基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法，包括以下步骤：S1.识别冲突区；S2.对车辆的运动参数进行估计；S3.计算冲突双方车辆分别到达冲突区的时间；S4.判断最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间是否少于决策时间，若是则进入决策时刻，执行步骤S5；否则车辆继续行驶，然后执行步骤S3；S5.计算最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间和离开冲突区的时间以及另一车辆到达冲突区的时间，从而判断是否存在冲突，若是则执行步骤S6，否则车辆继续行驶；S6.分别计算最先到达冲突区的车辆的侵占度；S7.基于冲突区侵占度的车辆占先决策行为的概率模型分别计算最先到达冲突区的车辆的占先概率；S8.判断最先到达冲突区的车辆的占先概率是否大于所设定的阈值，若是则车辆占先行驶，否则则车辆避让。

Simulation method of internal conflict resolution in intersection based on the degree of conflict area occupation degree

The invention relates to a simulation method for intersection internal conflict resolution based on the occupancy degree of conflict zone, which includes the following steps: S1. identifying the conflict zone; S2. estimating the motion parameters of vehicles; S3. calculating the time of vehicles arriving at the conflict zone respectively; S4. judging the vehicles arriving at the conflict zone first. If the time is less than the decision-making time, enter the decision-making time and execute 65507 If the first 6 is executed, the vehicle will continue to drive; S6. The occupancy of the first vehicle arriving at the conflict zone is calculated; S7. The occupancy probability of the first vehicle arriving at the conflict zone is calculated by the probability model based on the occupancy of the first decision behavior of the vehicle in the conflict zone; S8. The occupancy probability of the first vehicle arriving at the conflict zone is determined as follows. If the threshold is greater than the set threshold, the vehicle will take the lead, otherwise the vehicle will avoid.

【技术实现步骤摘要】
基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法
本专利技术涉及智能交通
，更具体地，涉及一种基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法。
技术介绍
