[發明專利]一種車路協同環境下基于GPS的動態超車軌跡規劃系統

有效

• 申請號: 201910371038.2
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110260872B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 丁恒;劉余潔;黃瑞文;周翔宇;夏開南;錢宇;鄭小燕;柏海艦;張衛華
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34;G01S19/42
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種車路協同環境下基于GPS的動態超車軌跡規劃系統，其特征在于：包括設置于車輛中的車載終端、車載定位模塊，以及設置在路側的路側設備，其中：

路側設備包括中央計算模塊，以及連接中央計算模塊的接收模塊、發送模塊和存儲模塊；

車載終端包括車載導航，以及連接車載導航的接收模塊、發送模塊和顯示模塊；

車載定位模塊包括相互連接的GPS傳感器和發送模塊；

所述車載終端中，車載導航通過連接的發送模塊將車輛安全行駛所需的車道信息和系統啟動指令向路側設備發送；同時車載定位模塊中，GPS傳感器獲取車輛的位置、速度、加速度信息數據后通過連接的發送模塊向路側設備發送；

路側設備中的中央計算模塊設置有動態超車軌跡規劃算法程序，中央計算模塊通過連接的接收模塊接收車載終端發出的系統啟動指令、車輛安全行駛所需的車道信息，以及接收車載定位模塊發出的車輛位置、速度、加速度信息數據，并由中央計算模塊將系統啟動指令、車輛安全行駛所需的車道信息、車輛位置、速度、加速度信息數據存儲在存儲模塊中，中央計算模塊中的動態超車軌跡規劃算法程序從存儲模塊讀取系統啟動指令后，再從存儲模塊中讀取車輛安全行駛所需的車道信息、車輛位置、速度、加速度信息數據，最終由動態超車軌跡規劃算法程序根據車輛安全行駛所需的車道信息、車輛位置、速度、加速度信息數據計算獲得最佳超車軌跡方案信息，中央計算模塊將最佳超車軌跡方案信息通過連接的發送模塊向車載終端發送；

車載終端的車載導航通過連接的接收模塊，接收路側設備發出的超車軌跡方案，并由車載導航將超車軌跡方案送入顯示模塊進行顯示；

車載終端中的車載導航將最佳超車軌跡方案信息轉換為動態圖像數據和語音數據，車載終端通過顯示模塊顯示相應的動態圖像以及播放相應的語音提示；

所述動態超車軌跡規劃算法程序的工作流程如下：

(1)超車優先級包含在系統啟動指令內，系統啟動后，首先根據車輛超車優先級順序生成引導方案，即優先級高的超車車輛優先生成最佳超車軌跡方案信息，其中車輛的優先級可根據需要預先設定；

(2)劃分車輛優先級：設超車車輛為B_i，超車車輛優先級為p(B_i)，超車車輛優先級p(B_i)與超車數量Q_i、超車距離s_i、允許超車空間m_i有關，i＝1、2、3……，其中超車車輛優先級p(B_i)與超車數量Q_i、超車距離s_i成反比，與允許超車空間m_i成正比，即p(B_i)＝F(Q_i,s_i,m_i)，對于每次可能變道的位置，稱為一個可能變道點；其中，F(Q_i,s_i,m_i)為關于超車數量Q_i、超車距離s_i與允許超車空間m_i的超車概率分布函數，根據概率分布函數的大小確定車輛優先級；

(3)確定超車數量Q_i：根據所述車載定位模塊獲得車輛的位置，路側設備根據所接收的車載定位模塊信息的數量，得到超車車輛B_i所需要超過的車輛數量，即超車數量Q_i；

(4)確定超車距離s_i：設被超越車輛為A，當超車車輛B_i僅超越單個被超越車輛A時，超車距離s_i的計算公式為：

當超車車輛B_i超越多個被超越車輛A時，超車距離s_i的計算公式為：

公式(1)、(2)中，s₁為超車車輛B_i加速換道行駛距離；s₂為超車車輛B_i勻速并道行駛距離；h_A、h_B分別為車輛間跟馳安全間距；h_i為第i個車輛空隙的安全車距；l_A、l_B分別為超車車輛B_i和被超越車輛A的車身長度；l_i為第i車輛的車身長度；為超車車輛B_i換道開始時的初始速度，a為超車車輛B_i的加速度，超車車輛B_i的超車速度v_A為被超越車輛A的車速，假設該車輛車速不變；

(5)確定允許超車空間m_i：通過GPS定位系統獲取超車車輛周圍動態信息，經過分析處理，得到允許超車空間m_i；

(6)根據步驟(3)、(4)、(5)所得的超車數量Q_i、超車距離s_i與允許超車空間m_i，通過步驟(2)判斷所有超車車輛的優先級p(B_i)，優先級高的車輛優先生成超車軌跡；當超車條件m_i＞s_i滿足時，將該可能變道點標示為1，不滿足時，將節點標示為0，所有標示為1的可能變道點相連接即為最佳超車軌跡。