基于DEMATEL—ISM的车辆编队行进安全管理分析研究

宋平

摘要：近年来，随着车辆数量的不断增加，车辆编队行进安全管理问题逐渐引起了相关研究人员的注意。目前，车辆编队行进安全管理方面，在相关理论体系的基础上，集成DEMATEL-ISM方法构建车辆编队行进安全管理辨识模型，对安全影响因素进行综合定量分析，是一种非常有效的方案。在此基础上，本文主要研究车辆的编队行进安全控制，通过对车辆编队行进过程进行控制，保障整体行进安全以及畅通性，再者，合理的车辆编队也能够有效降低行进中的空气阻力，能够在很大程度上降低车辆能耗，节约能源，是一项十分有意义的研究课题。希望本文的论述对未来车辆编队行进安全管理方面的研究能够起到一定的借鉴意义。

关键词：DEMATEL-ISM；车辆编队；行进安全；管理分析

近年来，车辆编队行进安全的控制问题受到了更多的关注。这是由于随着全球科技和经济的发展，车辆的数量越来越多，道路系统车流量也在不断增加，出现了越来越多的交通事故、道路拥堵以及环境污染问题。另外，在特殊领域行驶环境地形复杂、可见度低，车辆编队行进安全问题更加突出。因此，对车辆编队行进的安全管理进行探讨也就显得尤为重要。

1 DEMATEL-ISM建模概述

决策与试验评价实验室分析法（Decis'ion-Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）和解释结构模型法（Interpretive Structural Modeling，ISM）是对复杂系统进行分析和决策的重要方法，关于车辆编队行进安全问题两种方法均可应用。

DEMATEL与ISM具有一定的共性，DEMATEL-ISM二者的综合集成，以ISM为中心模型、DEMATEI为辅助模型，使得ISM方法中可达矩阵R的计算过程相对简单，集成DEMATEL-ISM的车辆编队行进安全管理影响因素辨识模型建模步骤，如图1所示。

2 车辆行进安全管理影响因素总结

通过集成DEMATEL-ISM的方法体系的实际分析，可以总结出目前车辆编队行进安全管理控制的影响因素主要有：

首先，现阶段控制车队行进的方式主要有纵向横向的综合控制、横向控制和纵向控制三种，但都是控制的特定单项运动，无法实现整体控制。其次在编队控制方面，对于个体的动力学控制以及运动学控制考虑的较少。再次在编队控制设计中，没有将个体运动和整体队形有机的结合起来。最后，现阶段针对车队编队以及控制的研究，基本全是针对信息完整的情况，但是在实际中有很多不确定因素的影响，因此在后续的研究中应该主要消除不确定因素。

3 车辆控制器设计

3.1 控制器设计思路

车队的控制思路如图2所示，领队车辆的速度VF为已知，通过积分得到领队车辆的位置横坐标XF，通过求导得到领队车辆的加速度AF，并将三者作为第一个控制器的输入，控制器1将从跟随车辆1处采集到的速度v1和加速度a1与axvLLL进行运算，得到第一个控制器的输出a2。根据控制器所得到的加速度去控制跟随车辆1的速度v1和位置x1，从而很好的控制车辆1与跟随车辆之间的相对距离和相对角度。后面的车辆以此类推，最终使得整个车队在各个控制器的控制下按预期的队形前进，这种方法可以递推到N辆车，都可以达到对车队编队控制的目的，不但很好的控制队形，还能解决当今突出的交通问题。

3.2 车辆编队安全管理控制器设计

图2为基于Lyapunov控制原理的结构框图，其中给出了控制器VF和WF的表达式。整个系统将VL，WL作为输入，即领队车辆的横向速度和纵向速度已知，通过运算得到XL，YL的值，然后积分得到XL，YL的值，VF和WF为控制器，该控制器根据将所得到的的偏差e1，e2，e3作为输入，控制器根据输入的偏差进行控制，得到输出VF和WF，从而控制跟随车辆的速度，以达到跟随车辆与领队车辆之间的距离LD和相对角度φ。

结语

通过以上，对基于DEMATEL-ISM的车辆编队行进安全管理的相关問题进行了一定的论述。由于道路车辆数量越来越多，道路系统车流量也在不断增加，出现了越来越多的交通事故、交通拥堵以及环境污染等情况。再者，特殊领域内，行驶环境地形复杂、可见度低，车辆编队行进安全问题更加突出。基于此，本文主要研究了车辆的编队行进安全控制，通过对车辆编队行进过程进行控制，保障整体行进安全以及畅通性，同时达到降低车辆行进能耗及节约能源的目的，是一项十分有意义的研究课题。希望本文的论述对未来车辆编队行进安全管理方面的研究能够起到一定的借鉴意义。

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