Development of New Mathematical Model for the Overtaking in Two Lane Roads Using Real Data from a Driving Experiment

Development of New Mathematical Model for the Overtaking in Two Lane Roads Using Real Data from a Driving Experiment

URI: https://www.openarchives.gr/aggregator-openarchives/edm/ntua/000011-123456789_53836
RDF/XML JSON-LD

This item is provided by the institution :
National Technical University of Athens

Repository :
Digital Library of National Technical University of Athens | Dspace@NTUA

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item^*

Title

Ανάπτυξη νέου μαθηματικού προσομοιώματος για τον ελιγμό της προσπέρασης σε οδούς δύο λωρίδων κυκλοφορίας με χρήση πραγματικών δεδομένων από οδικό πείραμα (EL)

Development of New Mathematical Model for the Overtaking in Two Lane Roads Using Real Data from a Driving Experiment (EN)

Creator

Τραντάς, Νικόλαος-Παναγιώτης (EL)

Trantas, Nikolaos-Panagiotis (EN)

Contributor

ntua (EL)

Λοΐζος, Ανδρέας (EL)

Μαυρομάτης, Στέργιος (EL)

Γιαννής, Γιώργος (EL)

Loizos, Andreas (EN)

Yannis, George (EN)

Mavromatis, Stergios (EN)

Type

bachelorThesis

Thesis
Bachelor thesis (EN)

Issued

2021-09-10T09:04:12Z

2021-07-19

Year

2021 (EN)

Description

Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη ενός νέου μαθηματικού προσομοιώματος για την προτυποποίηση της τροχιάς ενός οχήματος που εκτελεί ελιγμό προσπέρασης σε οδό δύο λωρίδων κυκλοφορίας. Για την επιλογή του κατάλληλου πυρήνα αυτού του προσομοιώματος πραγματοποιήθηκε εκτενής ανασκόπηση της υπάρχουσας Βιβλιογραφίας, προκειμένου να εντοπιστούν οι πλέον καίριες έρευνες και στη συνέχεια να σκιαγραφηθούν οι συνήθεις μεθοδολογίες και να προσδιοριστούν οι υποσχόμενες ερευνητικές κατευθύνσεις. Τελικά, ως μαθηματικό προσομοίωμα επιλέχθηκε μια αλληλουχία διαδοχικών παραμετρικών τόξων κλωθοειδούς. Στη συνέχεια, διοργανώθηκε και διεξήχθη ένα οδικό πείραμα προσπεράσεων, στο οποίο οι τροχιές των οχημάτων καταγράφηκαν με την τεχνική RTK GPS. Από τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στο πείραμα κατασκευάστηκε μια βάση δεδομένων. Δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στην ορθή δόμηση της βάσης αυτής, ώστε να μπορεί να επεκταθεί μελλοντικά και να αποτελέσει σημείο αναφοράς για συναφείς επιστημονικές έρευνες. Οι τροχιές των προσπεράσεων χρησιμοποιήθηκαν για τον αριθμητικό προσδιορισμό των γεωμετρικών παραμέτρων του προτεινόμενου μαθηματικού προσομοιώματος. Η ανάλυση αυτή πραγματοποιήθηκε με τη συνδυαστική χρήση του διαγράμματος αζιμούθιων και της πολυωνυμικής παλινδρόμησης. Για την εφαρμογή της μεθόδου αυτής αναπτύχθηκε ένα αυτοματοποιημένο πρόγραμμα επεξεργασίας. Ύστερα, οι παράμετροι που εξήχθησαν αποτέλεσαν το στατιστικό δείγμα με το οποίο κατασκευάστηκαν μοντέλα πρόβλεψης για τις κυριότερες συνιστώσες του μαθηματικού προσομοιώματος. Με τα μοντέλα αυτά είναι δυνατή η χάραξη σε πραγματικό χρόνο μιας ιδεατής τροχιάς αναφοράς για διάφορα σενάρια προσπέρασης. Ως εκ τούτου, θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε Προηγμένα Συστήματα Υποβοήθησης Οδήγησης (ADAS) και τελικά να βρουν εκτενή εφαρμογή σε αυτόματα οχήματα. (EL)

The objective of this Diploma Thesis is the development of a new model for the mathematical description of a vehicle’s trajectory during overtaking, in a two-lane road. The kernel of this model is a product of extensive Literature review, during which the latest scientific trends were captured and the most promising research recommendations were outlined. Finally, a sequence of successive parametric clothoid arcs was chosen to comprise the mathematical model. Next, the RTK GPS technique was utilized to record vehicle trajectory data during an overtaking driving experiment that was organized and carried out for this purpose. The collected data were stored in a purpose-built database. A great deal of effort was put in the construction of this database, so as it could be expanded upon and used as reference for future scientific research. The recorded vehicle trajectories were utilized for the quantification of the various geometric parameters of the proposed mathematical model. The analysis was based on a combined method that made use of the azimuth diagram and polynomial regression and was carried out entirely in a program that was developed in order to fully automate said process. Then, predictive models were formulated for each one of the most critical components of the mathematical model, using as statistical sample the extracted geometric parameters. These predictive models could be used in real time trajectory planning for various overtaking scenarios. As such, they could be incorporated in Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) modules and eventually be deployed in automated vehicles. (EN)

Scientific field

Engineering and Technology ▶ Civil Engineering
Transportation science and Technology (EN)

Subject

Οδικό πείραμα (EL)

Τροχιά οχήματος (EL)

Διάγραμμα αζιμούθιων (EL)

Προσπέραση (EL)

Παλινδρόμηση (EL)

Μοντέλα πρόβλεψης (EL)

Vehicle trajectory (EN)

Azimuth diagram (EN)

Overtaking (EN)