一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略制造技术

本发明专利技术公开了一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略，包括步骤为：智能网联车队获取目标车道车辆的前后间距和速度信息；判断每辆车的换道条件和队列最优首次换道车辆；最优首次换道车辆进行换道并减速为其他车辆留出足够空间；其他车辆重组编队并达到预定速度和换道位置；每辆车在满足换道条件后相继换道。本发明专利技术提供的方法可适用于混合交通流且交通密度较大的下匝道前的换道场景，通过充分发挥智能网联车精确感知以及车队协同控制的优势，利用整队的感知和决策增加可换道概率，在抵达下匝道入口前完成换道要求的同时，保证了智能网联车队在换道过程中，以及下匝道前后编队的连续与完整，为未来交通安全高效提供保障。为未来交通安全高效提供保障。为未来交通安全高效提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略


[0001]本专利技术涉及智能交通控制领域，特别是一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略。

技术介绍

[0002]随着机动车保有量的增加，交通安全和交通拥堵问题日益严重。而智能网联车可以通过对周围环境的精确感知和精准控制大幅度减少因人为失误导致的事故与拥堵。而具有相同目的地或路径有重叠的智能网联车可以采用CACC(Cooperative Adaptive Cruise Control)编队运行，大幅度增加通行能力，并且减少排放和能源消耗。但是使智能网联车渗透率达到100％仍有很大困难，因此由智能网联车和人工驾驶车辆所组成的混合交通流仍会长期存在。目前的智能网联车在跟随人工驾驶车行驶时会从CACC降级为ACC(Adaptive Cruise Control),导致通行效率、安全性和稳定性的降低，因此如何保障队列在运行过程的连续性与完整性十分重要。
[0003]而目前针对智能网联车队的换道方法主要有两种，分别为整体式换道和相继式换道。但这两种换道方式所需要的车间距较大，在交通流密度较大的场景下常常难以找到合适的换道间隙。若队列需要下匝道，可能会因为没有合适的间隙错过匝道口，或是为强制下匝道而打乱队列，大幅度降低智能网联车队舒缓交通流、提高通行效率的能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略，该智能网联车队下匝道前的协同换道策略能在较高交通密度环境中车队能够找到合适的间隙，安全有序的进行换道，并使智能网联车队在换道前后都能编队行驶，保障了道路交通安全、高效、平稳的状态。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略，包括如下步骤。
[0007]步骤1、确定最优首次换道车辆：设下匝道前具有紧邻的内侧车道和外侧车道；内侧车道的前方具有下匝道，也称为目标车道；待从下匝道换道的智能网联车队行驶在外侧车道；智能网联车队具有n辆智能网联汽车，且从前至后依次编号为1、2、3、
……
、i、
……
、n；其中，1≤i≤n；智能网联车队中的每辆智能网联汽车均利用自身搭载的传感器，对目标车道自身周围的人工驾驶车的速度以及和与自身的纵向间距进行测定，以确定最优首次换道车辆，设其编号为i。
[0008]步骤2、最优首次换道车辆i首次换道及减速，具体包括如下步骤：
[0009]步骤2
‑
1、首次换道：步骤1确定的最优首次换道车辆i，从外侧车道以纵向匀速换道至目标车道。
[0010]步骤2
‑
2、确定a
d
和t
d
：根据最优首次换道车辆i在目前车道内前车的车速以及最优首次换道车辆i距离下匝道的距离值，确定最优首次换道车辆i将在目标车道内的匀减速度
a
d
、匀减速时间t
d
和在t
d
后的速度v
d
。
[0011]步骤2
‑
3、减速：位于目标车道内的最优首次换道车辆i以a
d
匀减速行驶，并在设定匀减速时间t
d
后，达到设定速度v
d
；
[0012]步骤2
‑
4、匀速：以速度v
d
在目标车道内匀速行驶。
[0013]步骤3、编队减速：位于外侧车道的n
‑
1辆智能网联汽车，进行重组编队，并均分别按照各自的设定减速度匀减速行驶，并分别在各自的设定时间内，均达到速度v
d
。
[0014]步骤4、二次换道：步骤3重新编队后的智能网联新车队中的每辆智能网联汽车均利用自身搭载的传感器，对目标车道自身周围的人工驾驶车的速度以及和与自身的纵向间距进行测定，以确定满足二次换道的智能网联汽车；接着，满足二次换道的智能网联汽车均以纵向匀速进行二次换道。
[0015]步骤5、位于外侧车道的剩余智能网联汽车，均按照速度v
d
进行匀速行驶，并均重复步骤4，直至位于外侧车道的所有智能网联汽车，均在下匝道前完成向目标车道的换道。
[0016]步骤1、确定最优首次换道车辆的方法，具体包括如下步骤：
[0017]步骤1
‑
1、设定首次换道条件：假设当前时刻第i辆智能网联汽车成功换道至目标车道，目标车道上第i辆智能网联汽车和其后车的预计加速度分别为a
i
和a
i，r
，当a
i
和a
i，r
同时满足如下两个条件时，则说明第i辆智能网联汽车和其后车均行驶安全，第i辆智能网联汽车满足首次换道条件：其中：
[0018]条件
①
、a
i
＞a
min
。
[0019]条件
②
、a
i，r
＞a
min
。
[0020]式中，a
min
为设定的最小车辆加速度。
[0021]步骤1
‑
2、计算a
