[发明专利]一种高速路匝道口智能网联汽车安全自组织通行控制方法

说明书

本发明公开了一种高速路匝道口智能网联汽车安全自组织通行控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、当有匝道车辆驶入通信区域内时，路侧智能体判定通信区域内所有车辆的通行顺序；步骤2、通信区域内的各车确定各自的跟随对象；步骤3、用非线性动力学控制的方法实现匝道合流；步骤4、当匝道车辆通过合流点后，合流过程结束，各车辆切换至自适应巡航控制。该控制方法基于车辆非线性动力学的控制方法能够保证车辆在进入冲突区域前就已保持合理车间距，从而实现冲突区域内部的避撞。

技术领域

本发明涉及一种智能网联汽车道路安全控制技术，尤其涉及一种高速路匝道口智能网联汽车安全自组织通行控制方法。从而建立车-车约束，用动力学控制的方法让高速公路主干道和匝道上的智能网联汽车按一定顺序、安全、高效地通过匝道路口。

背景技术

随着人们的交通出行需求日益增长，道路公路在解决交通出行问题过程中扮演着重要的角色。作为高速公路系统必不可少的一部分，与匝道口相关的协同控制技术受到了广泛研究。首先，匝道口涉及匝道车辆与高速路主干道车流的交汇，因而是高速公路事故高发地段；其次，无组织的匝道路口容易引起交通拥堵；最后由于传统车辆的行驶受驾驶员影响，而匝道路段驾驶员视线受阻，因此容易产生急刹车、急加速等危险工况(Xu L,Lu J,Wang C,et al.Cooperative merging control strategy of connected and automatedvehicles on highways[J].Journal of Southeast University(English Edition),2019,35(2):220-227)。统计表明，高速公路近50％的事故发生在匝道口。

智能网联汽车搭载由车载感知单元、通信单元，能通过车-车通信(V2V)的方式获取其他车辆的实时运动状态信息；通过车-路通信(V2I)的方式把自车信息传送到路侧单元，路侧单元再用路-车通信(I2V)的方式把全区域交通状态信息发送给各车。智能网联汽车利用上述信息合理调整自车行驶状态，实现区域多车协同行驶，进一步实现匝道口的安全、高效通行。

目前，智能网联汽车在高速路匝道口的通行控制策略也有不少人进行研究，但现有的研究大多是基于线性运动学控制模型，侧重于通过规划车辆运动学参数的变化来实现车与车之间的避撞，其建立在大量通讯和高效计算的基础上，且未考虑实际车辆纵向动力学的强非线性，难以严格保证合流过程避撞。

发明内容

为实现智能网联汽车安全、高效地通过高速路匝道口，本发明提出一种侧重于动力学控制的高速路匝道口智能网联汽车安全自组织通行控制方法。一旦有匝道车辆驶入通信区域，路侧智能体立即收集通信区域内所有车辆的行驶信息并据此判定通行顺序，确定通行顺序后每辆车都被告知它需要跟随的车辆；进而每辆车启动基于非线性动力学的车辆纵向运动控制，从而保证匝道车辆在到达冲突区域前就完成了车间距调整。该过程仅需前车行驶状态，在确保安全的同时大幅降低通讯量和计算量，此外本方法在车辆控制过程中考虑了参数时变不确定性的影响，更符合实际场景，使车辆控制过程更可靠。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高速路匝道口智能网联汽车安全自组织通行控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、当有匝道车辆驶入通信区域内时，路侧智能体判定通信区域内所有车辆的通行顺序；

步骤2、通信区域内的各车确定各自的跟随对象；

步骤3、用非线性动力学控制的方法实现匝道合流；

步骤4、当匝道车辆通过合流点后，合流过程结束，各车辆切换至自适应巡航控制。

进一步地，步骤1具体包括：

步骤1.1、路侧智能体检测到有车辆驶入通信区域，设监测到的这一时刻为0时刻；

步骤1.2、路侧智能体收集通信区域内匝道上所有车辆和主干道上所有车辆在0时刻的行驶信息，这些信息包括速度和位置；