[發明專利]一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法

在審

• 申請號: 201710228167.7
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106898143A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 張林松;吳文勝;魏志明;張安國;錢其昌;賈賢飛
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 陳敏

1.一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法，其特征在于：其步驟如下：

(1)結合研究地日交通流量的數據，進行問題分析假設，分析假設包括：

一、每日交通量發生在高峰旅行時間的比例，基于人們一天的作息時間，假設高峰期的時間和非高峰期的時間，

二、針對于有很多新手司機和一些不遵守交通規則的司機，根據相關調研，進行比例和反應時間的假設，

三、在計算路口交通流量時，提出的每個車道的車輛數，取平均值，

四、本發明中考慮的車輛都是靠右行駛的，符合世界上大部分國家或地區的交通規則，

五、選取的車輛是以標準車當量數來計算；

(2)建立傳統交通模型，

一、通過數據采集，計算交通擁堵經驗分布函數，然后繪制交通擁堵經驗分布函數圖，

二、分析影響道路交通通行因素，

三、通過數據采集及計算，繪制平均時期交通流率與交通量關系圖和高峰期車道數與平均每車道通行能力圖；

(3)建立無人駕駛汽車介入交通模型，

一、結合經典的Gipps模型思想，引入安全距離對NaSch模型進行改進，建立基于安全距離的自動駕駛元胞自動機交通流模型，

二、進行無人駕駛元胞自動機仿真，

三、數據分析，所述數據分析包括駕駛方式混合比例對交通的影響分析和混合比例對交通擁堵的影響分析；

(4)多車協作，

使用重疊結構分解的方法將車隊分解為一系列由三輛車組成的子系統，再使用分散式LQ控制方法得到擴展后系統的最優解，最后將擴展系統收縮回原系統，得到原系統的次優控制率；

(5)靈敏度檢驗，

將無人駕駛汽車的反應時間由0.1s提高到1s進行靈敏度檢驗。

2.根據權利要求1所述的一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法，其特征在于：所述建立基于安全距離的自動駕駛元胞自動機交通流模型時進行規格制定：

第一，依據安全距離原理，第n輛車的駕駛員對其前方車輛的最大減速度進行估計，進而確定避免與其前方發生追尾所需保證的安全距離Gap_safe,n，以及行駛的安全速度v_safe,n；

$v_{safe,n}\left(t\right)=-b_n{\mathrm{\τ}}_n+\sqrt{{b_n}^2{{\mathrm{\τ}}_n}^2+b_n\{2\[x_{n+1}\left(t\right)-x_n\left(t\right)-S_{n+1}\]-{\mathrm{\τ}}_n{v}_n\left(t\right)+\frac{v_{n+1}{\left(t\right)}^2}{b_n}\}}$

第二，加速規則

車輛在行駛當中，當第n輛車與其前方車輛之間的車間距大于該車行駛時所需要的安全間距時，即Gap_n＞Gap_safe,n時，為了滿足駕駛員對于更高期望速度的行駛，該車則按照如下規則進行加速行駛；

v_n(t)→min(v_n(t)+a_n,V_max,v_safe,n(t),Gap_n)

第三，勻速規則

當第n輛車與其前方車輛之間的車間距與該車行駛時所需要的安全間距相等時，即Gap_n＝Gap_safe,n，在保證車輛安全行駛的情況下，則該車輛不會采取任何加減速措施，保持原速度行駛；

v_n(t)→min(v_n(t),Gap_n)

第四，減速規則

當第n輛車與其前方車輛之間的車間距小于該車行駛時所需要的安全間距時，即Gap_n＜Gap_safe,n時，為了確保安全駕駛則進行減速。若前方車輛靜止，即v_n(t)＝0，基于安全性考慮，則采取安全減速的規則進行減速，即保證該車與前方車輛的車間距不得小于0.5m；若前方車輛非靜止，即v_n(t)≠0，則采取確定性減速規則進行減速,對應的具體規則如下：

安全減速

v_n(t)→max{min(v_safe,n(t),Gap_n-1),0)

確定性減速

v_n(t)→max{min(v_safe,n(t),Gap_n),0)

第五，隨機慢化概率

考慮到駕駛員在行駛過程中存在的駕駛行為的不確定性，在演化規則中引入了隨機慢化概率R_p，行駛中的車輛按照隨機慢化概率進行速度上的慢化，速度變化遵守式，則按照常規減速度進行減速；

v_n(t)→max(v_n(t)-b_n,0)

第六，位置更新

在速度演化更新規則的基礎上，進行車輛位置的更新；

x_n(t)→x_n(t)+v_n(t)

式中：Gap_n為第n輛車與前車n+1的車間距，即Gap_n＝x_n+1(t)-x_n(t)-l_n+1。

3.根據權利要求1所述的一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法，其特征在于：所述影響道路交通通行因素包括不利天氣因素、靜態瓶頸路段和動態瓶頸路段，所述不利天氣因素指雨、雪、霧、強風等；所述靜態瓶頸路段指隧道、橋梁、長達下坡路段等；所述動態瓶頸路段指大型車、“幽靈堵塞”、交通事故及車輛故障。