i
和a
i，r
：智能网联车队中的每辆智能网联汽车均利用利用自身搭载的传感器，对目标车道自身周围的人工驾驶车的速度以及和自身的纵向间距进行测定，并采用跟驰函数计算a
i
和a
i，r
。
[0022]步骤1
‑
3、判断符合首次换道车辆：将步骤1
‑
2计算得到的计算a
i
和a
i，r
，与步骤1
‑
1设定的首次换道条件进行比较判断，从而得到符合首次换道的车辆。
[0023]步骤1
‑
4、确定最优首次换道车辆：当步骤1
‑
3判断得到同一时刻符合首次换道的车辆只有一辆时，则改该辆智能网联汽车即为最优首次换道车辆；当步骤1
‑
3判断得到同一时刻符合首次换道的车辆具有两辆及以上时，则确定最靠近智能网联车队队尾的车辆为最优首次换道车辆，从而缩小整个智能网联车队队列换道所需时间和行驶距离。
[0024]步骤1
‑
1中，a
i
和a
i，r
，具体计算公式为：
[0025]a
i
＝F(s
i，l
，v
i，l
，v
i
)
[0026]a
i，r
＝F(s
i，r
，v
i
，v
i，r
)
[0027]式中，F(
·
)为跟驰函数，表示人工驾驶时根据前后两辆车的间距和速度对后车加速度的调整，反映了人工驾驶车辆的跟车行为。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能网联车队下匝道前的协同换道策略，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、确定最优首次换道车辆：设下匝道前具有紧邻的内侧车道和外侧车道；内侧车道的前方具有下匝道，也称为目标车道；待从下匝道换道的智能网联车队行驶在外侧车道；智能网联车队具有n辆智能网联汽车，且从前至后依次编号为1、2、3、
……
、i、
……
、n；其中，1≤i≤n；智能网联车队中的每辆智能网联汽车均利用自身搭载的传感器，对目标车道自身周围的人工驾驶车的速度以及和与自身的纵向间距进行测定，以确定最优首次换道车辆，设其编号为i；步骤2、最优首次换道车辆i首次换道及减速，具体包括如下步骤：步骤2
‑
1、首次换道：步骤1确定的最优首次换道车辆i，从外侧车道以纵向匀速换道至目标车道；步骤2
‑
2、确定a
d
和t
d
：根据最优首次换道车辆i在目前车道内前车的车速以及最优首次换道车辆i距离下匝道的距离值，确定最优首次换道车辆i将在目标车道内的匀减速度a
d
、匀减速时间t
d
和在t
d
后的速度v
d
；步骤2
‑
3、减速：位于目标车道内的最优首次换道车辆i以a
d
匀减速行驶，并在设定匀减速时间t
d
后，达到设定速度v
d
；步骤2
‑
4、匀速：以速度v
d
在目标车道内匀速行驶；步骤3、编队减速：位于外侧车道的n
‑
1辆智能网联汽车，进行重组编队，并均分别按照各自的设定减速度匀减速行驶，并分别在各自的设定时间内，均达到速度v
d
；步骤4、二次换道：步骤3重新编队后的智能网联新车队中的每辆智能网联汽车均利用自身搭载的传感器，对目标车道自身周围的人工驾驶车的速度以及和与自身的纵向间距进行测定，以确定满足二次换道的智能网联汽车；接着，满足二次换道的智能网联汽车均以纵向匀速进行二次换道；步骤5、位于外侧车道的剩余智能网联汽车，均按照速度v
d
进行匀速行驶，并均重复步骤4，直至位于外侧车道的所有智能网联汽车，均在下匝道前完成向目标车道的换道。2.根据权利要求1所述的智能网联车队下匝道前的协同换道策略，其特征在于：步骤1、确定最优首次换道车辆的方法，具体包括如下步骤：步骤1
‑
1、设定首次换道条件：假设当前时刻第i辆智能网联汽车成功换道至目标车道，目标车道上第i辆智能网联汽车和其后车的预计加速度分别为a
i
和a
i，r
，当a
i
和a
i，r
同时满足如下两个条件时，则说明第i辆智能网联汽车和其后车均行驶安全，第i辆智能网联汽车满足首次换道条件：其中：条件
①
、a
i
＞a
min
；条件
②
、a
i，r
＞a
min
；式中，a
min
为设定的最小车辆加速度；步骤1
‑
2、计算a
i
和a
i，r
：智能网联车队中的每辆智能网联汽车均利用利用自身搭载的传感器，对目标车道自身周围的人工驾驶车的速度以及和自身的纵向间距进行测定，并采用跟驰函数计算a
i
和a
i，r
；步骤1
‑
3、判断符合首次换道车辆：将步骤1
‑
2计算得到的计算a
i
和a
i，r
，与步骤1
‑
1设定的首次换道条件进行比较判断，从而得到符合首次换道的车辆；步骤1
‑
4、确定最优首次换道车辆：当步骤1
‑
3判断得到同一时刻符合首次换道的车辆
只有一辆时，则该辆智能网联汽车即为最优首次换道车辆；当步骤1
‑
3判断得到同一时刻符合首次换道的车辆具有两辆及以上时，则确定最靠近智能网联车队队尾的车辆为最优首次换道车辆，从而缩小整个智能网联车队队列换道所需时间和行驶距离。3.根据权利要求2所述的智能网联车队下匝道前的协同换道策略，其特征在于：步骤1
‑
1中，a
i
和a
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，具体计算公式为：a
i
＝F(s
i，l
，v
i，l
，v
i
)a
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＝F(s
i,r
，v<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，董长印，熊卓智，王丰，张家瑞，钟娅凌，李谨成，吕科赟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：