城市道路平面交叉口连接着不同方向的道路，是车辆与行人汇集疏散的必经之地。目前，由于交通管理与控制设施的不完善，国内仍存在大量的无信控交叉口和有相位冲突的信控交叉口。车辆经过这类交叉口时，往往需要驾驶员自行处理与其它不同流向车辆的冲突问题，使得交叉口的通行秩序和安全性变得异常脆弱。因此，需要深入分析中国驾驶员的驾驶特性，并通过数学模型刻画车辆的冲突行为，分析其对交叉口运行产生负面影响的内在机理，为提高交叉口的通行效率和安全性能提供决策依据。车辆的冲突行为主要由驾驶员决策产生，而决策需要衡量各类因素，是一个具有高度互动性的动态博弈过程。如何量化车辆冲突时影响决策的因素，构建能够真实模拟冲突车辆行为的模型，并推演冲突从发生到消解的整个过程，使之能够应用到交通仿真平台，是本专利技术研究的重点和目的所在。目前国内外研究对交叉口冲突行为的建模描述主要有两类，第一类是可接受间隙模型，第二类是冲突区避险模型，详细如下[1-3]：第一，可接受间隙模型。国内外绝大部分研究认为，驾驶员判断是否穿越冲突车流主要考虑车流的间隙，当冲突车流的间隙大于驾驶员的临界间隙，驾驶员会选择穿插冲突车流，否则减速避让。早期的可接受间隙理论将临界间隙设置成一个定值，但不同驾驶员在不同环境下对穿越时机的把握是不尽相同的。于是有学者利用离散选择模型将临界间隙描述为一个随机变量，并加入了诸如车流间隙、停车等待时间以及驾驶员个体属性等影响驾驶员决策的因素，从而建立了基于可接受间隙的概率模型。但这类模型仍存在不足之处，总是假设主路车辆总是拥有优先通行权，它不能描述次路车辆主动穿插迫使主路车减速避让的激进行为。第二，冲突区避险模型。国内外也有部分研究假定交叉口内存在相对固定的冲突区，通过冲突车流的行驶路线来确定。然后按照先到先得的原则分配路权，具体做法是通过不断对车辆矩形和冲突区求交，先有交集的车辆拥有通行权，适用于计算机仿真。但是过于简化驾驶员的决策过程，没有考虑安全因素和速度因素等对驾驶员决策产生重要影响的因素。(1)刘小明[4]等考虑安全因素和速度因素对驾驶员插车行为的效用影响，结合重复博弈理论，利用数值模拟方法得到了单次插车博弈过程的纳什平衡及相应的驾驶员决策行为。但模型的结构较为复杂，达到纳什平衡的运算量较大，会加重交通仿真的计算负担，难以推广应用。(2)Liu[5]等提取目标车辆从发现冲突到冲突消解整个过程的车辆速度、加速度以及与冲突点之间的距离等数据，然后利用决策树算法进行训练，详细分析了各类影响驾驶员决策的因素，其中两直行冲突车的速度差是最大因素。但是仅考虑交叉口的冲突点弱化了驾驶员对车辆体的感知，与现实的驾驶环境不符。而且该方法没有给出完整的冲突行为描述，其分析的因素是否全面还有待商榷。(3)肖永剑[6]等基于先到先得的路权获取规则，提出了“占先度”的概念。在冲突前根据车辆的运动状态虚拟两车相遇时的碰撞状态，通过至碰点量化冲突双方各自的占先优势，并利用离散选择模型描述驾驶员选择占先行为的可能性。但是驾驶员在决策时考虑至碰状态的占先程度是不符合情理的，因为冲突双方争抢的路权实际上是双方运动轨迹交汇的重合区域，即冲突区的道路使用权，车辆是否取得先机应该体现在对冲突区的侵占程度，而非至碰点的“占先度”。同时该方法仅考虑建模问题，没有开展仿真模拟的相关工作，缺乏实际应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有模型方法的不足，首先基于车辆历史的运动轨迹推测两车将会交汇的潜在冲突区，根据车辆的行驶方向确定冲突区边界点的位置信息。然后计算两车到达和离开冲突区的时间，判断车辆是否发生冲突。若两车发生冲突，则预估先到达车辆对冲突区的侵占程度，量化冲突双方在路权竞争中的优势大小，并通过二元logit模型描述驾驶员选择通过冲突区的概率，最后结合基于侵占度的决策模型设计了车辆冲突消解的完整流程，可应用在交通仿真平台上。为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法，包括以下步骤：S1.识别冲突区；S2.对车辆的运动参数进行估计；S3.计算冲突双方车辆分别到达冲突区的时间；S4.判断最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间是否少于决策时间，若是则进入决策时刻，执行步骤S5；否则车辆继续行驶，然后执行步骤S3；S5.计算最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间和离开冲突区的时间以及另一车辆到达冲突区的时间，从而判断是否存在冲突，若是则执行步骤S6，否则车辆继续行驶；S6.分别计算最先到达冲突区的车辆的侵占度；S7.基于冲突区侵占度的车辆占先决策行为的概率模型分别计算最先到达冲突区的车辆的占先概率；S8.判断最先到达冲突区的车辆的占先概率是否大于所设定的阈值，若是则车辆占先行驶，否则则车辆避让。优选地，所述步骤S1识别冲突区的具体过程如下：1)利用先验的平均车宽来重构冲突双方车辆的行驶姿态，从而得到轨迹面；2)通过人工观察的方法判定冲突双方车辆汇集相交的区域，然后将区域内的轨迹点序号保存至候选数据集，再通过平面几何直线求交的方法来确定冲突区的边界点坐标，从而确定冲突区。