高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法技术

本发明专利技术公开了高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，具体步骤为：考虑车辆时间需求强度、车辆类型及车辆行驶意图等因素，基于并列编号占相同排序空间、随机概率等方法确定多车辆冲突避险排列顺序，以各车辆冲突避险排列顺序为基础，基于MAS系统结合对策协商机制建立多车辆冲突避险行为决策模型，量化各车辆调整意图交互过程，确定尽可能满足所有车辆利益要求和车辆行驶意图选择偏好的决策方案，实现各车辆冲突避险行为自主决策。本发明专利技术的有益效果在于：切实为高速公路常发性瓶颈路段多车辆避险解脱过程提供决策性建议，为自动驾驶车辆自适应巡航的进一步发展提供技术服务支持。

Autonomous decision-making method of team conflict avoidance in the bottleneck section of Expressway

【技术实现步骤摘要】
高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法
本专利技术涉及一种高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，用于高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突自主避让行驶，属于自动驾驶车辆自适应巡航

技术介绍
自适应巡航系统作为自动驾驶车辆的重要技术组成，国内外已提出了较多自适应巡航驾驶员辅助系统，使得车辆在行驶环境良好的高速公路下能够实现自主驱动行驶以及安全距离的自主保持。目前自适应巡航技术在单车辆行驶环境良好地条件下能够实现较为理想的自适应巡航控制，但是对于高速公路常发性瓶颈路段条件下，以目前自适应巡航技术难以实现车辆的相互协商及自主避让，并且多车辆之间的冲突状态会严重影响车辆的自适应巡航控制而造成行驶危险。当前先进的无线通信技术及互联网技术为自动驾驶车辆间的互联互通提供了有效保障，以此为基础，考虑高速公路常发性瓶颈路段中车辆与车辆之间的时间需求强度、车辆类型及车辆行驶意图，实现多车辆避险决策中的交互协商，从而弥补已有自适应巡航技术中单一车辆良好行驶环境下自主驱动的片面与不足。
技术实现思路
针对现有专利技术技术中的片面与不足，本专利技术将提供一种高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，主要包括以下步骤：步骤1：对发生冲突或存在潜在冲突的多个车辆，依据各车辆时间需求强度利用并列编号占用相同排序空间的方法进行冲突解脱顺序初始排列。步骤2：判断冲突解脱顺序初始排列中是否存在相同时间需求强度，若各时间需求强度均不相同，确定该初始排序为最终序列，并将其转到步骤9；若各车辆存在时间需求强度相同，则该序列转入步骤3。步骤3：提取初始排序中相同时间需求强度对应的车辆，并将相同时间需求强度序列转入步骤4；剩余车辆时间需求强度序列保持不变，并将原时间需求强度初始序列转至步骤8。步骤4：对提取的相同时间需求强度车辆进行车辆类型优先级排序，判断各车辆相同时间需求强度下是否存在相同车辆类型，若各车辆相同时间需求强度下存在相同车辆类型，则转入步骤5，若各车辆相同时间需求强度下不存在相同车辆类型，则转入步骤7。步骤5：提取相同时间需求强度下相同车辆类型序列，将其转入到步骤6。步骤6：使相同时间需求下相同车辆类型的车辆进行意图交互，按车辆行驶意图对各车辆初始序列进行重新编号，并将更新结果转入到步骤8。步骤7：根据车辆类型不同对车辆相同时间需求强度初始序列进行更新，并将更新结果转至步骤8。步骤8：将步骤3中剩余车辆时间需求强度初始序列与步骤6及步骤7转入的更新序列进行再次序列更新，得到冲突解脱最终序列，并将该序列转至步骤9。步骤9：以冲突解脱最终序列为基础，结合车辆意图进行多车辆群体协商决策，确定各车辆行为调整方式，转入步骤10。步骤10：各车辆行驶行为调整。所述步骤1中依据各车辆时间需求强度利用并列编号占用相同排序空间方法进行冲突避险顺序初始排列，在此将第i辆自动驾驶车辆的时间需求强度表示τ，并且有(i＝1,2,3,…,M.M代表当前冲突状态下的车辆数，l代表自动驾驶车辆i距离潜在冲突点的长度，v代表自动驾驶车辆i的当前行驶速度)。按照τ对存在潜在冲突的自动驾驶车辆进行时间需求强度优先等级比较，并且采用并列编号占相同排序空间的方法进行由高到低等级对应由1开始逐1递增的顺序编号。所述步骤2中判断冲突解脱顺序初始排列中是否存在相同时间需求强度，是在步骤1中时间需求强度等级编号的基础上进行的，即基于时间需求强度优先等级初始排序判断是否存在相同编号的自动驾驶车辆。