面向车路协同孪生仿真测试的多尺度滤波同步方法

作     者：邱威智 上官伟 柴琳果 褚端峰 QIU Wei-zhi;SHANGGUAN Wei;CHAI Lin-guo;CHU Duan-feng

作者机构：北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFB1600600) 北京市自然科学基金-丰台轨道交通前沿研究联合基金项目(L191013) 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2022年第22卷第3期

页      码：199-209页

摘      要：为提升车路协同孪生仿真测试系统的同步性能,明确了孪生主体的运行机理,分析了影响系统同步性能的干扰因素,建立了孪生状态同步映射模型;针对孪生状态采样的时钟异步问题,设计了时钟误差估计策略,修正了孪生仿真测试系统的量测时间偏差;在此基础上,结合卡尔曼滤波原理,引入多尺度滤波器更新机制,建立了考虑同步采样误差的量测噪声模型,提出了多尺度滤波同步优化方法;最后,在搭建的孪生仿真测试原型系统中,选取NGSIM数据集的车辆轨迹开展试验。研究结果表明:在不同车辆速度条件下,提出的多尺度滤波同步优化方法能够保持良好的同步性能;在横向坐标同步方面,平均绝对误差小于1 mm,99.5%的绝对误差控制在8 mm以内;在纵向坐标同步方面,平均绝对误差小于9 mm,99.5%的绝对误差控制在38 mm以内;在速度同步方面,平均绝对误差小于2.8 cm·s^(-1),99.5%的绝对误差控制在24 cm·s^(-1)以内;在偏航角同步方面,平均绝对误差小于1.1×10^(-3)rad,99.5%的绝对误差控制在1.1×10^(-2)rad以内;与航迹推算方法相比,提出的方法能够在横向坐标、纵向坐标、速度和偏航角方面平均提升30.0%的同步精度,能够有效解决孪生主体的状态异步问题,可保障车路协同孪生仿真测试系统的实时同步与精准运行。

主 题 词：智能交通 车路协同 孪生仿真测试 同步映射 多尺度滤波 卡尔曼滤波 异步状态 

学科分类：08[工学] 082303[082303] 082302[082302] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.03.016

馆 藏 号：203113766...