[發(fā)明專利]一種自動駕駛交叉口車輛沖突分離的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110683347.0
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113140112B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳偉;劉璐;劉洋;邢璐
• 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;G08G1/052;G08G1/0967;G08G1/123;G08G1/16;B60W50/00
• 代理公司: 長沙中海宏圖專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43224
• 代理人: 羅霞

1.一種自動駕駛交叉口車輛沖突分離的控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)收集，主要收集交叉口和車輛兩類數(shù)據(jù)，交叉口數(shù)據(jù)包括車道數(shù)、車道寬度，并對進口車道和出口車道分別進行編號，確定交叉口內(nèi)部的行車路徑；交叉口控制區(qū)域的車輛信息包括車速、到交叉口停車線的距離；

步驟2：根據(jù)車輛數(shù)據(jù)確定車輛到達交叉口停車線的理論時刻，根據(jù)所確定的理論時刻和車輛所在進口方向，對車輛進行沖突分離控制，對于同進口方向車輛，規(guī)定后車不能越過前車提前進入交叉口，以先到先服務(wù)方法分離同一進口方向車輛在交叉口內(nèi)部的沖突；

步驟3：對于不同進口方向車輛，設(shè)置沖突分離的時間間隔，在時間間隔內(nèi)的車輛，通過優(yōu)化車輛進入交叉口的次序和進入時刻的方法進行沖突分離，避免在交叉口內(nèi)部發(fā)生沖突；

步驟4：對于不同進口方向上在所設(shè)置的沖突分離時間間隔以外的車輛，根據(jù)車輛到達交叉口的理論時刻采用先到先服務(wù)的方法分離在交叉口內(nèi)部的沖突；

所述步驟1中的交叉口內(nèi)部行駛路徑上網(wǎng)格的進出時刻的計算方法，包括如下步驟：

步驟1：設(shè)置交叉口的進口方向為O＝{e,w,s,n}，出口方向為D＝{E,W,S,N}，車輛在交叉口內(nèi)的行駛路徑為r，r∈R，其中R表示路徑的集合，交叉口控制區(qū)域的車輛集合用C表示，c表示車輛c，c∈C；車輛c理論到達交叉口的停車線時刻用t_c表示，車輛實際到達交叉口停車線時刻用T_c表示，實際進入交叉口的時刻用T′_c表示；將交叉口內(nèi)部區(qū)域離散劃分網(wǎng)格a，a∈A，A表示所有網(wǎng)格的集合，計算得到路徑r進入網(wǎng)格a的時刻駛出網(wǎng)格a的時刻r∈R；

所述步驟2中對于同進口方向車輛，以先到先服務(wù)分離沖突分離的方法包括如下步驟：

步驟21：對于同進口方向的車輛間的沖突分離，根據(jù)車輛c,c∈C理論到達交叉口的停車線時刻t_c，將同一進口方向上的車輛根據(jù)理論到達時刻進行排序，確定每一個進口方向上的前車c^k-o與后車c^k+1-o，o∈O；根據(jù)先到先服務(wù)原則，對于所有網(wǎng)格，前車c^k-o駛出網(wǎng)格a的時間要小于或等于后車c^k+1-o駛?cè)朐摼W(wǎng)格的時間，如式(1)所示；

表示O進口方向第k輛車駛出網(wǎng)格a的時刻，表示o進口方向第k+1輛車駛?cè)刖W(wǎng)格a的時刻；

所述步驟3，包括如下步驟：

步驟31：對于不同進口方向的車輛間的沖突分離，首先，確定沖突分離的安全時間間隔，用t_g表示，其次，建立規(guī)則確定在安全時間間隔內(nèi)的車輛，即通過找出車輛理論到達時刻之差在該時間間隔之內(nèi)不同方向的車輛集合；具體方法：以O(shè)₁進口方向車輛i作為參照車輛，找出O₂進口方向上車輛，理論到達時刻與參照車輛之差滿足該時間間隔的第一輛比較車輛和最后一輛比較車輛，即可確定集合的所有車輛；同一方向O₂上的車輛經(jīng)過排序，其序號為j∈{1,2,...,k}，第一輛比較車輛的序號記為P_1,j，最后一輛比較車輛的序號記為P_2,j，讓j∈{1,2,...,k}中的車輛按理論到達時刻依次和O₁的車輛i做差，與t_g比較，兩車之間的理論到達時刻之差小于時間間隔的第一輛車確定為P_1,j，兩車之間的理論到達時刻之差小于時間間隔的最后一輛車確定為P_2,j，由此，就可得到不同進口方向上所有理論到達相差時刻在該時間間隔之內(nèi)的比較車輛集Z_i；

其中分別表示O₁、O₂進口方向的車輛集合，C_i表示參照車輛i的集合，C_j表示比較車輛j的集合；

步驟32：在比較集內(nèi)的車輛，到達交叉口后進入交叉口的時間和次序通過優(yōu)化模型確定，以所有車輛通過交叉口的總延誤最小為目標函數(shù)，以兩輛車不能同時占用同一個網(wǎng)格為約束，建立優(yōu)化模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛交叉口車輛沖突分離的控制方法，其特征在于，所述步驟4，包括如下步驟：

步驟41：為二元變量，當不同方向的車輛理論到達時間之差大于時間間隔t_g時的值為1，反之為0；如(3)所示：

為二元變量，當車輛i的理論到達時刻小于車輛j的理論到達時刻時，的值為1，反之為0，如式(4)所示；

當不同進口方向的車輛理論到達時間之差大于時間間隔t_g時，即時，按照先到先服務(wù)原則，滿足公式(5)的約束；

東進口方向和西進口方向：

對于東進口方向的車輛i和西進口方向的車輛j，當時，表示東進口方向車輛i和西進口方向車輛j理論到達交叉口的時間間隔大于t_g，此時為滿足公式(5)約束，當時，表示東進口方向車輛i的理論到達時刻小于西進口方向車輛j的理論到達時刻，此時車輛i要比車輛j先通過網(wǎng)格a，確保先到達交叉口停車線的車輛先通過網(wǎng)格a；

東進口方向和南進口方向：

東進口方向和北進口方向：

西進口方向和南進口方向：

西進口方向和北進口方向：

南進口方向和北進口方向：

其中o₁≠o₂,a∈A,o₁,o₂∈O為二元變量，當車輛i進入網(wǎng)格a的時間早于車輛j進入網(wǎng)格a的時間時，的值為0，反之為1；當不同方向的車輛理論到達時間之差在該時間間隔之內(nèi)時，即時公式(5)-(10)恒成立。