一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法，在纯网联自动驾驶环境下，基于车联网控制中心获取网联自动车群及其路段初始状态信息，多线并行控制不同转向车辆的机动直到所有车辆完成各阶段任务达到目标串联排列状态，基于车辆动力学性能计算各任务前后所有控制间隔的用时长度，及所有车辆在各控制间隔内的运行轨迹，融合所有控制间隔内的车辆轨迹形成从初始状态到最终目标状态的网联自动车群完整运行轨迹，从而最大化利用交叉口车道资源，提高交叉口通行能力。提高交叉口通行能力。提高交叉口通行能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法


[0001]本专利技术涉及一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法，在纯网联自动驾驶环境下多线并行控制各网联自动车完成各阶段任务直至形成串联排列，得到的车辆全过程运动轨迹可用于自动驾驶车辆规划，属于智慧交通


技术介绍

[0002]在智慧交通领域，汽车作为交通出行的重要载体，是交通系统当中的核心环节；汽车的智能化和网联化是未来发展的重要方向；推进汽车的智能化和网联化发展，对于解决能源消耗、环境污染和交通拥堵等问题都具有重要意义；网联自动驾驶车辆融合车联网技术和自动驾驶技术，可实现车与其他智能体的交换共享，为交通出行者和管理者带来巨大方便。
[0003]在现有交通出行规则下，在交叉口处排队的车辆只能利用各自转向车道通过交叉口，即不同转向车辆并联排列；在此背景下，一些新型的交叉口管控模式如串联排列被提出，并被验证可提高交叉口通行效率；但是由于人工驾驶车辆的随机性，此种模式实现较为困难。网联自动车具备复杂的环境感知、智能决策和协同控制等功能，通过精准控制车辆轨迹可以有效减少超速、闯红灯、酒驾等违法行为；在未来网联自动车逐步应用的趋势下，通过车联网技术和自动驾驶技术的联合支持，新型交叉口管控模式的实现具备了很大的可能性。在此背景下，本专利技术对纯网联自动车流环境下的车辆轨迹控制方法进行了研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法。
[0005]本专利技术的核心思想是，在纯网联自动驾驶环境下，基于车联网控制中心获取网联自动车群及其路段初始状态信息，多线并行控制不同转向车辆的机动直到所有车辆完成各阶段任务达到目标串联排列状态，基于车辆动力学性能计算各任务前后所有控制间隔的用时长度，及所有车辆在各控制间隔内的运行轨迹，融合所有控制间隔内的车辆轨迹形成从初始状态到最终目标状态的网联自动车群完整运行轨迹。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法，包括如下步骤：
[0008]S1针对三车道及以上路段，车联网控制中心实时沟通路段上网联自动车，确定当前网联自动车群作为控制目标，获取道路信息及车辆初始状态，包括车道与车辆总数、各车辆转向与位置分布，确定网联自动车群初始分布状态与目标分布状态；在初始分布状态下，所有车辆横向对齐，纵向保持间距D0，不同转向对应车辆用车A、车B和车C分别表示；目标分布状态是指同一转向车辆占据所有车道，不同转向车辆前后分离；
[0009]S2根据获取的道路信息及车辆初始状态确定各转向分离专用道，其中每个转向至少具有一条转向分离专用道；
[0010]S3界定虚拟预留行R0及各转向子队列的数目；所述虚拟预留行R0是完成不同转向车辆换道至对应车道后，在当前状态第一行前增加空行为车A和车B预留行驶空间；所述转向子队列是由目标分布状态下各车道中同一转向的车辆构成的队列；
[0011]S4确定各阶段控制任务，包括：
[0012]任务1：依据各转向子队列的数目确定每个车道协同换道后的应有车辆数，不同转向车辆之间纵向分离以确保所有车A能换道至L
A
分离专用道，所有车B能换道至L
