[發明專利]一種信號交叉口車輛選擇出口道的仿真方法和裝置

在審

• 申請號: 202110429418.4
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113297721A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王昊;丁雪琪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G08G1/01;G08G1/056;G08G1/065;H04L29/08;G06F111/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發明公開了一種信號交叉口車輛選擇出口道的仿真方法和裝置，方法包括：構建信控交叉口仿真環境，確定車流運動所采用的車輛動力學模型；進出口對應車道劃分，確定目標車輛和備選出口道；獲取仿真環境中道路車輛信息，確定車輛出口道選擇決策范圍，判斷目標車輛是否位于決策范圍內；計算目標車輛換道需求和各個備選出口道效用值，計算備選出口道原行駛車輛的運行狀況對外來插入車輛的容納情況；綜合換道需求和備選出口道效用值判斷車輛是否偏離與進口道對應的出口車道，并確認目標車輛實際出口道。本發明能夠綜合車輛駛入交叉口時的速度、車輛軌跡的半徑等更多因素，實現對信號交叉口車輛出口道選擇情況的仿真。

技術領域

本發明涉及智能交通仿真領域，具體涉及一種信號交叉口車輛選擇出口道的仿真方法和裝置。

背景技術

新時代是信息時代，車聯網技術和計算機仿真技術已經逐漸應用于交通研究的多個領域，兩者的迅猛發展給交通行業帶來了強有力的發展動力，同時也打造了嶄新的發展空間。當前信息交互與共享十分便利快捷，這在交通仿真方面提供了巨大的優勢。

由于數據結構、信息互通等方面的約束，交叉口環境仿真和動態仿真的研究存在一定困難。交叉口內，車輛運行軌跡自由度較一般路段高，車輛互相影響且運行軌跡交錯，交通組織十分復雜。另外，城市交通中的交叉口同時也是行人和非機動車的主要集散點，加之行人和非機動車的行為特性與機動車有較大差別，兩者的存在更會對機動車駕駛行為造成更大程度的干擾。因此，車輛從進口車道駛入交叉口內，可能會經過較為復雜的交互作用，受到影響以從與進口車道非對應的出口道駛離交叉口。

人、車、路三者之間的信息以極高的效率互通，可以使得車輛能夠根據交叉口仿真范圍內其他影響對象們的動態和動態趨勢及時調整自身行駛行為。因此，充分利用好車聯網和交通仿真技術以合理估算信號交叉口內對車輛出口道選擇產生的直接影響具有一定的應用價值。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明目的在于提出一種信號交叉口車輛選擇出口道的仿真方法和裝置。充分利用車聯網環境下信息互通的便捷性和有效性的特征，用計算機仿真技術模擬信號交叉口復雜場景，分析目標車輛在交叉口內受自身和其他外界因素影響而產生的動態趨勢，并提供一種能夠較為真實地模擬車輛出口道選擇的方法。

技術方案：為了更加準確的仿真車輛對交叉口出口道的選擇情況，本發明提出一種信號交叉口車輛選擇出口道的仿真方法，具體步驟如下所示：

步驟(1)構建信控交叉口仿真環境，包括明確信控交叉口規模、類型、車道數量、信號配時方案，確定車流運動所采用的車輛動力學模型；

步驟(2)進出口對應車道劃分，包括依照進口道車輛轉向類型和車道對應位置進行車道劃分；

步驟(3)根據構建的仿真環境以及車道劃分情況，進一步確定目標車輛和備選出口道，獲取目標對應的各微觀交通參量值，包括車輛的基本屬性數據、位置信息、速度、加速度；

步驟(4)劃定交叉口內車輛出口道選擇的決策范圍，判斷目標車輛是否在有效換道決策范圍內，對在決策范圍內的車輛進行后續計算；

步驟(5)計算換道需求和備選出道口效用值，以前方車輛的類型、運行速度、加速度、與前車的間隙以及車輛進口道行駛速度為參量，通過效用值計算公式分別得到目標車輛換道需求和備選出道口效用值；

步驟(6)綜合換道需求和備選出口道效用值判斷車輛是否偏離與進口道對應的出口車道，當備選出口道效用值大于目標車道的效用值，進行車輛換道處理；否則，應在下一決策時刻返回步驟(4)重新判斷目標車輛是否還在規的交叉口決策范圍內，若車輛脫離決策范圍，則說明車輛沿當前出口車道駛離交叉口；否則，并再次計算車輛換道需求和備選車道車輛效用值。

進一步的，步驟(1)中，所述確定車流運動所采用的車輛動力學模型為IDM車輛跟馳模型。

進一步的，步驟(2)中，所述的進出口對應車道劃分的方法為：