一种智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法技术

本发明专利技术公开了一种智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，包括：分别计算队列内换道车辆和其前方车辆的等效质量；分别将两车辆进行坐标转换；分别计算两车辆的虚拟距离，分别计算队列内两车辆的引力和斥力势场、合力势场；获得换道车辆和其前方车辆在跟车状态下的期望车头时距，对待定参数进行标定；绘制势能图并设定阈值，寻找阈值等势面的内圆相切处计算换道车辆和其前方车辆之间的最小间距，并寻找阈值等势面的外圆相切处，计算最大间距，确定出队列内换道车辆换道所需维持的安全间距区间。本发明专利技术实现了智能网联队列内车辆换道的安全间距确定，在保证安全的同时兼顾队列整体性，为智能网联队列各车辆实现安全、稳定地换道提供技术支撑。道提供技术支撑。道提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法


[0001]本专利技术涉及一种智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，属于智能网联汽车的


技术介绍

[0002]随着愈加增强的运力需求，近年来高速公路上的货车交通事故频发，统计结果表明，因违规更换车道导致的交通事故占比13％，未保持安全间距导致事故发生占比30.63％。智能网联技术的发展提供了新的契机，货车通过车间通信和协同实现网联队列行驶，可以有效减少交通事故的发生，同时，队列行驶能在保证安全的前提下减少车辆之间的间距，提高了高速公路交通的通行效率。在队列在高速公路行驶过程中，尤其在高速公路合流区，队列如何实现队列换道是一项重要任务，其中队列换道是队列车辆间的间距选择是重中之重。
[0003]近年来，车辆换道逐渐成为国内外交通领域研究的热点，换道间距是换道条件中非常重要的一项指标，换道间距指换道过程中当车辆之间的间距一直维持在换道间距要求下，便不会发生车辆碰撞。这一指标一定程度上反应了车辆的当前车速和位置与交通安全之间的关系，因此如何确定高速公路上行驶的队列换道间距数值是一个值得深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据车辆的运动状态，分别计算队列内换道车辆和其前方车辆的等效质量；(2)将所述队列内换道车辆和其前方车辆在原始坐标体系的空间内点分别根据转角关系进行坐标转移，得到各自更新坐标体系下的车辆位置坐标；(3)分别根据各自更新坐标体系下的车辆位置坐标、队列内车辆的速度和势场强度的关系，分别计算队列内换道车辆和其前方车辆两车辆的虚拟距离；(4)基于计算出的队列内换道车辆和其前方车辆两车辆的虚拟距离，根据队列的整体性要求，模拟两辆车辆之间存在引力，分别计算队列内换道车辆和其前方车辆的引力势场；(5)基于计算出的队列内换道车辆和其前方车辆两车辆的虚拟距离，根据车辆行驶时的安全间距需求，模拟两辆车辆之间存在斥力，分别计算队列内换道车辆和其前方车辆的斥力势场；(6)由两车辆之间的间距由斥力和引力共同作用而成，因此根据计算出的队列内换道车辆的引力势场和斥力势场计算得到换道车辆的合力势场，及根据计算出的队列内换道车辆的前方车辆的引力势场和斥力势场，计算得到该前方车辆的合力势场；(7)获得队列中跟车状态下的期望车头时距，对换道车辆或其前方车辆的合力势场中的待定参数进行标定；(8)基于换道车辆和其前方车辆的合力势场，绘制势能图并根据设定的阈值，寻找换道车辆的阈值等势面与其前方车辆的阈值等势面的内圆相切处，即队列内换道车辆和其前方车辆之间的最小间距，并计算该最小间距；(9)寻找换道车辆的阈值等势面与其前方车辆的阈值等势面的外圆相切处，即队列内换道车辆和其前方车辆之间的最大间距，并计算该最大间距；(10)基于计算出的队列内换道车辆和其前方车辆之间的最小间距和最大间距，确定出队列内换道车辆换道所需维持的安全间距区间。2.根据权利要求1所述智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，所述步骤(1)中计算队列内车辆的等效质量，采用公式：M
i
＝m
i
(1.566
×
10
‑
14
v
i6.687
+0.3345)其中，M
i
为队列内车辆i的等效质量，m
i
为队列内车辆i的实际质量，v
i
为队列内车辆i当前的速度。3.根据权利要求1所述智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算队列内车辆的虚拟距离，采用公式：其中，k
′
为队列内车辆i的虚拟距离，(x
*
，y
*
)为队列内车辆i在更新后的坐标体系下的空间内某点坐标，(x
i
，y
i
)为队列内车辆i在原始坐标体系下的坐标，v
i
为队列内车辆i当前的速度，α和τ为与速度和车道宽度相关的常数。4.根据权利要求1所述智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，所述步骤(4)中计算队列内车辆的引力势场，采用公式：
其中，E
gi
为队列内车辆i的引力势场，M
i
为队列内车辆i的等效质量，k
′
为队列内车辆i当前的速度v
i
和势场强度之间的虚拟距离，为任意位置到该车辆质心的连线与运动方向的顺时针夹角，a
i
为队列内车辆i的加速度，γ为与虚拟距离k
′
相关的待定参数，β为与顺时针夹角相关的常数，是虚拟距离的方向单位向量。5.根据权利要求1所述智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，所述步骤(5)中计算队列内车辆的斥力势场，采用公式：其中，E
ri
为队列内车辆i的斥力势场，M
i
为队列内车辆i的等效质量，k
′
为队列内车辆i当前的速度v
i
和势场强度之间关系的虚拟距离，a
i
为队列内车辆i的加速度，为任意位置到该车辆质心的连线与运动方向的顺时针夹角，λ和β分别为与等效质量和顺时针夹角相关的常数，是虚拟距离的方向单位向量。6.根据权利要求1所述智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，所述步骤(6)中计算队列内车辆的合力势场，采用公式：其中，E
vi
为队列内车辆i的合力势场，E
ri
为队列内车辆i的排斥势场，E
gi
为队列内车辆i的引力势场，c为与刻度校正相关的常数，k
′
为队列内车辆i的虚拟距离，是虚拟距离的方向单位向量。7.根据权利要求1所述智能网联队列内车辆换道安全间距确定方法，其特征在于，所述步骤(7)中对队列内换道车辆或其前方车辆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴任飞，芮一康，陆文琦，李林恒，冉斌，曲栩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
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