[發(fā)明專利]一種自動駕駛下交叉口自由轉(zhuǎn)向車道設(shè)置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810346657.1
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108615387B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳偉;劉洋;吳國弘;龍科軍
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G08G1/0967
• 分類號: G08G1/0967
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種自動駕駛下交叉口自由轉(zhuǎn)向車道設(shè)置方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1：確定交叉口車道數(shù)并對其編號，將交叉口內(nèi)部空間離散化，劃分為若干小方格并將方格編號，按車道寬度是方格邊長的整數(shù)倍確定方格的邊長，建立直角坐標(biāo)系，確定各方格的坐標(biāo)范圍；輸入車輛到達(dá)停車線的計(jì)劃到達(dá)時刻、所在車道編號、轉(zhuǎn)彎方向；

步驟2：在直角坐標(biāo)系中確定車輛在交叉口內(nèi)部行駛路徑的方程，并結(jié)合方格坐標(biāo)確定路徑駛過的方格；

步驟3：確定每個方格被占據(jù)的時間方程；

步驟4：根據(jù)安全車輛時距約束和總延誤最小的目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化獲得每輛車駛離停車線的最佳時刻；

所述步驟1包括如下步驟：

步驟11：每個方向進(jìn)口車道為i，其中i＝1,2,…,n；出口道車道為j，其中j＝1,2,…,n；對交叉口進(jìn)出口道從外側(cè)依次進(jìn)行編號，車道寬度為l_r，車輛以速度v勻速通過交叉口，交叉口內(nèi)部不能停留，車輛的車身長度為l_c，寬度l_d，將交叉口內(nèi)部空間離散化，劃分為若干小方格，車道寬度l_r是方格邊長l_g的整數(shù)倍，方格的編號沿坐標(biāo)軸正方向依次是1,…,2nl_r/l_g，以交叉口內(nèi)部空間的左下角為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，各方格對應(yīng)的坐標(biāo)如公式(1)所示，式中G_pq表示方格G在x軸和y軸對應(yīng)的編號分別是p，q；

步驟12：fi→f’j表示車輛從f方向的第i條進(jìn)口道行駛到f’方向的第j條進(jìn)口道，其中f表示進(jìn)口道，f＝W、E、S、N，式中E表示東進(jìn)口，W表示西進(jìn)口，S表示南進(jìn)口，N表示北進(jìn)口，f’表示出口道，f’＝W、E、S、N，式中E表示東出口，W表示西出口，S表示南出口，N表示北出口，fi→f’j路徑上第m輛車到達(dá)停車線的計(jì)劃時刻為若車道前方車輛未駛離交叉口，則后面的車輛需要停車等待，不考慮自動駕駛車輛的啟動波影響，到達(dá)停車線的實(shí)際時刻用表示，駛離停車線的時刻用表示；

若時，即第m輛車到達(dá)停車線的計(jì)劃時刻大于等于前一輛車駛離停車線的時刻，則不用排隊(duì)等待；若時，則需要排隊(duì)等待，第m輛車到達(dá)停車線的實(shí)際時刻由公式(2)計(jì)算，其中v表示車輛的行駛速度；

當(dāng)m＝1時，即為第一輛車，前方?jīng)]有等待通行的車輛，此時實(shí)際到達(dá)停車線的時刻等于計(jì)劃到達(dá)停車線時刻，即

所述步驟2中的在直角坐標(biāo)系中確定車輛在交叉口內(nèi)部行駛路徑的方程，并結(jié)合方格坐標(biāo)確定路徑駛過的方格，包括如下步驟：

步驟21：以R_fi→f’j表示車輛從f方向的第i條進(jìn)口道行駛到f’方向的第j條進(jìn)口道的路徑，E→W和S→N方向進(jìn)口道第i車道直行車輛的路徑R_Ei→W’j和R_Si→Nj上下限的方程分別如公式(3)、(4)所示：

式中n表示進(jìn)口道的車道數(shù)，(2n-i)·l_r和(2n-i+1)·l_r分別為E→W,S→N方向進(jìn)口道第i車道上車輛行駛路徑的上邊界和下邊界對應(yīng)的坐標(biāo)值，雖然車輛寬度為l_d，但為保證行車安全，駛過路徑寬度設(shè)置為車道的寬度l_r；

W→E,N→S方向進(jìn)口道第i車道直行車輛的路徑R_Wi→Ej和R_Ni→Sj上下邊界方程如公式(5)、(6)所示：

步驟22：確定左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎路徑的方程，假設(shè)轉(zhuǎn)彎路徑的圓心為(a,b)，(a_fi→f’j,b_fi→f’j)表示fi→f’j轉(zhuǎn)彎路徑對應(yīng)圓心坐標(biāo)，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的半徑分別為r_L，r_R，則路徑方程如公式(7)所示：

各方向第i進(jìn)口道轉(zhuǎn)彎路徑對應(yīng)圓心坐標(biāo)和半徑的關(guān)系式如公式(8)-(13)所示：

(a_Ni→Ej,b_Ni→Ej)＝(a_Ei→Nj,b_Ei→Nj)＝(2n·l_r,2n·l_r) (8)

(a_Ei→Sj,b_Ei→Sj)＝(a_Si→Ej,b_Si→Ej)＝(2n·l_r,0) (9)

(a_Wi→Nj,b_Wi→Nj)＝(a_Ni→Wj,b_Ni→Wj)＝(0,2n·l_r) (10)

(a_Si→Wj,b_Si→Wj)＝(a_Wi→Sj,b_Wi→Sj)＝(0,0) (11)

r_L＝(2n-i)·l_r，其中i＝1…n (12)

r_R＝i·l_r，其中i＝1…n (13)

步驟23：當(dāng)車輛直行時，根據(jù)步驟21確定直行車輛的路徑方程，與步驟11確定方格坐標(biāo)的公式(1)聯(lián)立，可得到路徑駛過的方格，當(dāng)車輛左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時，根據(jù)步驟22確定的路徑方程與公式(1)聯(lián)立即可求得路徑駛過的方格。