一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法技术

本发明专利技术公开了一种全自动驾驶环境下网络交通流的双层控制方法。该方法在上层构建一套以完成路网中所有起讫点间出行所需的最大时间最小化为目标的线性规划模型，来控制自动驾驶车辆的出发时刻、出行路径以及交叉口的信号方案，实现在全自动驾驶环境下路网中所有路段上的交通流呈现周期性特征，且尽可能地充分利用路网时空资源。下层通过对自动驾驶车辆纵向速度控制实现路段上所有车辆能不停车通过交叉口，并通过几何关系推导得出不停车通过交叉口所需最短路段长度的计算公式。最终实现在全自动驾驶环境下，路网交通运行呈现出一种稳定状态，在该状态下所有路段上的交通流呈现周期性特征，且车辆在所有信号交叉口都可不停车通过。

A two-level control method of network traffic flow in fully automatic driving environment

【技术实现步骤摘要】
一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法
本专利技术涉及一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法，用于对路网中自动驾驶车辆的出发时刻、出行路径、路段纵向轨迹以及交叉口信号方案进行联合优化，属于智能交通

技术介绍
具备全自动驾驶技术的车辆已经在封闭测试场进行了大量测试，部分企业的自动驾驶汽车在开放的城市道路上进行了测试，有的甚至开始商业化试运营。车路协同技术的出现使得自动驾驶车辆的大规模应用进一步变成可能。具备通信功能的自动驾驶汽车不但可以提供实时信息用于道路交通状态估计，而且可以直接作为各种交通控制策略的执行器来改善交通流运行。在自动驾驶技术越发成熟的背景下，迫切需要一种能充分利用自动驾驶车辆技术的网络交通流控制方法来合理分配和利用道路时空资源，以缓解交通拥挤，提高出行效率，节省居民出行时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全自动驾驶环境下网络交通流的双层控制方法。该双层方法的核心思想是，在上层构建一套以完成路网中所有起讫点间出行所需的最大时间最小化为目标的线性规划模型，来控制自动驾驶车辆的出发时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法，其特征在于，该方法具体为：/nc1、在上层，构建一套以完成所有起讫对出行所需最大时间最小化为目标的线性规划模型，来获得自动驾驶车辆的出发时刻、出行路径以及各信号交叉口的配时方案。/nc2、在下层，控制自动驾驶车辆在各路段上的纵向速度，实现路网上所有车辆能不停车通过交叉口。/nc3、在全自动驾驶环境下，所有车辆按照步骤c1得到的出行路径及分配的出行时刻出行，采用步骤c2的纵向速度行驶就能实现网络交通流稳定状态。在这种稳定状态下，所有路段上的交通流呈现周期性特征，且车辆在所有信号交叉口都可不停车通过。/n

【技术特征摘要】
1.一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法，其特征在于，该方法具体为：
c1、在上层，构建一套以完成所有起讫对出行所需最大时间最小化为目标的线性规划模型，来获得自动驾驶车辆的出发时刻、出行路径以及各信号交叉口的配时方案。
c2、在下层，控制自动驾驶车辆在各路段上的纵向速度，实现路网上所有车辆能不停车通过交叉口。
c3、在全自动驾驶环境下，所有车辆按照步骤c1得到的出行路径及分配的出行时刻出行，采用步骤c2的纵向速度行驶就能实现网络交通流稳定状态。在这种稳定状态下，所有路段上的交通流呈现周期性特征，且车辆在所有信号交叉口都可不停车通过。


2.根据权利要求1所述一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法，其特征在于：所述步骤c1中，以完成所有起讫对出行所需最大时间最小化为目标的线性规划模型包括用于控制车辆出发时刻的出发时刻分配模块、用于控制车辆出行路径的出行路径分配模块、用于信号配时优化的信号优化模块、用于建立出行路径与交叉口信号相位对应关系的路径与信号相位配对模块和用于实现完成所有起讫对出行所需最大时间最小的目标函数模块。


3.根据权利要求2所述的一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法，其特征在于：所述出发时刻分配模块通过下述约束控制自动驾驶车辆出发时刻：





















式中：
W表示起讫对集合；
Ωw表示起讫对w的路径集合；
i表示某一交叉口；
k表示交叉口相位号；
w表示某一起讫对，w∈W；
r表示路径集合Ωw中某一条路径，r∈Ωw；

表示起讫对w每周期选择路径r出行的车辆数；

为二进制变量，用于判断起讫对w的r路径是否经过交叉口i的k相位，表示起讫对w的r路径经过交叉口i的k相位，否则不经过；

表示起讫对w的r路径上每周期经过i交叉口k相位的车辆数，当则否则
M为一大的自然数，该自然数确保起讫对w的r路径上每周期经过i交叉口k相位的车辆数不超过该条路径每周期出发的车辆数
nw表示起讫对w每周期出发的车辆数；

表示交叉口i渠化给k相位的车道数；

表示i交叉口k相位的绿灯时间；
hs表示饱和车头时距。
约束(1)-(5)表示每周期到达i交叉口k相位的车辆数不超过其允许的通行能力；约束(6)表示起讫对w每周期出发的车辆数等于其所有路径上出发车辆数之和，车辆每周期等间隔出发；约束(7)为整数约束。


4.根据权利要求2所述的一种全自动驾驶环境下网络交通流双层控制方法，其特征在于：所述出行路径分配模块通过下述约束控制自动驾驶车辆出行路径：



























式中：
N表示路网节点集合，包括起讫点集合I'和交叉口集合I，下标u,v为路网不同节点，u,v∈N且u≠v；

表示节点v在路径r的顺序，当表示节点v不在路径r上，其中表示起讫对w起点o(w)的顺序；

为二进制变量，表示路径r是否经过路段vu，当表示路径r经过路段vu，否则不经过；

为二进制参数，表示节点v是否为起讫对w路径r的起点，当表示节点v为路径r的起点，否则不是；

为二进制参数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱国敏，郭满，章立辉，王亦兵，王殿海，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33