用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法，该方法包括：计算交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆的最佳行驶轨迹以及冲突区域；根据冲突区域和预期车辆加速度以及允许的最大专用相位时长确定各交叉口专用道控制区的长度区间，进而确定交叉口控制区域；基于前述步骤中获得的参数以及交叉口的协同控制逻辑类型生成交叉口控制逻辑算法；实时采集无人驾驶公交的通行需求；计算交叉口控制逻辑；协同控制交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆，使其分别以其最佳行驶轨迹和速度通过交叉口。根据本发明专利技术的这种协同控制方法，可协同控制无人驾驶公交车安全通过道路交叉口，避免造成与其它车辆或行人的相互冲突、干扰，通行效率和安全性。

Collaborative control method of driverless public transport vehicle for intersections

【技术实现步骤摘要】
用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法
本专利技术涉及无人驾驶技术的应用领域，尤其涉及一种用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法。
技术介绍
随着人工智能和传感器技术的发展，无人驾驶技术得到了越来越多的关注，各类科技公司以及车企纷纷发力，能应对大部分行驶环境的L4级无人驾驶车也已在实验场地甚至实际道路上测试行驶。在汽车的行驶环境中，由于会出现超车、转向、变道等情况，因此相对驾驶情况简单的地铁、火车、飞机等交通工具来说，其无人驾驶技术要求更高，目前距离真正的大规模商业普及的时间还处于不确定状态，即使能够商用，进入完全无人驾驶时代还会有一个过渡阶段。现阶段无人驾驶技术主要是以谷歌、特斯拉为代表的车辆自主判断系统，其将经过训练后的驾驶模型部署在车载控制中心，通过车辆采集到的图像、雷达、红外线等数据实时驾驶车辆，本质是模拟人类的驾驶。虽然目前无人驾驶汽车在技术上已经可以在绝大多数情况下无需人工干预行驶，但其在复杂情况的处理能力依然被人质疑。诸如，在路权封闭的情况下，公交车的行驶环境相对简单，BRT等快速公交系统的驾驶复杂性介于地铁和普通小汽车之间，在独立路权的专用道上行驶时与其它车辆和行人完全隔离，不存在与其它车辆交错、冲突等情况，是一种易于部署无人驾驶公交的道路交通类型。然而，其与地铁、轻轨等早已使用无人驾驶的轨道交通不同，由于运行时需要使用现有道路系统，因此如果不采取专门的措施，在交叉口处会出现与其它车辆混流和行人干扰的情况。因此，亟需设计一种可协同控制无人驾驶公交车安全穿越道路交叉口的控制方法，其能够避免造成与其它车辆或行人的相互冲突、干扰，防止在道路交叉口的复杂环境中因无人驾驶公交车的引入而造成交通事故或者通行效率的低下。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服由于现有的无人驾驶公交车智能化水平不足，导致在通过道路交叉口时会产生与其它车辆混流和行人干扰的不利状况，在道路交叉口容易造成车辆间的通行冲突、干扰，甚至可能引起路面通行效率的下降和事故的发生的缺陷，提出一种能提升通行效率的用于交叉口的无人驾驶公交车辆协同控制方法。本专利技术是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：本专利技术提供了一种用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法，其特点在于，所述协同控制方法包括：步骤1、根据预期道路行驶条件和预期车辆速度计算所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆的最佳行驶轨迹以及无人驾驶公交在所述交叉口的各方向的冲突区域，其中所述最佳行驶轨迹包含最佳转弯半径和最佳转弯速度；步骤2、根据所述冲突区域和第一类预期因素确定所述交叉口专用道控制区范围距离，进而确定交叉口控制区域，所述第一类预期因素包括预期车辆加速度及允许最大车辆数；步骤3、基于前述步骤中获得的所述参数以及所述交叉口的协同控制逻辑类型生成交叉口控制逻辑算法；步骤4、实时采集在所述交叉口的各方向的无人驾驶公交的通行需求，所述通行需求包括无人驾驶公交车辆的专用相位起始时间、待通行车辆的数量、方向、速度和位置；步骤5、根据采集到的所述通行需求，利用所述交叉口控制逻辑算法计算所述交叉口的交叉口控制逻辑；步骤6、依据计算得到的所述交叉口控制逻辑协同控制在所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆，以协同控制使其分别以其最佳行驶轨迹通过所述交叉口。其中，根据本专利技术的一些实施方式，步骤1中可由所述最佳行驶轨迹范围加上两侧安全距离形成无人驾驶公交的交叉口通行区。步骤2中可根据所述冲突区域、所述预期车辆加速度、交叉口专用相位最大允许时长所能放行的车辆数及车辆变道长度等因素确定所述交叉口专用道控制区的进口专用道和出口专用道的长度，进而确定交叉口专用道控制区，所述专用道控制区和所述交叉口通行区构成所述交叉口控制区域，所述专用相位指所述交叉口信号灯控制中专门分配给无人驾驶公交通行的相位，在所述专用相位放行期间，任何其它车辆和行人不得进入所述交叉口的所述交叉口控制区域，所述其它车辆指非无人驾驶公交车辆。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤1中的所述预期车辆速度为由转弯速度上限值和转弯速度下限值所限定的速度区间。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤1包括以下子步骤：子步骤1-1、根据所述预期道路行驶条件和所述预期车辆速度计算所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆的转弯半径的区间和转弯速度的区间；子步骤1-2、计算各方向的无人驾驶公交在所述交叉口的冲突区域，进而计算每个方向轨迹上的冲突区域的总长度以及冲突区域的通过时间；子步骤1-3、在计算得到的各个方向的所述冲突区域通过时间的基础上，采用所述交叉口的各个方向的预期车流量比值进行加权汇总，形成总冲突区域通过时间；子步骤1-4、求解所述总冲突区域通过时间的极小值，进而确定所述极小值对应的所述交叉口的各方向的所述最佳行驶轨迹。