优选地，所述步骤S2对车辆的运动参数进行估计的具体过程如下：假设在采样间隔内车辆做匀速运动，从位移差分求得第i个点与第i+1点之间的平均速度；然后把平均速度当成采样间隔中点时刻的瞬时速度，再对vi与vi+1两个速度进行差分得到两两采样间隔中点之间的轨迹点的加速度；式中si表示第1个点到第i个点的位移；vi表示第i个点与第i+1个点中心时刻的速度；t表示采样间隔。优选地，所述步骤S6计算侵占度的具体过程如下：其中，(vp,ap)表示最先到达冲突区的车辆的运动状态，tl表示最后到达冲突区的车辆的到达时间；Lprior表示最先到达冲突区的车辆的车身长度。优选地，所述基于冲突区侵占度的车辆占先决策行为的概率模型表示如下：其中，α0、α1为待定系数，利用最大似然方法进行标定。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的方法充分考虑了国内驾驶员“有缝就插”的激进驾驶习惯，能够描述主动冲抢道路资源的驾驶行为；(2)本专利技术提供的方法的冲突区的位置根据目标车辆当前的行驶路线来确定，是动态变化的；(3)本专利技术提供的方法具有简洁且完备的冲突避险机制，计算复杂度低，易用性高，方便进行仿真模拟。附图说明图1为方法的框架示意图。图2为方法的流程示意图。图3为冲突车辆轨迹面与冲突区示意图。图4为冲突区识别示意图。图5为直行车与左转车的冲突判断示意图。图6为侵占度计算示意图。图7为实验交叉口的平面图。图8为冲突区边界点识别效果的示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1如图1、2所示，本专利技术提供的方法包括有以下步骤：一、识别冲突区不同方向车辆的行驶轨迹如果相互交叉，会有重叠的公共区域。这个区域即为冲突区域。与常规的冲突点[5]不同的是，冲突区域是考虑了冲突两辆车的宽度，其识别方法具体可分为轨迹面重构和边界点求取两步。(1)轨迹面重构基于交通流视频图像的车辆识别与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.识别冲突区；S2.对车辆的运动参数进行估计；S3.计算冲突双方车辆分别到达冲突区的时间；S4.判断最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间是否少于决策时间，若是则进入决策时刻，执行步骤S5；否则车辆继续行驶，然后执行步骤S3；S5.计算最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间和离开冲突区的时间以及另一车辆到达冲突区的时间，从而判断是否存在冲突，若是则执行步骤S6，否则车辆继续行驶；S6.计算最先到达冲突区的车辆的侵占度；S7.基于冲突区侵占度的车辆占先决策行为的概率模型计算最先到达冲突区的车辆的占先概率；S8.判断最先到达冲突区的车辆的占先概率是否大于所设定的阈值，若是则车辆占先行驶，否则则车辆避让。

【技术特征摘要】
1.基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.识别冲突区；S2.对车辆的运动参数进行估计；S3.计算冲突双方车辆分别到达冲突区的时间；S4.判断最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间是否少于决策时间，若是则进入决策时刻，执行步骤S5；否则车辆继续行驶，然后执行步骤S3；S5.计算最先到达冲突区的车辆到达冲突区的时间和离开冲突区的时间以及另一车辆到达冲突区的时间，从而判断是否存在冲突，若是则执行步骤S6，否则车辆继续行驶；S6.计算最先到达冲突区的车辆的侵占度；S7.基于冲突区侵占度的车辆占先决策行为的概率模型计算最先到达冲突区的车辆的占先概率；S8.判断最先到达冲突区的车辆的占先概率是否大于所设定的阈值，若是则车辆占先行驶，否则则车辆避让。2.根据权利要求1所述的基于冲突区侵占度的交叉口内部冲突消解仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤S1识别冲突区的具体过程如下：1)利用先验的平均车宽来重构冲突双方车辆的行驶姿态，从而得到轨迹面；2)通过人工观察的方法判定冲突双方车辆汇集相交的区域，然后将区域内的轨迹点序号保存至候选数据集，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：何兆成，杨昀霖，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44