre el adelantamiento a través de solo carriles adyacentes. Esto resultará en un flujo de tráfico mejorado y más realista para los UAV.