[發(fā)明專利]一種最佳進(jìn)口車道選擇的自動駕駛交叉口交通控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011218959.4 | 申請日： | 2020-11-04 |
| 公開（公告）號： | CN112309120B | 公開（公告）日： | 2021-10-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 吳偉;秦少敏;劉洋 | 申請（專利權(quán)）人： | 長沙理工大學(xué) |
| 主分類號： | G08G1/01 | 分類號： | G08G1/01 |
| 代理公司： | 長沙智勤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43254 | 代理人： | 彭鳳琴 |
| 地址： | 410114 湖南省*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 最佳 進(jìn)口 車道 選擇 自動 駕駛 交叉口 交通 控制 方法 | ||
1.一種最佳進(jìn)口車道選擇的自動駕駛交叉口交通控制方法，其特征在于，所述步驟如下：
步驟1：采集交叉口各進(jìn)口道、出口道的車道數(shù)量并進(jìn)行編號；建立直角坐標(biāo)系，將交叉口劃分為若干網(wǎng)格，并對網(wǎng)格進(jìn)行編號；采集車輛進(jìn)口方向、出口方向、當(dāng)前所在進(jìn)口車道編號以及到達(dá)交叉口的預(yù)計時刻；輸入交叉口內(nèi)部行車軌跡的參數(shù)方程以及行車軌跡進(jìn)入網(wǎng)格的位置點和離開網(wǎng)格的位置點；
步驟2：使用反正切函數(shù)，計算交叉口內(nèi)部的非直線型行車軌跡；使用速度與位移公式，計算交叉口內(nèi)部的直線型行車軌跡；
步驟3：避免車輛在交叉口內(nèi)部網(wǎng)格的沖突，計算車輛選擇不同進(jìn)口車道的潛在換道次數(shù)，使用換道懲罰項，以加權(quán)總延誤最小為目標(biāo)函數(shù)，對到達(dá)交叉口的所有自動駕駛車輛進(jìn)行交通控制；
所述步驟2中計算交叉口內(nèi)部行車軌跡包括如下步驟：
根據(jù)軌跡形狀的不同，行車軌跡的計算分為三類：
交叉口內(nèi)部行車軌跡為非直線型時，使用反正切函數(shù)，行車軌跡進(jìn)入網(wǎng)格的時刻和離開網(wǎng)格的時刻，分別由公式(1)和公式(2)計算：
其中，集合P表示交叉口內(nèi)部所有行車軌跡，ρ表示交叉口內(nèi)部一條行車軌跡，ρ∈P；集合F表示交叉口內(nèi)部所有網(wǎng)格，fc表示一個網(wǎng)格，fc∈F；行車軌跡ρ進(jìn)入網(wǎng)格fc的位置點為行車軌跡ρ離開網(wǎng)格fc的位置點為行車軌跡ρ的參考點為當(dāng)行車軌跡為非直線型，參考點為行車軌跡的圓心，當(dāng)行車軌跡為直線型，參考點為行車軌跡與該行車軌跡的進(jìn)口車道停車線的交點，行車軌跡ρ的半徑為sρ；表示行車軌跡ρ進(jìn)入網(wǎng)格fc的時刻，表示行車軌跡ρ離開網(wǎng)格fc的時刻；ω表示車身長度，單位為米，V表示車輛的速度，單位為米/秒；
交叉口內(nèi)部行車軌跡為直線型，且直線平行于所建直角坐標(biāo)系的y軸時，使用速度與位移公式，行車軌跡進(jìn)入網(wǎng)格的時刻和離開網(wǎng)格時刻，分別由公式(3)和公式(4)計算：
