一种交通路网车辆分布式控制方法技术

本发明专利技术公开了一种交通路网车辆分布式控制方法，该方法包括：步骤1，判断车辆所处的区域；步骤2，确定车辆的跟车行为；步骤3，构建二维路网车群几何拓扑构型；步骤4，判断二维路网车群几何拓扑构型中车辆的实际跟车距离是否大于第一距离阈值，若是，进入步骤5；反之，进入步骤6；步骤5，根据车辆所在区域，拆分当前的二维路网车群几何拓扑构型；步骤6，判断二维路网车群几何拓扑构型在几何位置上的距离是否小于第二距离阈值，若是，则合并；步骤7，获取二维路网车群几何拓扑构型的信息邻域车辆集；步骤8，设计车群分布式线性反馈控制器，求解车辆的期望加速度，以控制相应车辆的纵向运动。本发明专利技术能够节省计算资源，提高整体的通行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种交通路网车辆分布式控制方法
本专利技术涉及一种智能汽车交通控制方法，特别是一种交通路网车辆分布式控制方法。
技术介绍
在制约交通运行安全性和效率以及影响汽车行驶经济性的众多因素中，交叉路口是关键的因素。随着智能网联汽车的出现和发展，为交叉路口车辆经济驾驶、交通信号优化控制技术提供了新的方法，其解决了信息不对称的问题，也显著提升了交叉路口的自动化水平。然而，现有技术中，单个交叉路口的优化控制无法达到估计全局的交通状态的目的，甚至还会进一步恶化整个路网的交通情况。现有的多车协同方法也未综合考虑二维路网约束下交叉路口交通流的复杂冲突关系，未充分利用无冲突交通流在路口共存的可能性，因而难以实现在保证交通安全的前提下提高交叉路口交通效率。公开号为CN201510065215.6的专利设计了一种车路协同环境下的无信号交叉口优化控制方法，利用路侧设备获取车辆信息与发送信息给各个车辆，对车辆进行速度引导。公开号为CN201510297347.1的专利提出了基于车联网环境下的无信号交叉口车辆协同控制方法，利用中心控制器对主路与支路车辆进行行驶策略制定。公开号为CN201510236223.2的专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交通路网车辆分布式控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据车辆与其前方最近的交叉路口之间的纵向相对距离，判断车辆所处的区域，该区域分为队列区域和协调区域；步骤2，根据车辆所在的区域，建立相应的车群几何构型，以确定车辆的跟车行为；步骤3，根据步骤2确定的跟车行为，构建路网下的二维路网车群几何拓扑构型，路网包括多个连续的交叉路口；步骤4，判断步骤3所构建的二维路网车群几何拓扑构型中相邻两辆车的实际跟车距离是否大于第一距离阈值，若是，则进入步骤5；反之，则进入步骤6；步骤5，根据步骤1确定的车辆所在区域，拆分当前的二维路网车群几何拓扑构型，构造出至少两个新的二维路网车群几何拓扑构型；...

【技术特征摘要】
1.一种交通路网车辆分布式控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据车辆与其前方最近的交叉路口之间的纵向相对距离，判断车辆所处的区域，该区域分为队列区域和协调区域；步骤2，根据车辆所在的区域，建立相应的车群几何构型，以确定车辆的跟车行为；步骤3，根据步骤2确定的跟车行为，构建路网下的二维路网车群几何拓扑构型，路网包括多个连续的交叉路口；步骤4，判断步骤3所构建的二维路网车群几何拓扑构型中相邻两辆车的实际跟车距离是否大于第一距离阈值，若是，则进入步骤5；反之，则进入步骤6；步骤5，根据步骤1确定的车辆所在区域，拆分当前的二维路网车群几何拓扑构型，构造出至少两个新的二维路网车群几何拓扑构型；步骤6，判断相邻两个二维路网车群几何拓扑构型在几何位置上的距离是否小于第二距离阈值，若是，则合并成一个新的二维路网车群几何拓扑构型；步骤7，在步骤5和步骤6所构造的每一个新的二维路网车群几何拓扑构型中，通过V2V通信方式获取二维路网车群几何拓扑构型的信息邻域车辆集，该信息邻域车辆集包括该二维路网车群几何拓扑构型中每一车辆的运动信息；步骤8，利用步骤7获得的信息邻域车辆集，设计车群分布式线性反馈控制器，求解车辆的期望加速度，以控制相应车辆的纵向运动。2.如权利要求1所述的交通路网车辆分布式控制方法，其特征在于，步骤1中的“确定车辆所处的区域”的方法包括：判断车辆所处的位置是否在以交叉路口的中心点为圆心、预设的通信距离为半径的圆内，若是，则车辆所处的区域为协调区域内；否则车辆所处的区域为队列区域。3.如权利要求1所述的交通路网车辆分布式控制方法，其特征在于，步骤2具体包括：对于处于队列区域的车辆，车群几何构型为路段车队几何拓扑结构，采用恒定纵向距离的跟驰策略控制路段车队几何拓扑结构中车辆的跟车行为；对于处于协调区域的车辆，单个交叉路口下的车群几何构型为交叉路口车群几何拓扑构型，利用二维车群协调控制方式控制交叉路口车群几何拓扑构型中车辆的跟车行为，使车辆通过交叉路口时不与其余通行车辆存在几何位置上的冲突关系，路段车队几何拓扑结构和交叉路口车群几何拓扑构型中的一辆成员车对应为一个节点。4.如权利要求3所述的交通路网车辆分布式控制方法，其特征在于，步骤2中的“二维车群协调控制方式”具体包括如下步骤：步骤2.1，通过将交叉路口的入口处位于不同车道不同交通流的所有车辆根据其与交叉路口的中心点的距离旋转投影至一虚拟车道上，使得交叉路口车群几何拓扑构型转化为一维虚拟车列几何拓扑结构；步骤2.2，采用深度优先生成树，对步骤2.1转化得到的一维虚拟车列几何拓扑结构进行几何拓扑重构，以构建交叉路口车群几何拓扑构型，交叉路口车群几何拓扑构型表示为式(1)；式(1)中，Di为交叉路口恒定跟车距离；vi(t)为节点i的速度；为父节点Pi的速度；父节点Pi为深度优先生成树中的直接连接节点i的上一个节点；为节点i的父节点的父节点Pi的速度，pi(t)为节点i的父节点Pi与交叉路口的距离。5.如权利要求4所述的交通路网车辆分布式控制方法，其特征在于，步骤2.1转化得到的一维虚拟车列几何拓扑结构具有N辆车辆，根据前后位置按照0，1，2，…，N进行编号，编号为0的车辆为车群几何拓扑结构中的领航车辆；步骤2.2中的“深度优先生成树”表示为其中，表示一维虚拟车列几何拓扑结构中的所有节点的集合，表示一维虚拟车列几何拓扑结构中相邻两节点之间存在冲突关系的集合；步骤2.2中的“深度优先生成树”的构造算法包括如下步骤：步骤2.21，设定一维虚拟车列几何拓扑结构中的节点0的层数l0设置为1，则有：l0＝1；步骤2.22，找到一维虚拟车列几何拓扑结构的冲突有向图中节点i的所有父节点j，则有：所有j∈{j|(j，i)∈εN+1}，；步骤2.23，根据步骤2.22找到的节点i的所有父节点j，找到节点i的所有父节点中层数最大的节点k，该节点k在一维虚拟车列几何拓扑...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彪，陈晓龙，胡满江，谢国涛，秦晓辉，王晓伟，孙宁，杨帆，钟志华，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43