[发明专利]混行条件下快速路匝道智能网联车辆合流变道控制方法

权利要求书

1.一种混行条件下快速路匝道智能网联车辆合流变道控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：智能网联车辆作为主车M驶入快速路合流区，主车M基于智能车路系统及智能车载系统在通信区域内获取周边道路环境信息；

S2：根据周边道路环境信息计算主车M距离所处车道周围车辆A的最小安全距离的触发时间t_i+c，根据最小安全距离的触发时间t_i+c计算最小安全间隙S_MSD(MA)，最小安全间隙S_MSD(MA)可以保证主车M在换道时与周围的车A不发生碰撞；

S3：获取主车M与周围车辆A的实时距离S_real(MA)，将主车M与周围车辆A的实时距离S_real(MA)与最小安全间隙S_MSD(MA)比较，若S_real(MA)＜S_MSD(MA)，主车M不产生变道动机，执行S4；若S_real(MA)≥S_MSD(MA)，主车M产生变道动机，执行S5；

S4：主车M在车道内继续行驶或停车等待变道时机，跳转执行S3直到S_real(MA)≥S_MSD(MA)时主车M产生变道动机，执行S5；

S5：建立主车M的行驶换道轨迹f(x)和目标车道线g(x)，根据行驶换道轨迹和目标车道线计算以时间为参数变量的期望路径函数g(t)，由期望路径函数g(t)得到速度变化函数v(t)和加速度变化函数a(t)；

S6：主车M再次获取周边道路环境信息并判断换道入的目标车道中是否有前方车辆车N和后方车辆车F，在只有前方车辆车N、只有后方车辆车F和前方车辆车N和后方车辆车F都有的三种情况下分别计算出主车M换道时所需的加速度a_change，主车M以加速度a_change换道入目标车道内，更新智能车辆网联车辆的状态信息；

所述S5中由期望路径函数g(t)得到速度变化函数v(t)和加速度变化函数a(t)，所述速度变化函数所述加速度变化函数

其中，v_m表示换道初始速度，a_m表示换道初始加速度，t表示换道经过的时间，b₀是坐标系上目标车道的位置；

所述S6中前方车辆车N和后方车辆车F都有时，具体过程为：

设置换道时主车M与车辆前方车辆车N的最小安全距离S_min(MN)，根据最小安全距离S_min(MN)计算主车M与前方车辆车N的最小安全间隙S_MSD(MN)＝max{S_MN(t_m),S_min(MN)}；其中t_m为主车M从换道开始到距离周围前方车辆车N达到最小安全间隙的时间，S_MN(t_m)为主车M距离周围前方车辆车N的最小安全间隙，S_MN(0)为主车M与前方车辆车N在换道零时刻初始距离，a_N为前方车辆车N的加速度，a_M为主车M的加速度，v_N(0)为前方车辆车N的初速度，v_M(0)为主车M的初速度，t_m1为主车M换道经过的时间；

计算主车M的车头与前方车辆车N的车位之间的纵向距离：其中，S_N为目标车道上前方车辆车N行驶的距离，S_N＝V_N*t_M，S_M为主车M行驶的距离，L_N为前方车辆车N的车长，W_M为主车M的车宽，θ是主车M在换道过程中产生的换道偏航角度；

计算主车M与前方车辆车N的实时距离：

设置换道时主车M与后方车辆车F的最小安全距离S_min(MF)，根据最小安全距离S_min(MF)计算主车M与前方车辆车N的最小安全间隙S_MSD(MF)＝max{S_MF(t_m'),S_min(MF)}；其中t_m'为主车M从换道开始到距离周围车辆F达到最小安全间隙的时间，S_MF(t_m')为主车M距离周围车辆F的最小安全间隙，S_MF(0)为主车M与后方车辆车F在换道零时刻初始距离，a_F为后方车辆车F的加速度，a_M为主车M的加速度，v_F(0)为后方车辆车F的初速度v_M(0)为主车M的初速度，t_m1'为主车M换道经过的时间；

计算主车M的车头与后方车辆车F的车位之间的纵向距离：其中，S_F为目标车道上后方车辆车F行驶的距离，S_F＝V_F*t_M'，S_M为主车M 行驶的距离，L_M为主车M的车长，W_M为主车M的车宽，θ是主车M在换道过程中产生的换道偏航角度；

计算主车M与后方车辆车F的实时距离S_real(MF)：

判断S_real(MN)≥S_MSD(MN)和S_real(MF)≥S_MSD(MF)是否同时成立，若不成立，主车M在当前车道内继续行驶或停车等待直到S_real(MN)≥S_MSD(MN)和S_real(MF)≥S_MSD(MF)同时成立；

当S_real(MN)≥S_MSD(MN)和S_real(MF)≥S_MSD(MF)同时成立，设置目标车道上前方车辆车N与后方车辆车F之间的最小安全距离S_min(NF)，根据最小安全距离S_min(NF)计算前方车辆车N与后方车辆车F的最小安全间隙S_MSD(NF)＝max{S_NF(t),Smin(NF)}，其中S_NF(t)＝S_MN(t)+S_MF(t)＝S_N+S_MN(0)+S_MF(0)-S_F-2L-2W_M*sinθ；

计算前方车辆车N与后方车辆车F的实时距离S_real(NF)：其中S_NF(0)为主前方车辆车N与后方车辆车F在换道零时刻初始距离；

判断S_real(NF)≥S_MSD(NF)是否成立，若不成立，主车M在当前车道内继续行驶或停车等待直到S_real(NF)≥S_MSD(NF)成立；

当S_real(NF)≥S_MSD(NF)成立，保持前方车辆车N与后方车辆车F匀速行驶，设置主车M换道完成后与前方车辆车N间的距离为最小安全距离S_min(MN)，此时t_m1满足求解得到设置主车M换道完成后与前方车辆车N间的距离为临界距离0，此时主车M换道经过的时间为t_m2，此时t_m2满足求解得到将t_m1代入加速度变化函数a(t)中得到a_m1，将t_m2代入加速度变化函数a(t)中得到a_m2；

设置主车M换道完成后与后方车辆车F间的距离为最小安全距离S_min(MF)，此时t_m1'满足求解得到设置主车M换道完成后与后方车辆车F间的距离为临界距离0，此时主车M换道经过的时间为t_m2'，此时t_m2'满足求解得到将t_m1'代入加速度变化函数a(t)中得到a_m1'，将t_m2'代入加速度变化函数a(t)中得到a_m2'；

得到此时的a_change＝(a_m1',a_m2']∪(a_m1,a_m2]，结合换道时间一般在5s内，主车M需要在t＝min{t_m1，t_m2'，5s}内调整主车M的加速度变换以满足a_change的要求，同时确保在换道完成时刻使得主车M的车速v_m与前后方车辆车F、后前方车辆车N的车速保持匀速。