[發明專利]一種基于數字孿生場景和邊緣云的動態時間窗路口調度方法

有效

• 申請號: 202110037047.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112907986B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 鄧洪達;孫淼;王文夫;姚晗;方煒豪;潘之杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G08G1/08;G08G1/01;G08G1/04;H04L67/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種基于數字孿生場景和邊緣云的動態時間窗路口調度方法，其特征在于，包括如下步驟：

基于三維點云地圖、場景高精地圖、路側傳感設備和智能駕駛車輛傳來的實時信息數據建立場景的數字孿生體；

所述的數字孿生體由基本信息層、物理特征層、語義信息層和實時映射層組成；所述基本信息層存儲路口區域的三維點云地圖和場景高精地圖信息；所述物理特征層記錄道路與車道的從屬關系，車道幾何信息，路口區域幾何信息，路口停止線位置；所述語義信息層記錄車道限速、車道權重、路口道路連接拓撲關系、沖突點幾何信息；所述實時映射層維護車輛總集合、車道Lane上的車輛等待隊列、路口通行隊列信息，并根據車輛傳來的信息實時更新車輛的狀態；

對區域內的交通運行進行監控，并監控場景的物理狀態信息，更新高精地圖和三維點云地圖數據；

為每一個路口沖突點維護一個基于標準UTC時間的時間窗序列，所有時間窗由兩部分組成，分別為時間窗占據開始時間T_start，和時間窗占據結束時間T_end，T_start和T_end均為標準的UTC時間，精度為毫秒級，記為[T_start,T_end]；該時間窗表示在從T_start到T_end時間內，該沖突點將被某一輛車所占據，從而成為不可用狀態；

設定目標車輛當前時間為T_now，車輛當前速度為V_current，車輛的加速度為a，路口通行速度設置為V_cross；

沖突區域為圓形空間區域，假設車輛恰好到達沖突點的具體時刻T，車輛從沖突區域邊沿到沖突點所經歷的時間為ΔT，則：

T_start＝T-ΔT

T_end＝T+ΔT

Vehicle_length為根據路口通行車輛設定的車輛長度，Vehicle_width為根據路口通行車輛設定的車輛寬度；

為了求解車輛到達沖突點的具體時刻T，需要求解出車輛從當前位置在調度控制下行駛到沖突點所耗費的時間Δt，

T＝T_now+Δt

包含車輛的位置和速度、加速度在內的車輛狀態信息將實時同步，獲取當前車輛距離沖突點的距離L，設定車輛從當前位置當前狀態下行駛到沖突點位置需要經過車輛加速狀態和車速穩定狀態，即在車輛加速狀態，車輛速度從初始速度V_current以恒定加速度a增加到路口通行速度V_cross；在車速穩定狀態下，車輛車速保持在V_cross，勻速行駛到沖突點，從而得到車輛在沖突點區域所占用的時間窗；

實時監控路口區域的通行狀態，將所有能通行車輛的沖突點時間窗序列加入到路口沖突點時間窗集合中，基于動態時間窗的路口調度策略使同一個沖突點的所有占據時間窗相互都不相交，并為所有車輛提供規劃路徑和攜帶有時間戳信息的軌跡數據指導單車的運行；隨時間更新路口沖突點時間窗序列集合，并調度車輛通過路口；

所述基于動態時間窗的路口調度策略，具體為：獲取當前路口車輛按照其行駛軌跡到達各個沖突點的時間，以及各車輛占據各個沖突點的時間窗序列，并與現有的路口沖突點時間窗序列集合進行比對；當檢測到在現有狀態下，某車輛占據某個沖突點的時間窗序列與現有該沖突點時間窗序列集合存在沖突時，使該車輛減速并在路口等待區域內停車等待，并重新為其計算到達各個沖突點的時間，當檢測到時間序列不沖突，即該車輛可以通行時，向該車輛發送路口通行調度，更新該車輛在沖突點的時間窗，并跟蹤該車輛的運行，直到駛出路口；

當有待通行車輛準備駛入路口時，依次計算當前每條車道Lane上能夠通行的最大車輛數，并從中選擇出符合車輛通行需求且能夠通行最多車輛的車道Lane供待通行車輛通行，將車輛的沖突點時間窗序列加入到路口沖突點時間窗集合中，并調度車輛通過路口。

2.根據權利要求1所述的基于數字孿生場景和邊緣云的動態時間窗路口調度方法，其特征在于，所述路口沖突點為路口內至少兩條車輛行駛軌跡線上的交叉點。

3.根據權利要求1或2所述的基于數字孿生場景和邊緣云的動態時間窗路口調度方法，其特征在于，所述路口沖突點設定為半徑為R的圓，

Vehicle_length為根據路口通行車輛設定的車輛長度，Vehicle_width為根據路口通行車輛設定的車輛寬度。