[發明專利]混行條件下快速路匝道智能網聯車輛合流變道控制方法

有效

• 申請號: 202110687438.1
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113246985B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 王成;俄文娟;陳穎;王翔;鄭建穎;陶硯蘊;馬世威
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W30/095;B60W40/04;B60W60/00;G08G1/16;G08G1/01
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 許燕萍

1.一種混行條件下快速路匝道智能網聯車輛合流變道控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：智能網聯車輛作為主車M駛入快速路合流區，主車M基于智能車路系統及智能車載系統在通信區域內獲取周邊道路環境信息；

S2：根據周邊道路環境信息計算主車M距離所處車道周圍車輛A的最小安全距離的觸發時間t_i+c，根據最小安全距離的觸發時間t_i+c計算最小安全間隙S_MSD(MA)，最小安全間隙S_MSD(MA)可以保證主車M在換道時與周圍的車A不發生碰撞；

S3：獲取主車M與周圍車輛A的實時距離S_real(MA)，將主車M與周圍車輛A的實時距離S_real(MA)與最小安全間隙S_MSD(MA)比較，若S_real(MA)＜S_MSD(MA)，主車M不產生變道動機，執行S4；若S_real(MA)≥S_MSD(MA)，主車M產生變道動機，執行S5；

S4：主車M在車道內繼續行駛或停車等待變道時機，跳轉執行S3直到S_real(MA)≥S_MSD(MA)時主車M產生變道動機，執行S5；

S5：建立主車M的行駛換道軌跡f(x)和目標車道線g(x)，根據行駛換道軌跡和目標車道線計算以時間為參數變量的期望路徑函數g(t)，由期望路徑函數g(t)得到速度變化函數v(t)和加速度變化函數a(t)；

S6：主車M再次獲取周邊道路環境信息并判斷換道入的目標車道中是否有前方車輛車N和后方車輛車F，在只有前方車輛車N、只有后方車輛車F和前方車輛車N和后方車輛車F都有的三種情況下分別計算出主車M換道時所需的加速度a_change，主車M以加速度a_change換道入目標車道內，更新智能車輛網聯車輛的狀態信息；

所述S5中由期望路徑函數g(t)得到速度變化函數v(t)和加速度變化函數a(t)，所述速度變化函數所述加速度變化函數

其中，v_m表示換道初始速度，a_m表示換道初始加速度，t表示換道經過的時間，b₀是坐標系上目標車道的位置；

所述S6中前方車輛車N和后方車輛車F都有時，具體過程為：

設置換道時主車M與車輛前方車輛車N的最小安全距離S_min(MN)，根據最小安全距離S_min(MN)計算主車M與前方車輛車N的最小安全間隙S_MSD(MN)＝max{S_MN(t_m),S_min(MN)}；其中t_m為主車M從換道開始到距離周圍前方車輛車N達到最小安全間隙的時間，S_MN(t_m)為主車M距離周圍前方車輛車N的最小安全間隙，S_MN(0)為主車M與前方車輛車N在換道零時刻初始距離，a_N為前方車輛車N的加速度，a_M為主車M的加速度，v_N(0)為前方車輛車N的初速度，v_M(0)為主車M的初速度，t_m1為主車M換道經過的時間；

計算主車M的車頭與前方車輛車N的車位之間的縱向距離：其中，S_N為目標車道上前方車輛車N行駛的距離，S_N＝V_N*t_M，S_M為主車M行駛的距離，L_N為前方車輛車N的車長，W_M為主車M的車寬，θ是主車M在換道過程中產生的換道偏航角度；

計算主車M與前方車輛車N的實時距離：

設置換道時主車M與后方車輛車F的最小安全距離S_min(MF)，根據最小安全距離S_min(MF)計算主車M與前方車輛車N的最小安全間隙S_MSD(MF)＝max{S_MF(t_m'),S_min(MF)}；其中t_m'為主車M從換道開始到距離周圍車輛F達到最小安全間隙的時間，S_MF(t_m')為主車M距離周圍車輛F的最小安全間隙，S_MF(0)為主車M與后方車輛車F在換道零時刻初始距離，a_F為后方車輛車F的加速度，a_M為主車M的加速度，v_F(0)為后方車輛車F的初速度v_M(0)為主車M的初速度，t_m1'為主車M換道經過的時間；

計算主車M的車頭與后方車輛車F的車位之間的縱向距離：其中，S_F為目標車道上后方車輛車F行駛的距離，S_F＝V_F*t_M'，S_M為主車M 行駛的距離，L_M為主車M的車長，W_M為主車M的車寬，θ是主車M在換道過程中產生的換道偏航角度；

計算主車M與后方車輛車F的實時距離S_real(MF)：

判斷S_real(MN)≥S_MSD(MN)和S_real(MF)≥S_MSD(MF)是否同時成立，若不成立，主車M在當前車道內繼續行駛或停車等待直到S_real(MN)≥S_MSD(MN)和S_real(MF)≥S_MSD(MF)同時成立；

當S_real(MN)≥S_MSD(MN)和S_real(MF)≥S_MSD(MF)同時成立，設置目標車道上前方車輛車N與后方車輛車F之間的最小安全距離S_min(NF)，根據最小安全距離S_min(NF)計算前方車輛車N與后方車輛車F的最小安全間隙S_MSD(NF)＝max{S_NF(t),Smin(NF)}，其中S_NF(t)＝S_MN(t)+S_MF(t)＝S_N+S_MN(0)+S_MF(0)-S_F-2L-2W_M*sinθ；

計算前方車輛車N與后方車輛車F的實時距離S_real(NF)：其中S_NF(0)為主前方車輛車N與后方車輛車F在換道零時刻初始距離；

判斷S_real(NF)≥S_MSD(NF)是否成立，若不成立，主車M在當前車道內繼續行駛或停車等待直到S_real(NF)≥S_MSD(NF)成立；

當S_real(NF)≥S_MSD(NF)成立，保持前方車輛車N與后方車輛車F勻速行駛，設置主車M換道完成后與前方車輛車N間的距離為最小安全距離S_min(MN)，此時t_m1滿足求解得到設置主車M換道完成后與前方車輛車N間的距離為臨界距離0，此時主車M換道經過的時間為t_m2，此時t_m2滿足求解得到將t_m1代入加速度變化函數a(t)中得到a_m1，將t_m2代入加速度變化函數a(t)中得到a_m2；

設置主車M換道完成后與后方車輛車F間的距離為最小安全距離S_min(MF)，此時t_m1'滿足求解得到設置主車M換道完成后與后方車輛車F間的距離為臨界距離0，此時主車M換道經過的時間為t_m2'，此時t_m2'滿足求解得到將t_m1'代入加速度變化函數a(t)中得到a_m1'，將t_m2'代入加速度變化函數a(t)中得到a_m2'；

得到此時的a_change＝(a_m1',a_m2']∪(a_m1,a_m2]，結合換道時間一般在5s內，主車M需要在t＝min{t_m1，t_m2'，5s}內調整主車M的加速度變換以滿足a_change的要求，同時確保在換道完成時刻使得主車M的車速v_m與前后方車輛車F、后前方車輛車N的車速保持勻速。