所述步骤4中判断已提取的相同时间需求强度车辆中是否存在相同车辆类型，提取时间需求强度初始序列中时间需求强度相同序列，比较相同时间需求强度条件下车辆类型是否相同。步骤4-1：提取相同时间需求强度序列，对该序列中各车辆进行临时标记，明确各车辆类型。步骤4-2：检查相同时间需求强度序列中的车辆类型是否相同，若相同转入步骤6，若不同则转入步骤7。其中所述步骤4-1中对转入的相同时间需求强度对应的车辆进行临时标记，车辆类型主要分为自动驾驶车辆和手动驾驶车辆等。所述步骤5中提取相同时间需求强度下相同车辆类型序列，即确定具有相同时间需求强度条件下具有相同车辆类型的车辆予以确定。所述步骤6中使相同时间需求强度下相同车辆类型的车辆进行意图交互，按车辆行驶意图对各车辆初始序列进行重新编号，其具体过程如下。步骤6-1：提取相同时间需求强度下相同车辆类型序列，作临时标记。步骤6-2：生成各车辆意图随机不等调整概率。步骤6-3：对各车辆随机不等概率进行由小到大排序。步骤6-4：依据各随机不等概率对应调整车辆排列位置。步骤6-5：依据随机不等调整概率进行当前序列更新，其中随机概率最小值所对应车辆序列更新值为0，随机概率次小值所对应车辆序列更新值为1，以此类推进行顺序编号全部更新。其中所述步骤6-1是在各车辆时间需求强度及车辆类型比较排序完成后进行的，在此对车辆时间需求强度及车辆类型相同的车辆进行提取，并对提取序列所对应的车辆做出相应标记。所述步骤6-2利用随机概率法量化车辆行驶意图，实现车辆意图交互过程，只考虑车辆在行驶中的调整意图强烈程度，利用随机不概率法生成上述条件下各个车辆一一对应的随机不等概率，并且确定各随机不等概率与各个车辆间的对应关系。所述步骤6-3以各车辆及相应随机不等概率的确定为基础，对随机不等概率进行由小到大顺序排列(概率越大代表此车辆的贡献意图越强烈)。所述步骤6-4依据随机不等概率的排列顺序，各随机不等概率所对应的车辆发生相应位置改变。所述步骤6-5依据随机不等概率进行序列更新，最小随机概率所对应的车辆编号为0，次小随机概率锁定应的车辆编号为1，以此类推直至编号全部完毕。步骤7：根据车辆类型不同对车辆相同时间需求强度初始序列进行更新，并将更新结果转至步骤8。所述步骤7按照车辆类型优先级对相同时间需求强度的车辆进行序列更新，依据已有研究中自动驾驶车辆反应时间要低于手动驾驶车辆的反应时间，确定车辆类型优先等级序列，然后按照车辆类型优先等级序列对发生冲突的多车辆利用并列编号占相同排序空间的方法进行车辆类型优先等级由高到低而对应的由0开始逐1递增的顺序编号。所述步骤8中以车辆时间需求强度初始序列为基础，将步骤6及步骤7的序列更新编号与初始序列编号相加，即可得到最终冲突避险序列。所述步骤9中以冲突解脱最终序列为基础，结合车辆意图进行多车辆群体协商决策，确定各车辆行为调整方式，具体过程如下：步骤9-1：根据多车辆冲突解脱最终排序确定各车辆对应编号。步骤9-2：确定各车辆可选择的调整方案。步骤9-3：构造各车辆选择同一决策方案时应支付的成本函数。步骤9-4：明确各车辆选择某方案的支付成本来源方程。步骤9-5：确定各车辆可能产生的决策组合。步骤9-6：确定各决策组中各车辆所需支付成本。步骤9-7：建立车辆行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：对发生冲突的多个车辆，依据各车辆时间需求强度利用并列编号占用相同排序空间的方法进行冲突解脱顺序初始排列；/n步骤2：判断冲突解脱顺序初始排列中是否存在相同时间需求强度，若各时间需求强度均不相同，确定该初始排序为最终序列，并将其转到步骤9；若各车辆存在时间需求强度相同，则该序列转入步骤3；/n步骤3：提取初始排序中相同时间需求强度对应的车辆，并将相同时间需求强度序列转入步骤4；剩余车辆时间需求强度序列保持不变，并将原时间需求强度初始序列转至步骤8；/n步骤4：对提取的相同时间需求强度车辆进行车辆类型优先级排序，判断各车辆相同时间需求强度下是否存在相同车辆类型，若各车辆相同时间需求强度下存在相同车辆类型，则转入步骤5，若各车辆相同时间需求强度下不存在相同车辆类型，则转入步骤7；/n步骤5：提取相同时间需求强度下相同车辆类型序列，将其转入到步骤6；/n步骤6：使相同时间需求下相同车辆类型的车辆进行意图交互，按车辆行驶意图对各车辆初始序列进行重新编号，并将更新结果转入到步骤8；/n步骤7：根据车辆类型不同对车辆相同时间需求强度初始序列进行更新，并将更新结果转至步骤8；/n步骤8：将步骤3中剩余车辆时间需求强度初始序列与步骤6及步骤7转入的更新序列进行再次序列更新，得到冲突解脱最终序列，并将该序列转至步骤9；/n步骤9：以冲突解脱最终序列为基础，结合车辆意图进行多车辆群体协商决策，确定各车辆行为调整方式，转入步骤10；/n步骤10：各车辆行驶行为调整。/n...

