[发明专利]一种无人驾驶车辆通过交叉路口时速度控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于无人驾驶车辆通过交叉路口时速度控制系统实现的无人驾驶车辆通过交叉路口时速度控制方法，该系统构成如下：

无线计算机，用于向交叉路口区域控制中心子系统发送数据请求，并控制道路信息采集子系统、交叉路口区域控制中心子系统、车辆控制子系统的工作，通过信息无线通讯模块进行信息交互，根据交叉路口区域控制中心子系统反馈的数据选取不同策略采集交叉路口区域内路表纹理信息、道路状况数据；

道路信息采集子系统，安装于道路交叉路口路侧，用于根据上述选取的不同采集策略进行采集交叉路口区域内路面纹理信息及道路状况数据，并将上述数据发送至无线计算机计算得到路面表面纹理的构造深度值，并得到路面影响系数值；

交叉路口区域控制中心子系统，安装在交叉路口速度控制区域中心，用于响应无人驾驶车辆的数据请求并反馈，对路表构造深度数据信息进行收集存储、检查并剔除冗余数据，用于交互前后车的行驶状态信息并计算车辆通过交叉路口的建议速度界限值，将速度界限值发送至车辆控制子系统；

车辆控制子系统，安装于车辆内部，根据上述路表纹理信息、道路状况数据和速度界限值，通过车载信息采集处理模块进行车辆速度控制判定，同时综合交叉路口区域中心控制系统的反馈信息进行决策车辆行驶行为；

所述道路信息采集子系统包括以下模块：路表纹理监测模块，用于实时获取道路路表纹理特征，通过信息无线通讯模块将路面状态实时发送至无线计算机，输入路面附着系数函数计算当前的路面影响系数值；路侧信息采集处理模块，用于实时感知获取路面环境状况，计算车辆是否可以通过停车线，并将计算结果反馈给车辆控制子系统；三维激光雷达监测模块，用于采集车辆与道路周围交通设施的位置信息；GPS定位模块，用于对交叉路口区域内无人驾驶车辆进行实时空间三维定位，获取无人驾驶车辆的位置、与前、后车的相对间距和相对行驶速度；信息无线通讯模块，用于数据传输，通过信息无线通讯模块与交叉路口区域中心控制系统进行交互前后车的状态信息；

所述交叉路口区域控制中心子系统包括以下模块：车辆状态监测模块，用于实时监控车辆本身的行驶状况；速度测算模块，用于计算车辆通过交叉路口的安全速度，判定是否开启车辆行驶自动导向模块进行自动转向、直行或者自动避让模块选择超车操作行为；速度控制建议模块，用于结合速度测算结果实时输出不同行驶方式下的速度界限值；数据库模块，对路表构造深度数据信息进行收集存储、检查并剔除冗余数据，同时实时无线传输给无线计算机计算路面影响系数值；信息无线通讯模块，用于数据传输；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)无人驾驶车辆在交叉路口区域内行驶时，无线计算机向交叉路口区域控制中心子系统发送数据请求；

(2)交叉路口区域控制中心子系统向无线计算机进行数据请求反馈，无线计算机根据数据反馈情况选取不同行驶策略采集交叉路口区域内路表纹理信息、道路状况数据；

(3)无线计算机控制道路信息采集子系统根据步骤(2)中确定的行驶策略进行采集交叉路口区域内路面纹理信息及道路状况数据；

(4)无线计算机控制交叉路口区域控制中心子系统对步骤(3)中采集的路面表面纹理信息进行处理，计算得到路面表面纹理的构造深度值；交叉路口区域控制中心子系统通过无线传输模块对路表构造深度值及道路状况数据进行收集存储，速度建议控制模块根据速度测算模块的速度测算结果输出速度界限值；

(5)无线计算机控制车辆控制子系统对步骤(3)中采集的路表纹理特征、道路状况数据和步骤(4)中的速度界限值，通过车载信息采集处理模块进行车辆速度控制判定，同时综合交叉路口区域中心控制系统的反馈信息进行决策车辆行驶行为；

步骤(2)中，根据交叉路口区域控制中心所反馈的数据情况，选取无人驾驶车辆行驶策略，具体方法如下：如果交叉路口区域控制中心反馈无对应道路的路面纹理数据及道路状况数据，则无线传输命令请求道路信息采集系统获取路面表面纹理及周围车辆信息数据，通过无线传输模块将数据实时反馈给交叉路口区域控制中心子系统，并由数据库模块进行数据处理，与当前交叉路口的道路交通状况进行对比，在非“头车”情况下，若相邻车辆之间的实时距离S_i(t)小于等于预设阈值D_i(t)，则判定无人驾驶车辆处于不安全状态，道路信息采集系统的数据需要更新并请求无线计算机启动车辆控制子系统的安全预警模块；非“头车”情况下，若相邻车辆之间的实时距离S_i(t)超过预设阈值D_i(t)，则判定无人驾驶车辆处于安全状态，道路信息采集系统的数据暂时不需要更新并保持当前状态；“头车”情况下，则交叉路口区域控制中心的速度测算模块需要更新并进行实时速度界限值判定，根据实时情况改变速度控制策略；

相邻两车之间的安全距离阈值D_i(t)计算公式如下：

①若为“头车”

②若为非“头车”

式中，D_i(t)为相邻两车之间的安全距离阈值；为路面影响系数；v_i(t)为本车当前行驶速度；t_d为制动反应时间；a_i(t)为本车实时减速度；v_i+1(t)为前方相邻车辆的实时车速；a_i+1(t)前方相邻车辆的实时减速度；SL_i(t)为本车距离停止线的实时距离，S_i(t)为本车距离前方车辆的实时距离，当本车当前瞬时速度v_i(t)≤20km/h时，S_i(t)∈[3，8]m；当本车当前瞬时速度v_i(t)＞20km/h时，S_i(t)∈(8，12]m；如果交叉路口区域控制中心反馈有对应道路的路面纹理数据及路侧交通信息，则根据实时情况采取速度控制策略，并在0.5秒后无线传输命令请求道路信息采集系统重新采集路表纹理及道路信息数据，并判断新的路表纹理及周围车辆信息是否满足安全行驶速度需求；

路表纹理监测模块获取的路表构造深度数据实时通过无线通讯传输模块输送给无线计算机，计算路面影响系数计算方法如下：

其中，β为天气修正系数、C₁为路表纹理形状因子、C为滑移率曲线的形状因数；a、b是测试路表宏观纹理的仪器影响系数；是关于纹理、轮胎特性、测试车速及滑移速度时的峰值附着系数，MPD(t)是路表实时平均断面深度。