[發明專利]一種基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型

在審

• 申請號: 202211277387.6
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115762133A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 魯光泉;華珺;劉淼淼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，基于交叉口進口道和出口道位置關系，建立基于交叉口進口道的坐標系；

步驟2，基于通過步驟1建立的基于交叉口進口道的坐標系，描述交叉口進口道與出口道之間的位置關系；

步驟3，基于貝塞爾曲線，描述車輛通過交叉口的路徑；

步驟4，基于通過步驟2獲得的交叉口進口道與出口道之間的位置關系，以及通過步驟3獲得的車輛通過交叉口的路徑曲線，建立基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型。

2.根據權利要求1所述的基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型，其特征在于，步驟1所述的基于交叉口進口道的坐標系，以交叉口進口道為基準，交叉口進口道停車線的中點為坐標系原點，停車線所在直線為坐標系X軸，停車線中垂線為坐標系Y軸。

3.根據權利要求1所述的基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型，其特征在于，步驟2所述的交叉口進口道與出口道之間的位置關系由參數w、h和α表示，其中，w和h分別表示進口道出口處的中點和出口道入口處的中點之間的橫向和縱向距離，α表示進口道和出口道所在直線夾角的補角，即出口道所在直線與Y軸的夾角。

4.根據權利要求1所述的基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型，其特征在于，步驟3所述的車輛通過交叉口的路徑由三階貝塞爾曲線描述，該曲線由控制點P_o、P_d、P₁和P₂控制，其中，P_o表示車輛路徑起點，坐標為(0,0)；P_d表示車輛路徑終點，坐標為(w,h)；P₁控制車輛進入交叉口后路徑的形狀，位于交叉口進口道中心的延長線上，坐標為(0,L₁)；P₂控制車輛即將駛離交叉口路徑的形狀，位于交叉口出口道中心的延長線上，坐標為(w-L₂sinα,h-L₂cosα)；L₁表示控制點P_o與P₁之間的距離，L₂表示控制點P_d與P₂之間的距離；對應每一組交叉口進口道和出口道，通過車輛實際軌跡數據，可獲得一組車輛路徑的最優控制參數L₁和L₂，包括如下步驟：

步驟31，提取車輛路徑起點與終點的世界坐標，起點坐標表示為(x_orig,world,y_orig,world)，終點坐標表示為(x_dest,world,y_dest,world)；

步驟32，在步驟31所述的起點和終點坐標范圍內，提取連續時間序列的車輛軌跡坐標，可表示為(x_world,y_world)，軌跡點坐標滿足：

步驟33，基于通過步驟1建立的基于交叉口進口道的坐標系，測量其相對于世界坐標系逆時針旋轉的角度γ；

步驟34，基于通過步驟31獲得的車輛路徑起點的世界坐標(x_orig,world,y_orig,world)，通過步驟32獲得的車輛軌跡點的世界坐標(x_world,y_world)，以及通過步驟33獲得的坐標系旋轉角度γ，將車輛軌跡點的世界坐標轉換為基于交叉口進口道的坐標(x,y)：

步驟35，對于每一組交叉口進口道和出口道的車輛路徑數據，利用差分進化算法對貝塞爾曲線控制參數L₁和L₂進行優化，從而求解一條最優的貝塞爾曲線，使得車輛路徑與該貝塞爾曲線之間的距離最小。

5.根據權利要求1所述的基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型，其特征在于，步驟4所述的基于交叉口進出口道位置關系的車輛統一路徑模型，可通過如下表達式描述：

L₁＝f₁(w,h,α)；

L₂＝f₂(w,h,α)；

當給定一組交叉口進口道和出口道位置關系參數時，就能繪制出一條由貝塞爾曲線擬合路徑控制參數L₁和L₂控制的最優貝塞爾曲線，來描述車輛通過交叉口的路徑；貝塞爾曲線的表達式如下：

式中：t是介于0和1之間的曲線參數，n是控制點(包括起點和終點)的數量，P_i是第i個控制點。