自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法，包括：以交叉口中心为确定区中心，建立确定区；实时获取进入系统的车辆位置信息及车辆运行状态信息；确定第一组产生冲突的车辆并计算两种备选方案对应的系统总滞留时间，选择其中系统总滞留时间最小的备选方案。本发明专利技术以车路协同和自动驾驶为技术背景，以单向通行道路相交的十字交叉口通行控制为研究对象，考虑系统内车辆的总滞留时间，提出了一种兼顾系统需求和系统优势的两条单向道路相交路口通行控制策略。

Traffic control method of one-way road intersection under automatic driving environment

【技术实现步骤摘要】
自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法
本专利技术涉及交通管理中的信号控制领域，以车路协同和自动驾驶为背景，自动确定两条单向通行道路相交时的车辆通行控制方案，属于智能交通领域，具体是一种车路协同和自动驾驶环境下单向通行道路相交十字交叉口智能通行控制方法，简称自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法。
技术介绍
车路协同和自动驾驶是交通发展不可避免的两大趋势，该趋势下车辆和道路以及车辆与车辆之间能进行信息的共享，车辆的驾驶主要依赖于车辆控制中心的命令，属于交通的高阶智能化状态。当前，在交通的高阶智能化状态成熟前，十字交叉口的车辆通行控制以信号控制方案为主，该模式和交通的高阶智能化状态并不相容。针对交通的高阶智能化状态，部分研究者提出基于车辆的实时信息对信号控制方案进行优化，或在路口处实行“先到先行”原则，提出的方案或者并未充分发挥交通高阶智能化状态的优势，或者没有兼顾系统的最优化需求。为给交通高阶智能化状态下的交叉口控制提供更优的通行控制策略，需要以单向通行道路相交十字交叉口为例，提出兼顾系统需求和系统优势的交叉口智能通行控制方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种车路协同和自动驾驶环境下单向通行道路相交十字交叉口智能通行控制方法，本专利技术以车路协同和自动驾驶为技术背景，以单向通行道路相交的十字交叉口通行控制为研究对象，考虑系统内车辆的总滞留时间，提出了一种兼顾系统需求和系统优势的两条单向道路相交路口通行控制策略，给交通高阶智能化状态下的交叉口控制提供更优的通行控制策略。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法，包括：(1)定义基本参数，所述基本参数包括车长、车宽、车速vmax、加速度a、同向最小车头时距t1、异向最小车头时距t2和道路宽度；(2)以交叉口中心为确定区中心，建立一个b×b的确定区，其中b为确定区宽度；(3)将两条单向通行道路的运行方向分别记为a方向和c方向，系统中a方向车辆数为m，c方向车辆数为n；记a方向第x辆车预计到达交叉口中心的时间为tax，记c方向第y辆车预计到达交叉口中心的时间为tcy；当任一方向有车辆触碰确定区边界时，触发优化程序；所述优化程序包括以下步骤：(3.1)当|tax-tcy|<t2时，则认为a方向上的车辆x和c方向的车辆y产生冲突；按照上述判断方法找出a方向和c方向上第一组产生冲突的车辆，将第一组产生冲突的车辆分别记为车辆ax和车辆cy；(3.2)确定消除车辆ax和车辆cy冲突的两种备选方案，两种备选方案包括：车辆ax先行和车辆cy先行；比较两种备选方案的系统总滞留时间，选择其中系统总滞留时间最小的备选方案，该备选方案为消除该车辆ax和车辆cy冲突的最优解；(3.3)提取最优解中每个车辆对应的滞留时间D，计算出每个车辆对应的减速行驶时间和加速行驶时间；(3.4)根据计算出的每个车辆对应的加速行驶时间和减速行驶时间生成对应车辆指令，根据车辆指令控制滞留车辆行驶；(3.5)继续搜索车辆行驶状态变化后系统中a方向和c方向上第一组产生冲突的车辆，循环步骤(3.1)至步骤(3.5)直至没有冲突的车辆。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的确定区宽度b的计算公式为：确定区宽度＝道路宽度+车辆紧急制动至停止所行驶路程×2，其中车辆紧急制动至停止所行驶路程为作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤(3.2)具体包括：(3.2.1)确定消除车辆ax和车辆cy冲突的两种备选方案，两种备选方案包括：车辆ax先行和车辆cy先行；(3.2.2)针对车辆ax先行的备选方案，系统总滞留时间为c方向上车辆总滞留时间，则：记优化后的c方向上第y辆车到达交叉口中心的时间为tcy’,则tcy’＝tax+t2，此时产生滞留时间Dcy＝tcy’-tcy；若tc(y+1)-tcy’≥t1，则c方向上第y辆车车速的变化没有对后续车辆产生影响，后续车辆不再产生滞留时间；若tc(y+1)-tcy’<t1，则c方向上第y辆车车速的变化对后续车辆产生影响，c方向上第(y+1)辆车的车速需进行变化，记变化后的c方向上第(y+1)辆车到达交叉口中心的时间为tc(y+1)’，则tc(y+1)’＝tcy’+t1；此时产生滞留时间Dc(y+1)＝tc(y+1)’-tc(y+1)；同理，递推出c方向上其它需要改变车速的车辆，并计算出每辆需要改变车速车辆对应的滞留时间，每辆需要改变车速车辆对应的滞留时间之和即为系统总滞留时间；(3.2.3)针对车辆cy先行的备选方案，系统总滞留时间为a方向上车辆总滞留时间，则：记优化后的a方向上第x辆车到达交叉口中心的时间为tax’,则tax’＝tcy+t2，此时产生滞留时间Dax＝tax’-tax；若ta(x+1)-tax’≥t1，则a方向上第x辆车车速的变化没有对后续车辆产生影响，后续车辆不再产生滞留时间；若ta(x+1)-tax’<t1，则a方向上第x辆车车速的变化对后续车辆产生影响，a方向上第(x+1)辆车的车速需进行变化，记变化后的a方向上第(x+1)辆车到达交叉口中心的时间为ta(x+1)’，则ta(x+1)’＝tax’+t1；此时产生滞留时间Da(x+1)＝ta(x+1)’-ta(x+1)；同理，递推出a方向上其它需要改变车速的车辆，并计算出每辆需要改变车速车辆对应的滞留时间，每辆需要改变车速车辆对应的滞留时间之和即为系统总滞留时间；(3.2.4)比较两种备选方案的系统总滞留时间，选择其中系统总滞留时间最小的备选方案，该备选方案为消除该车辆ax和车辆cy冲突的最优解。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤(3.3)具体包括：(3.3.1)对于需要改变车速的车辆，若其滞留时间时，则该车辆需减速经过交叉口中心点后再加速至vmax；则该车辆的t减速、t停车和t加速分别为：t停车＝0s，其中vx表示车辆的时刻速度：t减速表示车辆以恒定加速度a减速行驶时间，t停车表示车辆停车时间，t加速表示车辆以恒定加速度a加速行驶时间；对于需要改变车速的车辆，若其滞留时间时，则该车辆需减速，并在交叉口前停车等待通行，之后加速至vmax；则该车辆的t减速、t停车和t加速分别为：(3.3.2)按照步骤(3.3.1)的方法确定每个需要改变车速的车辆对应的减速行驶时间t减速和加速行驶时间t加速。本专利技术的有益效果为：本专利技术以车路协同和自动驾驶为技术背景，以单向通行道路相交的十字交叉口通行控制为研究对象，考虑系统内车辆的总滞留时间，提出了一种兼顾系统需求和系统优势的两条单向道路相交路口通行控制策略，给交通高阶智能化状态下的交叉口控制提供更优的通行控制策略。充分发挥交通高阶智能化状态的优势。附图说明图1为本实施例确定区说明图。图2为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法，其特征在于：包括：/n(1)定义基本参数，所述基本参数包括车长、车宽、车速v

