[發(fā)明專利]一種智能網(wǎng)聯(lián)汽車的交叉口無信號(hào)自組織通行控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810429002.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN108564234B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云鵬;蔡品隆;魯光泉;陳鵬;丁川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/30
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種智能網(wǎng)聯(lián)汽車的交叉口無信號(hào)自組織通行控制方法。智能網(wǎng)聯(lián)汽車具備智能互聯(lián)和自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)，傳統(tǒng)的信號(hào)配時(shí)方法并不適用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車在交叉口的出行控制。具體流程為：通過用數(shù)學(xué)語言對(duì)交叉口環(huán)境進(jìn)行表達(dá)，進(jìn)而劃分交叉口區(qū)域，為通行決策提供基礎(chǔ)；采用基于蒙特卡洛決策樹的方法來優(yōu)化車輛通行次序，從而提高交叉口時(shí)空資源利用率；根據(jù)決策的通行次序，確定車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能交通領(lǐng)域，涉及車聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛汽車相關(guān)技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車在無信號(hào)交叉口的通行控制提供策略。

背景技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是近幾年才提出的概念，其核心技術(shù)是智能互聯(lián)技術(shù)和自動(dòng)駕駛技術(shù)。智能互聯(lián)技術(shù)指的是基于先進(jìn)的通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車車通信、車路通信和路路通信，從而構(gòu)成信息共享的車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。自動(dòng)駕駛技術(shù)目前受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重點(diǎn)關(guān)注，包括谷歌、特斯拉、百度在內(nèi)等全球知名企業(yè)都投入了大量資金進(jìn)行研發(fā)，并屢有相關(guān)產(chǎn)品問世，力圖在未來的5到10年實(shí)現(xiàn)真正自動(dòng)駕駛汽車的全面落地應(yīng)用。通過結(jié)合智能互聯(lián)和自動(dòng)駕駛兩方面的技術(shù)，使得在交通路網(wǎng)中行駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有信息感知、智能決策和執(zhí)行控制的功能，不僅能保證行駛安全性，而且能合理規(guī)劃線路選擇、行駛軌跡，提升道路交通的服務(wù)水平。

信號(hào)配時(shí)控制方法是目前國(guó)內(nèi)外主流的交叉口通行方式。信號(hào)配時(shí)控制方法是以傳統(tǒng)的人為駕駛汽車為對(duì)象，通過設(shè)置不同顏色的信號(hào)燈，對(duì)交叉口不同進(jìn)口的車流進(jìn)行通行引導(dǎo)，從而大大降低由于人為主觀性造成的通行次序混亂和交通事故的發(fā)生。然而，信號(hào)配時(shí)控制方法控制方式不靈活，不同信號(hào)時(shí)間分配難以隨著交叉口流量變化實(shí)時(shí)調(diào)整，并不適用于具有智能性和客觀性特征的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，因此，對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車在交叉口的通行控制需要采用無信號(hào)自組織的通行策略。

目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在交叉口的通行控制策略也有不少人進(jìn)行研究，但現(xiàn)有的研究大多是針對(duì)少車流、少通行方向的退化交叉口的場(chǎng)景，主要是通過對(duì)沖突車輛的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整來規(guī)避碰撞，對(duì)于車輛通行次序和大規(guī)模車流的運(yùn)動(dòng)控制模型鮮有研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車在交叉口的出行場(chǎng)景，提出一種無信號(hào)自組織的通行控制方法。通過合理數(shù)學(xué)語言對(duì)交叉口環(huán)境的物理特性進(jìn)行表達(dá)，將有效信息傳遞給到達(dá)區(qū)域的車輛，為制定通行控制策略提供基本信息。考慮到達(dá)區(qū)域的所有車輛，采用基于蒙特卡洛決策樹的方法優(yōu)化車輛的通行次序。最后，計(jì)算出已決策的車輛運(yùn)行軌跡，主要包括規(guī)劃車輛的加速度、速度和位置隨時(shí)間變化情況。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下內(nèi)容：

(1)交叉口環(huán)境數(shù)據(jù)表達(dá)

交叉口的物理特征包括交叉口的進(jìn)口數(shù)、各進(jìn)口車道數(shù)、道路的尺寸參數(shù)信息。為提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車交叉口的通行效率，需保證車輛的行駛速度，減少停車和低速行駛。在車輛到達(dá)交叉口停車線之前就需要提前決策。這里將交叉口區(qū)域劃分為決策區(qū)、執(zhí)行區(qū)和沖突區(qū)。其中決策區(qū)和執(zhí)行區(qū)是在停車線之前的區(qū)域，區(qū)域的具體長(zhǎng)度需通過仿真實(shí)驗(yàn)來確定，沖突區(qū)域則包含不同行駛方向車流所有的沖突點(diǎn)。采用二維時(shí)空矩陣來表示車輛通過交叉口所遇到的所有沖突點(diǎn)的車輛占有時(shí)間序列，提高二維時(shí)空矩陣的占有密度即為提高交叉口區(qū)域的時(shí)空資源利用率。

(2)基于蒙特卡洛決策樹的通行次序決策

車輛的通行次序制約著交叉口的通行效率，合理安排車輛通行次序是提高交叉口通行效率的關(guān)鍵。實(shí)際上，車輛的通行次序是對(duì)決策區(qū)內(nèi)所有車輛的排列組合，組合數(shù)隨著決策區(qū)域車輛數(shù)的增多而增大。蒙特卡洛決策樹是一種高效的啟發(fā)式搜索算法，結(jié)合了隨機(jī)模擬的通用性和樹搜索的準(zhǔn)確性。算法思路是：通過蒙特卡洛方法產(chǎn)生通行次序樣本，設(shè)計(jì)合理的價(jià)值函數(shù)(這里即為通行延誤)來評(píng)判每個(gè)通行次序的優(yōu)劣性；搭建決策樹結(jié)構(gòu)，是對(duì)于通行次序所有情況的完整表示，然后每次迭代通過通行次序的優(yōu)劣性來更新決策樹中的節(jié)點(diǎn)權(quán)重，根據(jù)權(quán)重可確定在該節(jié)點(diǎn)下次被優(yōu)先選中的概率(這里可采用首位選擇法或“輪盤賭”法)。在通行次序的樣本空間有限的情況，蒙特卡洛決策樹的方法總能搜索到最優(yōu)的通行次序。