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤2中依据以下公式(1)计算所述专用道控制区的最小长度，交叉口控制区域由交叉口通行区与专用道控制区构成，由于对特定交叉口而言，交叉口通行区已知，根据计算专用道控制区长度即可得到交叉口控制区域的最小范围。上述公式(1)中，x0为所述专用道控制区进口专用道部分的长度，vx为所述转弯速度上限值，a0为所述预期车辆加速度，L0为进口道的停止线与最近的冲突区域的间距。根据本专利技术的一些实施方式，根据最大无人驾驶公交专用相位时长Tmax计算专用道控制区长度上限值。如以下公式(2)上述公式(2)中，Tmax为交叉口可允许的最大无人公交专用相位时长，α为所述交叉口的进口道总数，ln为第n个进口道至最远端出口道的距离。在最小值和最大值区间内，综合考虑其它因素，如路段过街横道线、公交站点等，给出一个合适的专用道控制区进口道部分的长度。可优选地，在不影响出口道车辆运行的情况下，交叉口专用道出口道处最大允许排队长度为S1，车辆按照最大允许车速由进口道变道至出口道所经过的距离长度为S2，S1、S2和x0中不长于进口道延伸长度的最大值为专用道控制区出口道部分的长度。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤3中，所述协同控制逻辑类型选自虚拟信号灯模式、交错通行模式或混合模式。根据本专利技术的一些实施方式，当所述步骤3中基于所述虚拟信号灯模式生成所述交叉口控制逻辑算法时，所述步骤3还包括根据所述交叉口的进口道总数、各个进口道至其对应的最远端的出口道的距离，计算所述虚拟信号灯模式的周期时长。根据本专利技术的一些实施方式，所述虚拟信号灯模式的周期时长通过以下公式(3)计算，上述公式(3)中，Tlmax为所述虚拟信号灯模式的周期时长的极大值(即为专用相位的时长)，α为所述交叉口的进口道总数，ln为第n个进口道至最远端出口道的距离。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤4还包括：判断所述待通行车辆数是否达到预设的车辆数阈值，并在判断结果为是时执行所述步骤5和所述步骤6。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤6还包括：在所述交叉口的常规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法，其特征在于，所述协同控制方法包括：/n步骤1、根据预期道路行驶条件和预期车辆速度计算所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆的最佳行驶轨迹以及无人驾驶公交在所述交叉口的各方向的冲突区域，其中所述最佳行驶轨迹包含最佳转弯半径和最佳转弯速度；/n步骤2、根据所述冲突区域和第一类预期因素确定所述交叉口专用道控制区范围距离，进而确定交叉口控制区域，所述第一类预期因素包括预期车辆加速度及允许最大车辆数；/n步骤3、基于前述步骤中获得的所述参数以及所述交叉口的协同控制逻辑类型生成交叉口控制逻辑算法；/n步骤4、实时采集在所述交叉口的各方向的无人驾驶公交的通行需求，所述通行需求包括无人驾驶公交车辆的专用相位起始时间、待通行车辆的数量、方向、速度和位置；/n步骤5、根据采集到的所述通行需求，利用所述交叉口控制逻辑算法计算所述交叉口的交叉口控制逻辑；/n步骤6、依据计算得到的所述交叉口控制逻辑协同控制在所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆，以协同控制使其分别以其最佳行驶轨迹通过所述交叉口。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于交叉口的无人驾驶公交车辆的协同控制方法，其特征在于，所述协同控制方法包括：
步骤1、根据预期道路行驶条件和预期车辆速度计算所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆的最佳行驶轨迹以及无人驾驶公交在所述交叉口的各方向的冲突区域，其中所述最佳行驶轨迹包含最佳转弯半径和最佳转弯速度；
步骤2、根据所述冲突区域和第一类预期因素确定所述交叉口专用道控制区范围距离，进而确定交叉口控制区域，所述第一类预期因素包括预期车辆加速度及允许最大车辆数；
步骤3、基于前述步骤中获得的所述参数以及所述交叉口的协同控制逻辑类型生成交叉口控制逻辑算法；
步骤4、实时采集在所述交叉口的各方向的无人驾驶公交的通行需求，所述通行需求包括无人驾驶公交车辆的专用相位起始时间、待通行车辆的数量、方向、速度和位置；
步骤5、根据采集到的所述通行需求，利用所述交叉口控制逻辑算法计算所述交叉口的交叉口控制逻辑；
步骤6、依据计算得到的所述交叉口控制逻辑协同控制在所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆，以协同控制使其分别以其最佳行驶轨迹通过所述交叉口。


2.如权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述步骤1中的所述预期车辆速度为由转弯速度上限值和转弯速度下限值所限定的速度区间。


3.如权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：
子步骤1-1、根据所述预期道路行驶条件和所述预期车辆速度计算所述交叉口的各方向的无人驾驶公交车辆的转弯半径的区间和转弯速度的区间；
子步骤1-2、计算无人驾驶公交在所述交叉口的各方向的冲突区域，进而计算各个方向与其它方向的冲突区域的总长度以及冲突区域通过时间；
子步骤1-3、在计算得到的各个方向的所述冲突区域通过时间的基础上，采用所述交叉口的各个方向的预期车流量比值进行加权汇总，形成总冲突区域通过时间；
子步骤1-4、求解所述总冲突区域通过时间的极小值，进而确定所述极小值对应的所述交叉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涵双，朱俊宇，陈晓荣，刘冰，
申请(专利权)人：上海同济城市规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31