【技术特征摘要】
1.高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对发生冲突的多个车辆，依据各车辆时间需求强度利用并列编号占用相同排序空间的方法进行冲突解脱顺序初始排列；
步骤2：判断冲突解脱顺序初始排列中是否存在相同时间需求强度，若各时间需求强度均不相同，确定该初始排序为最终序列，并将其转到步骤9；若各车辆存在时间需求强度相同，则该序列转入步骤3；
步骤3：提取初始排序中相同时间需求强度对应的车辆，并将相同时间需求强度序列转入步骤4；剩余车辆时间需求强度序列保持不变，并将原时间需求强度初始序列转至步骤8；
步骤4：对提取的相同时间需求强度车辆进行车辆类型优先级排序，判断各车辆相同时间需求强度下是否存在相同车辆类型，若各车辆相同时间需求强度下存在相同车辆类型，则转入步骤5，若各车辆相同时间需求强度下不存在相同车辆类型，则转入步骤7；
步骤5：提取相同时间需求强度下相同车辆类型序列，将其转入到步骤6；
步骤6：使相同时间需求下相同车辆类型的车辆进行意图交互，按车辆行驶意图对各车辆初始序列进行重新编号，并将更新结果转入到步骤8；
步骤7：根据车辆类型不同对车辆相同时间需求强度初始序列进行更新，并将更新结果转至步骤8；
步骤8：将步骤3中剩余车辆时间需求强度初始序列与步骤6及步骤7转入的更新序列进行再次序列更新，得到冲突解脱最终序列，并将该序列转至步骤9；
步骤9：以冲突解脱最终序列为基础，结合车辆意图进行多车辆群体协商决策，确定各车辆行为调整方式，转入步骤10；
步骤10：各车辆行驶行为调整。


2.根据权利要求1所述的高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，其特征在于：对发生冲突的多车辆利用并列编号占用相同排序空间的方法，依据车辆时间需求强度进行冲突解脱优先级初始排序，将第i辆自动驾驶车辆的时间需求强度表示τ，并且有其中，i＝1,2,3,…,M.M代表当前冲突状态下的车辆数，l代表自动驾驶车辆i距离潜在冲突点的长度，v代表自动驾驶车辆i的当前行驶速度；按照τ对存在潜在冲突的自动驾驶车辆进行时间需求强度优先等级比较，并且采用并列编号占相同排序空间的方法进行由高到低等级对应由1开始逐1递增的顺序编号。


3.根据权利要求1所述的高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，其特征在于：确定各车辆行驶行为调整方式，以最终冲突解脱优先级序列为基础，结合车辆飞行意图进行飞行行为多机协商群体决策，包括以下步骤：
步骤9-1：根据多车辆冲突解脱最终排序确定各车辆对应编号；
步骤9-2：确定各车辆可选择的调整方案；
步骤9-3：构造各车辆选择同一决策方案时应支付的成本函数；
步骤9-4：明确各车辆选择某方案的支付成本来源方程；
步骤9-5：确定各车辆可能产生的决策组合；
步骤9-6：确定各决策组中各车辆所需支付成本；
步骤9-7：建立车辆行驶意图交互协商权重矩阵；
步骤9-8：根据权重矩阵建立车辆行驶意图协商方程组，求解协商向量；
步骤9-9：计算各组决策方案对应目标总成本，得出总成本最小值，确定总成本最小值所对应方案；
步骤9-10：将成本最小值对应方案转入到步骤10。


4.根据权利要求3所述的高速公路常发性瓶颈路段协作车队冲突避险自主决策方法，其特征在于：以多车辆冲突解脱最终排序为基础确定各车辆对应编号，依据多车辆冲突解脱最终排序确定各车辆对应编号的方法为m＝|Sort|，其中，m表示车辆编号，Sort表示多车辆冲突解脱序列，||表示根据多车辆冲突解脱排列位次生成相应车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立超，杨敏，李斌，徐铖铖，李大韦，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32