[發明專利]基于增強型Dijkstra算法的無信號燈交叉路口車輛調度方法

有效

• 申請號: 202110596352.8
• 申請日: 2021-05-30
• 公開（公告）號: CN113313957B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 孫寧;吳偉豪;肖廣兵;張涌;徐曉美;潘義勇;馬健霄
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G08G1/0967
• 分類號: G08G1/0967;G08G1/0968
• 代理公司: 南京科闊知識產權代理事務所(普通合伙) 32400
• 代理人: 王清義

1.基于增強型Dijkstra算法的無信號燈交叉路口車輛調度方法，包括下述步驟：

1)定義交叉路口內部矩形區域為沖突區，不同方向的進入交叉路口的車道區域為緩沖區；將沖突區在橫縱方向上均勻劃分為若干個網格，每個網格的邊長與車道寬度相等，每個網格僅能同時容納一個車輛；

如果某網格與當前網格存在公共頂點或公共邊，則該網格為當前網格的相鄰網格；因車輛在沖突區內行駛時只具有0-90°角的前進方向，定義車輛所在的當前網格的相鄰可達網格為該車輛轉向范圍內的相鄰網格；

定義車輛在交叉路口的起點和終點分別為車輛駛入沖突區的第一個網格和駛離沖突區時的最后一個網格；

2)依據現有的Dijkstra算法，得到各車輛從源點和終點之間的初始最優路徑，各車輛開始沿著初始最優路徑行駛；

3)當車輛到達某網格后，判斷在本車轉向范圍內的相鄰網格中是否存在預警網格和危險網格，以及本車是否存在與其他車輛同時選擇網格的情況；若不存在，轉向范圍內的相鄰網格權值不會發生變化，則繼續按照初始最優路徑行駛到下一網格；否則轉向范圍內的相鄰網格權值便會發生變化，此時車輛根據網格賦值原則選擇權值最大的網格行駛；

車輛在直行或轉向范圍內選擇某相鄰網格進行移動時，如果該相鄰網格已經被其他車輛占用，則定義該相鄰網格為預警網格；如果該相鄰網格沒有被其他任何車輛占用，但正在被其他車輛選擇，則定義該相鄰網格為危險網格；若相鄰網格既不屬于危險網格也不屬于預警網格，則定義此相鄰網格為安全網格；

4)重復步驟3)，直至車輛到達終點，調度結束；

步驟3)中，以方向權值、安全權值和優先級權值三個影響因子，對網格權值進行動態賦值，車輛在當前網格中相對于某一個臨近網格的權值w可以計算為方向權值α、安全權值β、優先級權值γ的乘積，即w＝α*β*γ；其中，

(1)方向權值用于表示當前車輛前進方向與目標終點方向之間的偏差，約束車輛朝著目標終點方向前進；

(2)安全權值用于表征當前車輛與其他車輛之間的相對位置關系，約束車輛選擇最安全的網格作為下一步的前進目標，避免在路口中發生碰撞；

(3)優先級權值用于表示車輛在選擇下一步目標網格的優先程度，約束車輛在網格中的通行次序，避免車輛在路徑規劃時產生沖突；

方向權值α賦值原則為：

設車輛當前所在網格中心與終點所在網格的中心連線為基準線，相鄰網格中心與車輛當前所在網格中心的連線方向為當前航向；兩者之間的夾角θ，即當前航向與基準線的夾角，為偏航角，當前網格和該相鄰網格之間的方向權值為α＝cosθ；

安全權值β賦值原則為：

為設置車輛在當前網格向其他相鄰網格移動時的安全權值，將所有網格分為三類，即預警網格，危險網格和安全網格，分別賦予不同的權重；車輛在直行或轉向范圍內選擇某相鄰網格進行移動時，如果該相鄰網格已經被其他車輛占用，則定義該相鄰網格為預警網格，相應的安全權值β＝0.5；如果該相鄰網格沒有被其他任何車輛占用，但正在被其他車輛選擇，則定義該相鄰網格為危險網格，相應的安全權值β＝0.1；若相鄰網格既不屬于危險網格也不屬于預警網格，則定義此相鄰網格為安全網格，安全權值β＝0.9；當網格對于車輛同時屬于危險網格和預警網格，以及受多車影響成為預警網格時，安全權值為相乘后的結果；

優先級權值γ賦值原則為：

如果不存在其它車輛與該車輛同時選擇某一個相同網格時，則該車輛的優先級權值γ默認為0.8；

如果只有一輛其它車輛與該車輛同時選擇某一個相同網格時，該車輛的優先級權值γ即是該車輛相對于這一輛其它車輛的優先級權值γ；該車輛相對于這一輛其它車輛的優先級權值γ根據該車輛相對于這一輛其它車輛的運動方向而定：右側直行、左側直行、左轉、右轉所對應的優先級權值分別為0.8、0.6、0.4和0.2；

如果有兩輛或以上其它車輛與該車輛同時選擇某一個相同網格時，則該車輛的優先級權值γ等于該車輛相對于各輛其它車輛的優先級權值γ的乘積。