[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

技術領域

本發明涉及無人駕駛領域，更具體地說，涉及一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法。

背景技術

目前，關于無人駕駛和人工駕駛的混合交通流的研究還較少，Sunan Huang提出一種關于無人駕駛和人工駕駛共存從而使高速公路自動化成本和基礎設施要求減少的技術，Arnab Bose于1999年對相同車道內無人駕駛和人工駕駛一起行駛對交通流特性和環境的影響進行了分析，Arnab Bose于2003提出了無人駕駛模型，并對同比例的自動和人工駕駛的流密圖進行了分析研究，同時還分析了沖擊波；考慮駕駛員的個體駕駛特性差異和ACC車輛的運行原理，構建了各自的運行規則，提出了一個新的元胞自動機模型，對模擬出混合交通流的變化特性。

元胞自動機模型作為微觀交通模擬研究的主要工具，被引入到交通領域后，得到了迅速的發展，1992年Nagel和Schrenberg提出了經典的NaSch模型，雖然模型形式簡單，但模型得到的模擬結果和實際交通現象和交通行為非常相似，之后不少學者對NaSch模型規則進行改進，先后提出了TT模型巡航控制模型、FI模型、敏感駕駛模型、安全駕駛模型等，這些改進極大地豐富了交通流元胞自動機模型。

發明內容

1.要解決的技術問題

針對現有技術中存在交通安全和擁堵的問題，本發明的目的在于提供一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法，它可以實現引入無人駕駛汽車建立模型的方法改善交通安全及擁堵。

2.技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種無人駕駛汽車的交通流量建模方法，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。

優選地，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，τ_n為第n輛車的反應時間，b_n為第n輛車的最大減速度，v_n(t)為第n輛車的速度；

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，Gap_n為第n輛車與前面車的間距，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