[發明專利]優先路權條件下混合車輛群體的協同控制系統及其方法

有效

• 申請號: 202210112084.2
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114463974B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張振;賴金濤;楊曉光
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;H04L67/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種優先路權條件下混合車輛群體的協同控制方法，應用于一種協同控制系統，其特征在于，所述系統包括狀態信息獲取模塊(1)，所述狀態信息獲取模塊(1)分別連接至路側集中式計算模塊(2)和車載ECU分布式計算模塊(3)，所述車載ECU分布式計算模塊(3)布置在各網聯自動駕駛車輛上，所述路側集中式計算模塊(2)與車載ECU分布式計算模塊(3)相互連接，所述車載ECU分布式計算模塊(3)連接有控制執行模塊(4)，所述狀態信息獲取模塊(1)用于獲取車輛狀態信息以及信號燈狀態信息；

所述路側集中式計算模塊(2)根據車輛狀態信息以及信號燈狀態信息，計算輸出得到群體決策命令；

所述車載ECU分布式計算模塊(3)根據車輛狀態信息、信號燈狀態信息以及群體決策命令，計算輸出得到網聯自動駕駛車輛對應的控制指令；

所述控制執行模塊(4)用于將控制指令應用于對應的網聯自動駕駛車輛，使受控的網聯自動駕駛車輛按照設定的軌跡方案行駛；

所述協同控制方法包括以下步驟：

S1、狀態信息獲取模塊實時采集車輛狀態信息以及信號燈狀態信息，并分別傳輸給路側集中式計算模塊、車載ECU分布式計算模塊；

S2、根據車輛狀態信息以及信號燈狀態信息，路側集中式計算模塊通過接收并響應特殊車輛路權優先的請求、對車輛占用車道以及通過交叉口的時間范圍進行決策，以得到群體決策命令，并輸出給車載ECU分布式計算模塊；

S3、根據車輛狀態信息、信號燈狀態信息以及群體決策指令，車載ECU分布式計算模塊對受控的網聯自動駕駛車輛依次進行到達時間預測、前車軌跡預測和車載ECU分布式控制，以輸出得到受控網聯自動駕駛車輛的控制軌跡數據、并發送給控制執行模塊；

S4、根據接收的控制軌跡數據，控制執行模塊控制受控網聯自動駕駛車輛按照控制軌跡數據行駛；

所述步驟S3具體包括以下步驟：

S31、按照設定的間隔時間，車載ECU分布式計算模塊對受控車輛到達信號交叉口的時間進行預測；

S32、車載ECU分布式計算模塊進一步對受控車輛的前方車輛軌跡進行預測；

S33、以混合交通車輛群體通過交叉口的通行效率、油耗和交通延誤作為控制目標函數，結合設定的控制約束條件，由車載ECU分布式計算模塊求解得到受控車輛的控制軌跡數據、并發送給控制執行模塊；

所述受控車輛到達信號交叉口的預測時間具體為：

/

其中，為車輛n初始預測到達交叉口的時刻，它由前車到達交叉口時刻/加上一個安全的車頭時距t_h和該車最早到達交叉口的時刻/共同決定，⁰為當前時刻，L是控制區域的長度，/為車輛n當前時間步的速度，v_max和a_max分別為最大限速和最大加速度，/為當車輛n根據信號燈周期修正后的預測到達時間，R和G分別為在一個信號周期內紅燈時長和綠燈時長，/為信號燈的綠燈時間集合；

所述受控車輛的前方車輛的預測軌跡具體為：

若前方車輛為網聯自動駕駛車輛，則以該網聯自動駕駛車輛對應的控制軌跡作為預測軌跡；

若前方車輛為人類駕駛車輛，則利用駕駛員模型對該人類駕駛車輛軌跡進行預測：

其中，a^o為當人類駕駛車輛能夠和前方車輛在同一個綠燈信號相位通過交叉口時的預測加速度，a^l為人類駕駛車輛無法和前方車輛在同一個綠燈信號相位通過交叉口的預測加速度，為目標預測人類駕駛車輛k和前方車輛n的期望最小間距，/表示車輛無法同前方車輛在相同相位通過而遇到紅燈停車時的間隔距離，s₀為車輛間最小的安全車距，為目標車輛在當前時間步t的速度，t_h為車輛的安全車頭時距，/為目標車輛與前車的速度差，a^d為車輛期望減速度，t_R為紅燈啟亮時間，/為車輛c在時間步t內的加速度。