[發(fā)明專利]基于車路協(xié)同的城市信號(hào)交叉口最優(yōu)車速引導(dǎo)算法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710230928.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN106846832B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉誠愷;李林澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/07
• 分類號(hào): G08G1/07
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明公開了一種基于車路協(xié)同的城市信號(hào)交叉口最優(yōu)車速引導(dǎo)算法及車速引導(dǎo)系統(tǒng)，其中，最優(yōu)車速引導(dǎo)算法不包含以往研究中“不允許車輛超車、換道，所有車輛都遵循車速引導(dǎo)”等基本假設(shè)，通過車速引導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)刷新，不斷根據(jù)車輛當(dāng)前位置進(jìn)行計(jì)算，減少了模型的限制條件。同時(shí)考慮了實(shí)際駕駛過程中車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)車速偏低的影響，在計(jì)算中考慮了左右轉(zhuǎn)車輛到達(dá)停止線前的減速過程及排隊(duì)消散車輛通過停止線時(shí)速度比直行低的影響。本發(fā)明系統(tǒng)中完成了車速引導(dǎo)系統(tǒng)從理論模型到實(shí)物設(shè)備的設(shè)計(jì)及開發(fā)，提出了一套在當(dāng)前實(shí)際條件下可行且成熟、經(jīng)濟(jì)的方案，可以用較為低廉的價(jià)格實(shí)現(xiàn)基本車路協(xié)同的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于車路協(xié)同的城市信號(hào)交叉口最優(yōu)車速引導(dǎo)算法及車速引導(dǎo)系統(tǒng),屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的不斷提高，車輛的普及率也越來越高。據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，截至2016年底，全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.9億輛，其中汽車1.94億輛；機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?.6億人，其中汽車駕駛?cè)顺^3.1億人。劇烈增加的機(jī)動(dòng)車給道路交通帶來了巨大的壓力，由于駕駛員的駕駛行為有很大的不確定性，盲目的車速選擇讓本來就不寬裕的道路資源無法得到高效利用，在高峰期常常需要車主頻繁啟停才能通過一個(gè)紅綠燈路口，浪費(fèi)大量的時(shí)間和燃油，加重車輛的磨損，向大氣排放更多的尾氣。如何為駕駛員提供道路友好、經(jīng)濟(jì)安全的車速引導(dǎo)這一問題，至關(guān)重要。

由于車路協(xié)同概念的引入，為智能交通技術(shù)的發(fā)展打開了一扇新大門。車路協(xié)同系統(tǒng)能有效提高交通運(yùn)輸效率和道路安全水平，在電子信息技術(shù)、無線通信技術(shù)的推動(dòng)下，車路協(xié)同系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信息在系統(tǒng)內(nèi)部快速、準(zhǔn)確、有效的傳輸，促進(jìn)車車、車路之間的信息交互。車路協(xié)同環(huán)境下，智能路側(cè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲知道路交通狀況及交叉口信號(hào)相位信息，通過車速引導(dǎo)的方式使車輛合理調(diào)整車速，提升交叉口通行效率。目前車路協(xié)同技術(shù)普遍停留于研究階段，在國內(nèi)外均未實(shí)現(xiàn)大范圍實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)有的車速引導(dǎo)算法也不夠完善。現(xiàn)有許多方法是將有效綠燈時(shí)間以飽和車頭時(shí)距為間隔等分為N段，引導(dǎo)每輛進(jìn)入控制范圍的車輛在一段綠燈時(shí)間內(nèi)到達(dá)停止線。該引導(dǎo)方法要求每輛車都在期望時(shí)間內(nèi)到達(dá)停止線，若有一輛車出現(xiàn)偏差則會(huì)影響后面的車輛，致使車速引導(dǎo)失效。其采用的線性規(guī)劃模型考慮因素較少，且不易求解。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足以及實(shí)施方案的不完善，提出城市信號(hào)交叉口最優(yōu)車速引導(dǎo)算法，并設(shè)計(jì)了一套完整的車速引導(dǎo)系統(tǒng)，在滿足各項(xiàng)功能需求的情況下，以較為經(jīng)濟(jì)的成本實(shí)現(xiàn)車載控制單元和路旁控制單元的開發(fā)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種城市信號(hào)交叉口最優(yōu)車速引導(dǎo)算法，包括如下步驟：

(1)若目標(biāo)車輛滿足以最高道路限速行駛可在綠燈結(jié)束前到達(dá)停止線，并且前方排隊(duì)車輛能在本周期綠燈結(jié)束前消散完畢，則認(rèn)為目標(biāo)車輛可在本信號(hào)周期內(nèi)通過交叉口，進(jìn)入步驟(2)，否則引導(dǎo)目標(biāo)車輛減速停車并等待下一周期通過交叉口，結(jié)束；

(2)若目標(biāo)車輛滿足以道路最高限速行駛至停止線所需時(shí)間少于前方排隊(duì)車輛排隊(duì)消散時(shí)間，則認(rèn)為目標(biāo)車輛能夠與前方排隊(duì)車輛以車隊(duì)形式通過交叉口，若是則引導(dǎo)目標(biāo)車輛在前方排隊(duì)車輛消散完畢時(shí)到達(dá)停止線，否則引導(dǎo)目標(biāo)車輛盡快通過。

進(jìn)一步地，

若滿足t_x+t_m≤T，則認(rèn)為目標(biāo)車輛以最高道路限速行駛可在綠燈結(jié)束前到達(dá)停止線；若滿足t_q+h_s≤T_g，則認(rèn)為目標(biāo)車輛前方排隊(duì)車輛能在本周期綠燈結(jié)束前消散完畢；其中，T為一個(gè)信號(hào)周期時(shí)長，t_x為當(dāng)前時(shí)刻距本周期開始的時(shí)長，t_m為車輛以道路最高限速通過交叉口所需時(shí)間，T_g為一個(gè)周期內(nèi)綠燈相位時(shí)長，h_s為飽和車頭時(shí)距，t_q為前方排隊(duì)車輛消散時(shí)間；