[发明专利]一种混合交通场景下的快速路双车道协同控制方法

说明书

本发明公开了一种混合交通场景下的快速路双车道协同控制方法，包括同一行驶方向的快速路的双车道，所述双车道包括第一车道和第二车道；所述双车道上行驶有多辆人驾车HV和多辆网联自动车CAV，其特征在于，包括以下步骤：S1：定义快速路混合交通子车队；S2：子车队中网联自动车的通信拓扑；S3：构建网联自动车控制策略和人驾车模型；S4：基于空间分布的双车道混合交通群体控制方法。本发明根据网联自动车和人驾车在道路上的物理空间位置给出了一种混合交通子车队的划分方法，并基于此构建了新的网联自动车控制算法，使得网联自动车在混合交通场景下控制算法更易实现。

技术领域

本发明属于网联智能汽车的控制领域，主要针对性解决快速路场景下，尤其是快速路路段双车道不同类型车辆混合行驶的协同控制方法。

背景技术

随着通信技术和自动化技术的快速发展，交通系统也在朝向智能化不断的升级。为了提高现有道路条件下的交通安全和通行效率，自动驾驶车辆成为当前研究的热点。在可预见的未来，会有越来越多的自动驾驶车辆上路。然而，由于经济和技术的制约，不可避免地会出现自动驾驶车辆与传统人驾车混行于同一交通道路的情况。因此，为了保证混合交通情形下的交通效率和安全，需要借助路侧设备对道路上的车辆状态信息进行感知和传输，在此基础上设计双车道混合交通协同控制策略，以保证双车道下混合交通的通行效率，充分发挥自动驾驶车辆的优势。

通过查阅相关专利和论文发现，目前的研究中，大多只考虑了单一车道上队列内的车辆控制策略，没有考虑队列内车辆的分离到其他车道的情况。专利CN111047871A 设计了一种基于车联网的人机驾驶混合交通协同控制系统及方法，能控制自动驾驶车辆通过拥堵路口,提高通行效率。但是该方法主要是针对有信号的交叉路口混合交通场景，不适用与双车道的快速路路段。专利CN112116822A考虑混合交通场景，通过多因素的约束，建立整数非线性的车道动态分配模型，进而在高速公路上设置网联自动驾驶车辆专用车道，从而实现通行能力的协同调控。然而该方法需要在网联自动驾驶车辆渗透率较高时才能体现其优越性，而且当网联自动驾驶车辆渗透率较低时单独为其分配专用车道也不合理。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是通过应用车路协同技术，基于双车道上车辆的空间位置，考虑传统人驾车(HV)和网联智能汽车(CAV)的驾驶行为差异，首先设计了网联智能汽车(CAV)纵向控制器，并在此基础上设计了双车道混合交通协同控制方法，实现双车道快速路路段混合交通通行效率的提升。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种混合交通场景下基于车辆空间位置的快速路双车道协同控制方法，包括同一行驶方向的快速路的双车道，所述双车道包括第一车道和第二车道；所述双车道上行驶有多辆人驾车HV和多辆网联自动车CAV，包括如下步骤：

步骤1，定义快速路混合交通子车队：

由CAV和HV组成的混合交通可以看成是将人驾车辆随机分配到全部网联自动车辆群体当中，因此，认为混合交通群体由若干个子车队构成，并定义紧跟在人驾车辆后面的网联自动车为一个子车队的次头车，而次头车前面一辆人驾车则为另一个相邻子车队的尾车。

步骤2，子车队中网联自动车的通信拓扑：

道路上所有网联自动车辆被一辆或者多辆人驾车分隔开则形成了许多混合车队，我们定义紧跟在人驾车后面的一辆网联自动车为次头车，因此，混合交通就由次头车领导的子车队构成，在这些子车队中所有的网联自动车都能从离本车最近的网联自动车和它的前车获取相关运动状态信息。

步骤3，构建网联自动车控制策略和人驾车模型：

根据步骤1和步骤2中次头车的定义和子车队的划分，3.1)构建子车队中网联自动车辆控制算法如下：