【技术实现步骤摘要】
一种基于规则的自动驾驶交叉口车辆换道控制方法
[0001]本专利技术属于智能交通控制领域,涉及交叉口进口车道自动驾驶车辆协作换道
,更具体地说,涉及一种基于规则的自动驾驶交叉口车辆换道控制方法。
技术介绍
[0002]我国城市交通发展正处于传统交通向智能交通、追求速度规模向注重质量效益转型的关键期,《交通强国建设纲要》中明确指出大力发展智慧交通。在车辆智能化与网联化的趋势下,积极响应国家战略要求,深入探索面向智能网联、自动驾驶环境的新型交通控制技术,有利于提升城市交通智能管控水平,为我国智能交通城市建设提供技术支撑。
[0003]感知、规划和控制是自主驾驶的三大关键技术。其中,轨迹规划需要考虑车辆间的协作,最为复杂,轨迹规划一般可分为全局规划和局部决策两类。在局部决策中,换道规划非常重要,最原始的换道决策模型Gipps模型由美国学者Gipps在上世纪60年代提出的,现有的规划方法可分为三类,即人工势场、最优控制算法和栅栏法。
[0004]人工势场算法是一种模拟物理力场的算法,它是将道路周围环境抽象成一种引力场,目标点产生“引力”,障碍物产生“斥力”,通过合力来控制移车辆运动。为了有效地寻找最优或次优轨迹,最优控制算法广泛用于轨迹规划。通常利用多项式曲线生成决策轨迹集合,然后通过模型选取最优轨迹;栅栏法是将周围环境划分若干小区域,确定障碍物所在区域位置,采用路径搜索算法寻找轨迹规划方案。此外,在换道决策方法有:元胞自动机模型、博弈论、贝叶斯模型、隐马尔可夫模型、决策树模型、支持向量机换道决策模型等 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于规则的自动驾驶交叉口车辆换道控制方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤1:参数定义和控制模型数据输入;首先将交叉口各进口方向距停车线L米的进口车道区域设置为换道和速度控制区域,L表示换道和速度控制区域的长度,交叉口东、西、南、北四个进口方向分别由字母E、W、S、N表示,O表示方向的集合,O={E,W,S,N};对各方向进口车道编号,用L
o,j
表示o方向车道j,o∈O,在每个进口方向的换道和速度控制区建立直角坐标系,通过坐标确定车辆的位置,表示车辆i在第k步迭代结束的坐标;车辆进入交叉口的目标车速用V表示,可换道间隙用D表示,d表示同一车道上相邻车辆的最小安全间隔,距离的单位是米,m,速度的单位是米每秒,m/s,加速度的单位是米每平方秒,m/s2。步骤2:确定每迭代步中同方向车辆移动次序;当前一步所有车辆换道结束后,根据车辆位置横坐标大小确定下一步计算的先后顺序,按顺序依次计算,在计算当前车辆时,顺序在前的车辆已经行驶了当前步长的距离,顺序在后的车辆在当前步还未移动。步骤3:在每步中判断车辆是否需要换道,并制定换道规则;当车辆需要换道时,建立判断方法,判断相邻车道是否存在可换道间隙,不存在可换道间隙时,车辆继续向前行驶;存在可换道间隙时,换道车辆按速度限制调整速度,向可换道间隙靠拢,在速度调整时满足同一车道上相邻车辆的最小安全间隔d的约束、与目标车道前后车最小安全间隔的约束。2.根据权利要求1所述的一种基于规则的自动驾驶交叉口车辆换道控制方法,其特征在于,所述步骤3,包括如下步骤:步骤31:车辆i进入控制区域前所在车道j用表示,目标车道用L
o,i,J
表示,车辆在第k步所在车道用表示,判断与L
o,i,J
的大小确定车辆换道需要经过的所有车道集合,当j<J时,车辆i经过的车道集合为当j>J时,车辆i经过的车道集合为当j=J时,车辆i经过的车道集合在任一迭代步长中,车辆只允许占用一条车道,因此满足公式(1)约束:式中:为0
‑
1变量,表示o方向上车辆i在第k步是否在车道j上,表示在车道j上时,否则Γ
o,i
表示o方向上车辆i经过的车道集合;Ω
o
表示o方向所有进口车道上在换道和速度控制区域的车辆集合,i表示车辆i,i∈Ω
o
;K表示车辆最大的迭代次数;车辆每步只能换道一次,且只能换道相邻车道,因此满足公式(2)约束:公式(2)表示o方向车辆i在一次迭代中最多换道一次,且只能换道到相邻车道,即车道编号的差值的绝对值小于2,|j
‑
j
′
|<2;当o方向车辆i在k步时在车道j上、即且|j
‑
j
′
|≥2时,在k+1步不能换道到车道j
′
,即由于不能保证车辆一定是在k+1步换道,的为决策变量,但必须保证如果|j
‑
j
′
|≥2,车辆不能在k+1步换道到车道j
′
;
步骤32:计算第k+1步迭代车辆的行驶速度;由于迭代步长设置较短,车辆在每迭代步长的时间内纵向速度视为匀速,纵向速度V
y
满足公式(3)约束:V
y
=d
l
/(N
*
技术研发人员:徐帆,刘洋,吴伟,龙科军,向凌云,
申请(专利权)人:长沙理工大学,
类型:发明
国别省市:
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