[發明專利]一種考慮節能減排的自動駕駛車輛速度控制方法

有效

• 申請號: 202110829894.5
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113359779B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉洋;吳偉;龍科軍;費怡;谷健
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種考慮節能減排的自動駕駛車輛速度控制方法，針對自動駕駛環境下的路段和交叉口，首先采集交叉口的信息、路段上車輛的信息，確定交叉口內部路徑方程、計算路徑上沖突點的坐標等信息；自動駕駛車輛以先到先服務的規則進入交叉口，車輛進入交叉口后計算經過路徑上每個沖突點的時刻，在下一輛車進入交叉口之前，根據路徑上沖突點的時刻計算下一輛車理論進入交叉口的時刻；根據理論進入時刻和車輛當前所在位置優化該車輛在路段上的行駛速度，以進入交叉口的速度最大及油耗、排放最小加權為目標函數，建立車速計算模型。本發明方法主要通過優化路段上車速以降低車輛油耗、排放，以達到節能減排的目的。

技術領域

本發明屬于智能交通控制領域，涉及自動駕駛車輛速度控制技術領域，更具體地說，涉及一種考慮節能減排的自動駕駛車輛速度控制方法。

背景技術

交通是能源消費和碳排放的大戶，全球碳排放數據顯示，2020年中國道路交通碳排放約占全球道路交通碳排放總量的四分之一，且隨著經濟發展水平提高，交通占能源消費的比例越來越大。交通領域節能減排的責任更加重大，任務也更加艱巨。但快速發展的智能網聯汽車技術、自動駕駛等技術，為智能高效的交通創造條件，智能高效的交通有利于降低碳排放。

自動駕駛技術快速發展，如2021年4月，配備華為自動駕駛技術的汽車，在上海進行公開試乘，測試車輛的行駛情況較為平穩，在城區多種復雜場景下能實現無干預自動駕駛。相信在不遠的將來，自動駕駛技術會得到普遍的應用。因此，在自動駕駛環境下，如何通過優化車輛的行駛軌跡、通過引導和調整車速，降低車輛能耗和排放，是當前需要考慮解決的問題。

現有針對車速引導的研究中，多集中在公交優先方面，如同濟大學馬萬經等利用車路協同環境下公交車與信號機雙向通信的特點，提出了公交車速與信號控制方案的協同優化方法，從而有效降低公交延誤；在考慮普通車輛速度引導的研究中，大多通過車速和信號配時協同優化，以提高交叉口的通行效率，如吳偉等則從飽和交通流與非飽和交通流的運行特性出發，考慮實時流量與排隊清空時間，建立車輛速度與相位差動態優化模型，實現了不停頓通過交叉口的流量最大化及延誤最小化。

現有較多研究已經證明，全自動駕駛環境下無信號控制交叉口，車輛相互通信穿插通行比信號控制更高效，但在全自動駕駛環境下，針對提高交通安全和效率的研究較多，大多數研究以路段或交叉口的通行能力最大、延誤最小等為目標，較少直接考慮車輛排放能源消耗等問題。因此本發明以能耗最小為目標，優化自動駕駛車輛在路段上的行駛速度，使得車輛在路段上盡可能不停車通過交叉口，車輛以先到先服務規則依次進入交叉口，根據前車的行駛軌跡和交叉口通行方案計算車輛最佳的行駛速度。

發明內容

技術問題：針對現有自動駕駛車輛控制中較少考慮節能減排研究的不足，本發明的目的是提供一種考慮節能減排的自動駕駛車輛速度控制方法，以能耗和延誤加權最低為優化目標，對路段上的自動駕駛車輛車速進行優化，為每輛車計算最佳的行駛方案，盡可能實現節能減排效果。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種考慮節能減排的自動駕駛車輛速度控制方法，包括如下步驟：

步驟1：采集交叉口的信息、車輛信息，確定車輛在交叉口內部的通行路徑方程，通過計算路徑間沖突點坐標確定沖突點位置，計算沖突點間的距離；

步驟2：根據車輛進入交叉口的時間和速度，計算車輛經過路徑上每個沖突點的時刻；

步驟3：根據所有前車經過路徑上每個沖突點的時刻，計算后車理論進入交叉口的時刻；

步驟4：根據后車進入交叉口的理論時刻及理論到達交叉口的時刻，判斷車輛在路段上是否必須停車，分兩種情況，分別優化車輛在路段上的行駛軌跡；

步驟5：計算每輛車到達交叉口時刻、進入交叉口的速度和時刻，以車輛進入交叉口的速度最大和油耗、碳氧化物、氮氧化物、碳氫化物的總排放加權最小為目標，優化每輛車在路段和交叉口的行駛速度，其中目標函數由公式計算：