B
分离专用道，所有车C能换道至L
C
分离专用道；
[0013]任务2：不同转向车辆协同换道至对应分离专用道，并划分各转向子队列；所有车辆完成协同换道后在当前行前增加R0行虚拟预留行；
[0014]任务3：所有车A沿L
A
分离专用道同时前进至第一排所有车A子队列头车到达第一行，不同排紧密排列，同一排子队列头车对齐，且各子队列车A紧密排列；
[0015]任务4：完成所有车A的车道调度；
[0016]任务5：所有满足以右侧车道为目标换道车道的车B子队列和已在目标车道的车B子队列所有车B沿L
B
分离专用道同时前进，至第一排所有车B子队列头车位于第(R
A
+1)行，不同排紧密排列，同一排子队列头车对齐，且各子队列车A紧密排列；
[0017]任务6：循环运行1)
‑
2)至任务5中所有满足条件的车B子队列换道至目标车道且从第(R
A
+1)行起紧密排列：1)L
B
分离专用道当前最前排车B子队列同时换道至目标车道；2)L
B
分离专用道剩下满足任务5条件的车B子队列车B同时前进相同距离至最前排车B子队列头车位于第(R
A
+1)行；
[0018]任务7：每一排位于L
B
分离专用道上的车B子队列中位于最前方的车B所在行标记为该排的对齐行，除任务5中满足条件的车B子队列外的所有车B沿L
B
分离专用道同时前进至同一排子队列头车行驶至该排的对齐行，且各子队列车B紧密排列；
[0019]任务8：对于任务7中所有同一排车B子队列,当其中一排对齐行及其后方的该排车B子队列对应换道目标车道上没有其他转向车辆时，该排车B子队列即可同时换道至目标车道，换道完成后的子队列所有车B沿当前车道同时前进至头车位于第(R
A
+1)行，且各子队列车B紧密排列；
[0020]任务9：第一排车C子队列的所有车C沿L
C
分离专用道同时前进至各队列头车位于第(R
A
+R
B
+1)行，且各子队列车C紧密排列；
[0021]任务10：每一排位于L
C
分离专用道上的车C子队列中位于最前方的车C所在行标记为该排的对齐行，除任务9中车C子队列外的所有车C沿L
C
分离专用道同时前进至同一排子队列头车行驶至该排的对齐行，且各子队列车C紧密排列；
[0022]任务11：对于任务10中所有同一排车C子队列，当其中一排对齐行及其后方的该排车C子队列对应换道目标车道上没有其他转向车辆时，该排车C子队列即可同时换道至目标车道，换道完成后的子队列所有车C沿当前车道同时前进至头车位于第(R
A
+R
B
+1)行，且各子队列车C紧密排列；
[0023]S5并行控制各任务进行直至达到目标分布状态；
[0024]S6完成所有任务融合形成全过程轨迹。
[0025]进一步地，所述S2确定各转向分离专用道的方法为：基于车道数和车辆数确定不同转向车辆分离专用道，其中，路段车道数为N
L
，车A、车B和车C的车辆数分别为N
A
、N
B
和N
C
，
车A、车B和车C从左到右依此选择N
LA
、N
LB
和N
LC
条车道作为分离专用道，N
LA
、N
LB
和N
LC
的确定方法如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法，其特征在于，包括如下步骤：S1针对三车道及以上路段，车联网控制中心实时沟通路段上网联自动车，确定当前网联自动车群作为控制目标，获取道路信息及车辆初始状态，包括车道与车辆总数、各车辆转向与位置分布，确定网联自动车群初始分布状态与目标分布状态；在初始分布状态下，所有车辆横向对齐，纵向保持间距D0，不同转向对应车辆用车A、车B和车C分别表示；目标分布状态是指同一转向车辆占据所有车道，不同转向车辆前后分离；S2根据获取的道路信息及车辆初始状态确定各转向分离专用道，其中每个转向至少具有一条转向分离专用道；S3界定虚拟预留行R0及各转向子队列的数目；所述虚拟预留行R0是完成不同转向车辆换道至对应车道后，在当前状态第一行前增加空行为车A和车B预留行驶空间；所述转向子队列是由目标分布状态下各车道中同一转向的车辆构成的队列；S4确定各阶段控制任务，包括：任务1：依据各转向子队列的数目确定每个车道协同换道后的应有车辆数，不同转向车辆之间纵向分离以确保所有车A能换道至L
