[發明專利]一種基于社會力的混合交通仿真方法

在審

• 申請號: 201910257859.3
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109992886A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 耖倩文;林瑩瑩;金小剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于社會力的混合交通仿真方法，包括：

(1)輸入包含行人、自行車、汽車以及道路建筑四類模型的混合交通場景；所述道路建筑包括道路、標志線、道路邊界、墻面和障礙物，以環境邊界的形式呈現；

(2)將所述混合交通場景中任一個個體的行為結果表征為不同作用力的組合，得到統一表達式；所述個體為行人、自行車或汽車；

所述統一表達式為：

其中，表示個體i的驅動力，F_ij(t)表示個體i受到鄰近的同類個體j的排斥力，F_iW(t)表示個體i受到的環境邊界的排斥力，F_io(t)表示不同的類個體o對個體i的作用力；

(3)根據所述統一表達式將行人、自行車和汽車分別抽象成行人力模型、自行車力模型和汽車力模型；

(4)計算不同的類個體之間交互的力模型；

(5)基于所述行人力模型、自行車力模型、汽車力模型和不同的類個體之間交互的力模型，進行所述混合交通場景仿真。

2.根據權利要求1所述的基于社會力的混合交通仿真方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的汽車力模型由來自道路邊界或標志線的排斥力、視野內其它汽車的排斥力以及變道超車的驅動力組成。

3.根據權利要求2所述的基于社會力的混合交通仿真方法，其特征在于，所述視野內其它汽車的排斥力包括：汽車c受到的同一車道上的汽車p的作用力和受到的鄰邊車道上的汽車q的作用力

所述同一車道上的汽車p的作用力的表達式如下：

其中，(a_c，b_c，s₀，T_c)為描述汽車c駕駛性能的常數，a_c為最高加速度，b_c為制動減速度，s₀為車頭空間間距，T_c為制動時間，n_c為汽車c當前運動方向的單位向量，s為交通阻塞車距，s^*為期望車距，v_c為汽車c的速度，Δv為汽車p相對于汽車c的速度；

所述鄰邊車道上的汽車q的作用力的表達式如下：

其中，U_cq是放縮系數，r_cq是汽車c和汽車q之間的距離，R_cq是排斥力對距離r_cq的靈敏度系數，n_cq是汽車q指向汽車c的單位向量。

4.根據權利要求2或3所述的基于社會力的混合交通仿真方法，其特征在于，所述變道超車的驅動力的產生需要滿足變道產生的效益必須大于對涉及變道的鄰近汽車的影響，表達式如下：

其中，表示汽車c變道的加速度增益，和分別表示原車道的和變道后的跟隨車的速度的減損，p表示原車道的和變道后的跟隨車對汽車c變道的影響程度系數，Δa_th表示變道的閾值。

5.根據權利要求1所述的基于社會力的混合交通仿真方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的自行車力模型F_kj由兩個部分組成：避免碰撞的直接排斥力和轉向控制力表達式如下：

6.根據權利要求5所述的基于社會力的混合交通仿真方法，其特征在于，所述避免碰撞的直接排斥力用橢圓來定義自行車的安全空間，用橢圓的短半軸表示其它自行車j對當前自行車k的影響程度，計算如下：

其中，B表示橢圓短半軸的長度，Δv＝v_k-v_j表示自行車k對自行車j的相對速度，r_kj表示自行車k指向自行車j的向量，U_kj和R_kj是常數，n_kj表示自行車j指向自行車k的單位向量，Δt表示時間步長。