[發明專利]高速公路匝道間距約束下自動駕駛最優編隊長度設置方法

有效

• 申請號: 202210061844.1
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114495556B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 舒鑫;鄒志云;高健智;劉聰健;江澤浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G08G1/123
• 分類號: G08G1/123;G08G1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

本發明涉及一種高速公路匝道間距約束下自動駕駛最優編隊長度設置方法，包括以下步驟：S1、獲取高速公路匝道a和匝道b的間距L，匝道a上游主線自動駕駛車流的運行狀態參數，包括現有編隊車輛數n₁、現有編隊穩定行駛速度S2、通過計算機仿真模擬上匝道車輛與現有編隊車輛之間的編組與解編組過程；S3、選定車輛編隊最短穩定運行時長t₁；S4、根據匝道間距限制L和最短穩定運行時長限制t₁，計算得到進行合并的最大車輛數目n₂，得到高速公路上運行的自動駕駛車流最優編隊長度。本發明具有保障效率、計算簡便、節省能耗與安全可靠等優點。

技術領域

本發明涉及道路車輛的交通控制系統的技術領域，尤其是涉及一種高速公路匝道間距約束下自動駕駛最優編隊長度設置方法。

背景技術

自動駕駛車隊編組技術是指在自動駕駛車流的行駛過程中，利用車車協同通訊或者車路協同通訊，使自動駕駛車流之間的車頭間距變小，行駛速度保持一致，可以更好的利用有限的道路資源。

但是在進行編組的過程中，隨著車隊的長度增大，整體行駛的安全性會下降，進行重編組的波動性也會增加，因此考慮到編組過程中受到的各種因素影響，自動駕駛車流編組會存在一個最優的編隊長度。

以高速公路環境為例，因為在高速公路上，車輛會通過匝道駛入駛出，假定駛入的車輛將在下個匝道駛出，此時高速公路上還有一列車隊在進行行駛，那么匝道上駛入的車輛就會需要根據各種限制條件例如行駛的距離、穩定行駛時間等考慮是否加入該隊列。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種具有保障效率、計算簡便、節省能耗與安全可靠的高速公路匝道間距約束下自動駕駛最優編隊長度設置方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種高速公路匝道間距約束下自動駕駛最優編隊長度設置方法，包括以下步驟：

S1、獲取高速公路匝道a和匝道b的間距L，匝道a上游主線自動駕駛車流的運行狀態參數，包括現有編隊車輛數n₁、現有編隊穩定行駛速度v-；

S2、通過計算機仿真模擬上匝道車輛與現有編隊車輛之間的編組與解編組過程；

S3、選定車輛編隊最短穩定運行時長t₁；

S4、根據匝道間距限制L和最短穩定運行時長限制t₁，計算得到進行合并的最大車輛數目n₂，得到高速公路上運行的自動駕駛車流最優編隊長度。

按上述方案，所述步驟S2中的仿真過程中的核心方法為：

S201、對車輛之間的縱橫向間距進行分開控制，分別控制車輛間的橫向間距協同至0，縱向間距協同至理想間距；

S202、建立車輛之間的吸引和排斥模型，避免在進行協同的過程中出現碰撞，建立吸引-排斥函數；

S203、生成車輛編隊。

按上述方案，所述步驟S202建立的吸引-排斥函數為：

相鄰的三輛車分別根據各自的縱向間距形成三個不同的縱向作用力通過縱向作用力逐漸調整車輛的運動，使車輛之間的縱向間距協同至一致，此時車輛間縱向間距的吸引-排斥函數為：

式中：polyfit函數是自定義的S型函數，當h₁靠近0時該值為1，在h₁靠近r時該值為0；h₁為車輛間縱向間距經過函數變換與理想間距經過函數變換之后的比值； r為常數；

相鄰的三輛車受到不同的橫向作用力的影響，通過橫向作用力逐漸調整車輛的橫向運動，使車輛的橫向位置協同至車道中心線上，建立橫向間距的吸引-排斥函數，