A
分离专用道，所有车B能换道至L
B
分离专用道，所有车C能换道至L
C
分离专用道；任务2：不同转向车辆协同换道至对应分离专用道，并划分各转向子队列；所有车辆完成协同换道后在当前行前增加R0行虚拟预留行；任务3：所有车A沿L
A
分离专用道同时前进至第一排所有车A子队列头车到达第一行，不同排紧密排列，同一排子队列头车对齐，且各子队列车A紧密排列；任务4：完成所有车A的车道调度；任务5：所有满足以右侧车道为目标换道车道的车B子队列和已在目标车道的车B子队列所有车B沿L
B
分离专用道同时前进，至第一排所有车B子队列头车位于第(R
A
+1)行，不同排紧密排列，同一排子队列头车对齐，且各子队列车A紧密排列；任务6：循环运行1)
‑
2)至任务5中所有满足条件的车B子队列换道至目标车道且从第(R
A
+1)行起紧密排列：1)L
B
分离专用道当前最前排车B子队列同时换道至目标车道；2)L
B
分离专用道剩下满足任务5条件的车B子队列车B同时前进相同距离至最前排车B子队列头车位于第(R
A
+1)行；任务7：每一排位于L
B
分离专用道上的车B子队列中位于最前方的车B所在行标记为该排的对齐行，除任务5中满足条件的车B子队列外的所有车B沿L
B
分离专用道同时前进至同一排子队列头车行驶至该排的对齐行，且各子队列车B紧密排列；任务8：对于任务7中所有同一排车B子队列,当其中一排对齐行及其后方的该排车B子队列对应换道目标车道上没有其他转向车辆时，该排车B子队列即可同时换道至目标车道，换道完成后的子队列所有车B沿当前车道同时前进至头车位于第(R
A
+1)行，且各子队列车B紧密排列；任务9：第一排车C子队列的所有车C沿L
C
分离专用道同时前进至各队列头车位于第(R
A
+R
B
+1)行，且各子队列车C紧密排列；任务10：每一排位于L
C
分离专用道上的车C子队列中位于最前方的车C所在行标记为该排的对齐行，除任务9中车C子队列外的所有车C沿L
C
分离专用道同时前进至同一排子队列
头车行驶至该排的对齐行，且各子队列车C紧密排列；任务11：对于任务10中所有同一排车C子队列,当其中一排对齐行及其后方的该排车C子队列对应换道目标车道上没有其他转向车辆时，该排车C子队列即可同时换道至目标车道，换道完成后的子队列所有车C沿当前车道同时前进至头车位于第(R
A
+R
B
+1)行，且各子队列车C紧密排列；S5并行控制各任务进行直至达到目标分布状态；S6完成所有任务融合形成全过程轨迹。2.根据权利要求1所述的基于多任务并行控制的网联自动车群串联排列实现方法，其特征在于，所述S2确定各转向分离专用道的方法为：基于车道数和车辆数确定不同转向车辆分离专用道，其中，路段车道数为N
L
，车A、车B和车C的车辆数分别为N
A
、N
B
和N
C
，车A、车B和车C从左到右依此选择N
LA
、N
LB
和N
LC
条车道作为分离专用道，N
LA
、N
LB
和N
LC
的确定方法如下：1)若N
L
\3＝0，N
LA
＝N
LB
＝N
LB
＝N
L
/3，N
L
\3表示取余数；2)若N
L
\3＝1，首先令然后确定i，其中，车辆数最大的转向i＝1，其他转向i＝0，若多个转向车辆数一样大，则按车A、车B和车C先后优先级确定优先级高的转向i＝1，其他转向i＝0；3)若N
L
\3＝2，首先令然后确定i，其中，车辆数最小的转向i＝0，其他转向i＝1；若多个转向车辆数一样小，则按车C、车B和车A先后优先级确定优先级高的转向i＝0，其他转向i＝1；表示向...

【专利技术属性】
技术研发人员：凡俊生，郭满，王中麒，章立辉，王亦兵，熊满初，
申请(专利权)人：浙江大学建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：