【技术特征摘要】
1.自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法，其特征在于：包括：
(1)定义基本参数，所述基本参数包括车长、车宽、车速vmax、加速度a、同向最小车头时距t1、异向最小车头时距t2和道路宽度；
(2)以交叉口中心为确定区中心，建立一个b×b的确定区，其中b为确定区宽度；
(3)将两条单向通行道路的运行方向分别记为a方向和c方向，系统中a方向车辆数为m，c方向车辆数为n；记a方向第x辆车预计到达交叉口中心的时间为tax，记c方向第y辆车预计到达交叉口中心的时间为tcy；
当任一方向有车辆触碰确定区边界时，触发优化程序；
所述优化程序包括以下步骤：
(3.1)当|tax-tcy|<t2时，则认为a方向上的车辆x和c方向的车辆y产生冲突；按照上述判断方法找出a方向和c方向上第一组产生冲突的车辆，将第一组产生冲突的车辆分别记为车辆ax和车辆cy；
(3.2)确定消除车辆ax和车辆cy冲突的两种备选方案，两种备选方案包括：车辆ax先行和车辆cy先行；
比较两种备选方案的系统总滞留时间，选择其中系统总滞留时间最小的备选方案，该备选方案为消除该车辆ax和车辆cy冲突的最优解；
(3.3)提取最优解中每个车辆对应的滞留时间D，计算出每个车辆对应的减速行驶时间和加速行驶时间；
(3.4)根据计算出的每个车辆对应的加速行驶时间和减速行驶时间生成对应车辆指令，根据车辆指令控制滞留车辆行驶；
(3.5)继续搜索车辆行驶状态变化后系统中a方向和c方向上第一组产生冲突的车辆，循环步骤(3.1)至步骤(3.5)直至没有冲突的车辆。


2.根据权利要求1所述的自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法，其特征在于：所述的确定区宽度b的计算公式为：确定区宽度＝道路宽度+车辆紧急制动至停止所行驶路程×2，其中车辆紧急制动至停止所行驶路程为


3.根据权利要求1所述的自动驾驶环境下单向通行道路相交路口通行控制方法，其特征在于：所述的步骤(3.2)具体包括：
(3.2.1)确定消除车辆ax和车辆cy冲突的两种备选方案，两种备选方案包括：车辆ax先行和车辆cy先行；
(3.2.2)针对车辆ax先行的备选方案，系统总滞留时间为c方向上车辆总滞留时间，则：
记优化后的c方向上第y辆车到达交叉口中心的时间为tcy’,则tcy’＝tax+t2，此时产生滞留时间Dcy＝tcy’-tcy；
若tc(y+1)-tcy’≥t1，则c方向上第y辆车车速的变化没有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵顗，王超然，吴仇颀，吴宇轩，杨世纪，范兴松，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32