[發明專利]一種完全信息下的無信號交叉口車輛駕駛行為預測方法

有效

• 申請號: 201811194921.0
• 申請日: 2018-10-02
• 公開（公告）號: CN109345020B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 張釗;王京華;魯光泉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G08G1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種完全信息下的無信號交叉口車輛駕駛行為預測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一，在車輛到達潛在沖突區域內時，判斷持續行駛車輛之間在某一時刻是否會產生交通沖突，若判斷產生交通沖突，則繼續下一個步驟，若判斷未產生交通沖突，則判斷該時刻是否有一輛車已通過沖突點，若判斷一輛車已經通過沖突點，則確定安全通過并結束，若判斷未通過沖突點，更新時刻并返回前面步驟重新判斷是否產生交通沖突；

步驟二，通過對車輛保持當前時刻的速度、加速度行駛時兩車到達虛擬沖突點前是否存在碰撞對車輛在該時刻的安全狀態進行判別，判斷車輛是否處于安全狀態，若處于安全狀態則確定安全通過并結束，若處于危險狀態則繼續下一個步驟；

所述步驟二中判斷車輛之間的安全狀態步驟如下：

步驟二一，確定車輛的優先程度，通過以下公式計算出車輛以第i時刻運動狀態到達虛擬沖突點所需的時間：

式中，表示從P1車輛角度計算出的P1車輛和P2車輛以i時刻運動狀態到達虛擬沖突點所需的時間的時間差，從P2車輛角度計算出的P1車輛和P2車輛以i時刻運動狀態到達虛擬沖突點所需的時間的時間差，表示P1車輛以i時刻運動狀態到達虛擬沖突點所需的時間，表示P2車輛以i時刻運動狀態到達虛擬沖突點所需的時間，并判斷和的值哪個小于0和哪個大于0，并確定小于0的為先優先級，大于0的為后優先級；

步驟二二，判斷兩輛車的安全狀態，具體判斷步驟為：

步驟1，計算車輛以第i時刻的速度、加速度剎車至車輛停止行駛過的距離d′_i；

步驟2，計算車輛當前質心位置與車輛前端到達虛擬沖突點時質心位置之間的距離

步驟3，判斷d′_i與之間的關系，若則表示兩輛車中一輛及以上車輛在到達虛擬沖突點前停車，確定為安全狀態，若則表示兩車均不能在到達虛擬沖突點前停車，則判斷兩車的質心之間的距離D是否符合D＞R_P1+R_P2，同時設定駕駛員的反應時間T_min，若|ΔT_b，i|＜T_min，則表示此時兩車處于危險狀態，若|ΔT_b，i|＞T_min，則表示兩車處于安全狀態，|ΔT_b，i|為兩沖突車輛保持當前的速度和加速度車輛前端到達潛在沖突區域半徑所需時間差值的絕對值；

步驟三，建立基于博弈論的駕駛行為決策模型，具體建立步驟如下：確定相互沖突的車輛作為博弈局中人，設置急動度J，該急動度J為加速度變化率，之后在急動度J的大小定義為車輛的收益值的情況下構建出策略集，并且獲取駕駛員最可能選擇的策略集中的策略，并根據獲取的策略計算出下一個時刻作為局中人的兩車的運動信息，收益函數依據車輛優先程度、安全因素和速度因素建立，若兩車在某一策略組合下處于危險狀態，則采取該策略時車輛總損失最大，兩車的收益函數值均為-∞；若兩車通過虛擬沖突點的順序與車輛優先程度所判斷的順序不同，兩車不會按照當前策略做出決策，因此將兩車的收益函數值均設置為-∞；否則車輛為獲得更多的時間收益，會選擇急動度值較大的策略，因此在本情況下將車輛急動度的大小定義為車輛的收益值，然后返回步驟一；

步驟四，將步驟三中各個時刻所獲取的策略進行收集，形成集合作為駕駛行為決策模型。

2.根據權利要求1所述的完全信息下的無信號交叉口車輛駕駛行為預測方法，其特征在于：所述步驟一中的車輛是否到達潛在沖突區域的確定步驟如下：

步驟一一，確定當前時刻車輛的虛擬沖突點，統一兩車的時間戳，并計算兩車距離虛擬沖突點的距離；

步驟一二，確定車輛潛在沖突區域為以車輛最短制動距離為半徑，虛擬沖突點為圓心的圓形區域，當車輛距虛擬沖突點的距離小于潛在沖突區域半徑時，確定車輛進入潛在沖突區域，否則返回步驟一一，計算下一時刻兩車距虛擬沖突點的距離；

其中，上述的潛在沖突區域半徑由以下公式計算得出：

式中，R_c表示潛在沖突區域半徑，v_max表示車輛在該交叉口的最大行駛速度，a_max表示車輛在該交叉口的最大減速度，t₁表示駕駛員的反應時間，L₀表示車輛的臨界安全距離。

3.根據權利要求2所述的完全信息下的無信號交叉口車輛駕駛行為預測方法，其特征在于：所述步驟一中的車輛是否會產生交通沖突的判斷步驟如下：

步驟一三，將以車輛的質心為圓心的圓作為車輛的臨界碰撞區域，并根據以下公式計算出臨界碰撞區域的半徑：

式中，L為車長，W為車寬；

步驟一四，計算當前時刻兩車的質心之間的距離D，并判斷D的數值與兩車的臨界碰撞區域的半徑是否符合D＝R_P1+R_P2或是D＜R_P1+R_P2，其中R_P1和R_P2分別為兩輛車的臨界碰撞區域的半徑，若D符合上述公式，則表示兩車存在交通沖突，否則返回步驟一四計算下一時刻兩車的質心之間的距離D，并再次判斷。