交叉口內(nèi)部行車軌跡為直線型，且直線平行于所建直角坐標(biāo)系的x軸時，使用速度與位移公式，行車軌跡進(jìn)入網(wǎng)格的時刻離開網(wǎng)格的時刻，分別由公式(5)和公式(6)計算：
所述步驟3包括如下步驟：
步驟31：建立車輛在交叉口內(nèi)部網(wǎng)格的沖突分離約束條件；車輛有且只能選擇一條進(jìn)口車道，由公式(7)計算；車輛通過交叉口的最佳進(jìn)口車道編號由公式(8)計算；車輛實際行車軌跡編號由公式(9)計算；車輛是否占用網(wǎng)格由公式(10)計算；車輛的最佳駛?cè)虢徊婵跁r刻不早于車輛到達(dá)交叉口的預(yù)計時刻，由公式(11)計算；車輛駛?cè)刖W(wǎng)格的時刻和駛離網(wǎng)格的時刻，分別由公式(12)和公式(13)計算；同一行車軌跡上的兩臺車輛，兩臺車輛不同時駛?cè)虢徊婵冢晒?14)-(16)計算；對任意兩兩車輛組合進(jìn)行沖突分離，由公式(17)-(19)計算：
其中，M為大正數(shù)，表示進(jìn)口方向為a且進(jìn)口車道編號為l的行車軌跡編號；Bn表示車輛n通過交叉口的最佳進(jìn)口車道編號，ρn表示車輛n通過交叉口的實際行車軌跡編號；表示車輛n最佳駛?cè)虢徊婵诘臅r刻，表示車輛n到達(dá)交叉口的預(yù)計時刻；表示車輛n駛?cè)刖W(wǎng)格fc的時刻，表示車輛n駛離網(wǎng)格fc的時刻；均為0-1變量；車輛n從進(jìn)口方向a通過交叉口時，車輛n未從進(jìn)口方向a通過交叉口時，車輛n從編號為l的進(jìn)口車道通過交叉口時，車輛n未從編號為l的進(jìn)口車道通過交叉口時，車輛n占用網(wǎng)格fc時，車輛n未占用網(wǎng)格fc時，車輛n在軌跡ρ上行駛時，車輛n不在軌跡ρ上行駛時，車輛n優(yōu)先車輛m駛?cè)虢徊婵跁r，車輛m優(yōu)先車輛n駛?cè)虢徊婵跁r，車輛n駛?cè)刖W(wǎng)格fc的時刻不早于車輛m駛離網(wǎng)格fc的時刻時，車輛m駛?cè)刖W(wǎng)格fc的時刻不早于車輛n駛離網(wǎng)格fc的時刻時，
步驟32：車輛的換道次數(shù)，由公式(20)計算；車輛的停車延誤，由公式(21)計算：
其中，集合N表示到達(dá)交叉口所有自動駕駛車輛，n表示一輛自動駕駛車輛，n∈N；bn表示車輛n當(dāng)前所在進(jìn)口車道編號，Bn表示車輛n通過交叉口的最佳進(jìn)口車道編號；表示車輛n最佳駛?cè)虢徊婵诘臅r刻，表示車輛n到達(dá)交叉口的預(yù)計時刻；kn表示車輛n的換道次數(shù)，dn表示車輛n的停車延誤；
步驟33：添加權(quán)重因子，車輛的加權(quán)延誤，由公式(22)計算：
其中，α表示權(quán)重因子；Dn表示車輛n的加權(quán)延誤；
步驟34：以到達(dá)交叉口所有自動駕駛車輛的加權(quán)總延誤為目標(biāo)函數(shù)，對交叉口所有自動駕駛車輛進(jìn)行交通控制，計算每臺車輛通過交叉口的最佳進(jìn)口車道和最佳駛?cè)虢徊婵跁r刻，由公式(23)計算：
min∑n∈N(1-α)dn+α|bn-Bn| (23)
公式(23)同時考慮車輛延誤和車輛在交叉口進(jìn)口道換道的負(fù)面影響，將換道延誤影響量化處理，對車輛實際所在車道和優(yōu)化后目標(biāo)車道的相對差值加權(quán)，以交叉口所有車輛的加權(quán)延誤最小，其中α表示權(quán)重，dn表示車輛n的停車延誤。
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