[发明专利]一种自动驾驶车辆通过信号交叉口生态驾驶方法

说明书

本发明公开了一种自动驾驶车辆通过信号交叉口生态驾驶方法，通过V2V/V2I技术收集道路交通信息和自身信息，得到控制条件，然后根据当前信号灯状态判断能够匀速通过，若能，则匀速通过信号交叉口区域，否则对自动驾驶车辆进行生态驾驶控制，在生态驾驶控制阶段，构建自动驾驶车辆运动状态方程以及成本函数，利用庞特里亚金极小值原理分别对交叉口上游区域和交叉口下游区域进行最优控制轨迹求解，使自动驾驶车辆按照最优轨迹通过信号交叉口区域；优点是能够满足驾驶员真实行驶需求，符合实际道路交通环境条件，并且控制过程简单，计算量小，控制实时性能够得到保证，从而有效降低自动驾驶车辆能耗，提高出行效率，减少对各车‑路设备造成的压力。

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶车辆通过信号交叉口生态驾驶方法，尤其是涉及一种自动驾驶车辆通过信号交叉口驾驶方法。

背景技术

自动驾驶车辆的发展为生态驾驶策略带来更大的发展空间和更多的机遇。通常情况下，由于人类驾驶员自身局限性，其驾驶的车辆不能很好地进行生态驾驶策略，而自动驾驶技术会使车辆更精确地执行驾驶操作，能使生态驾驶有更好的效果。在自动驾驶技术基础上，车辆能够实现感知、收集、分析和处理交通信息的功能，并按照生态驾驶系统输出指示执行相应操作，完成最优生态驾驶，实现车辆能耗最低、能源的节约和经济效益的提高。

道路信号交叉口是造成交通流中断的主要原因，也是车辆经常进行减速、加速和停止的主要交通场景之一，大幅增加车辆能耗。为了减少车辆在信号交叉口造成的消极交通影响，信号交叉口的车辆生态驾驶控制十分必要。信号交叉口的生态驾驶能使车辆不需大幅加减速，减少停车怠速情况的发生，有效降低车辆能耗，并且减少车辆延误等。

而现如今自动驾驶车辆的信号交叉口生态驾驶研究，主要集中于纵向控制，对单一行驶速度的优化控制，忽略了各种道路交通行驶条件对车辆行驶的不利影响。基于规则的生态驾驶方法控制目标单一，仅根据信号状态调整车辆速度，难以满足车辆在复杂交通环境下的驾驶员真实需求。而基于优化的生态驾驶方法能够考虑多目标要求，在复杂交通环境下也能满足各种运行限制，但是其控制过程过于复杂，计算量大，工作过程中实时性不能得到保证，对各车-路设备造成巨大压力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足驾驶员真实需求，符合道路交通环境条件，并且控制过程简单，计算量小，控制实时性能够得到保证，从而降低自动驾驶车辆能耗，提高出行效率，减少对各车-路设备造成的压力的自动驾驶车辆通过信号交叉口生态驾驶方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自动驾驶车辆通过信号交叉口生态驾驶方法，包括以下步骤：

步骤1：将信号交叉口区域分为交叉口上游区域、交叉口中心区域和交叉口下游区域，交叉口上游区域表示驶入自动驾驶车辆开始受到控制的区域，交叉口上游区域的路段距离等于自动驾驶车辆能够获取到交叉口信号灯配时和状态信息的起始位置到交叉口停止线的距离，将交叉口上游区域的路段距离记为l₁，l₁的具体取值为依据V2V/V2I技术的通讯范围界定；交叉口中心区域即为信号交叉口物理区域，交叉口中心区域的路段距离等于交叉口停止线到交叉口中心区域结束位置的距离，交叉口中心区域的路段距离记为l；交叉口下游区域表示驶出自动驾驶车辆受到控制的区域，交叉口下游区域从交叉口中心区域结束位置开始，将交叉口下游区域的路段距离记为l₂，l₂根据安全停车距离确定；将自动驾驶车辆在信号交叉口区域完成通行的路段路程记为L，L＝l₁+l+l₂；

步骤2：自动驾驶车辆行驶进入信号交叉口上游区域时，利用V2V/V2I技术获取信号交叉口区域的道路交通信息，该道路交通信息包括交叉口上游区域路程l₁、交叉口中心区域路程l、交叉口下游区域路程l₂、交叉口信号灯配时和状态信息以及路面信息；自动驾驶车辆利用GPS技术实时获取当前车辆位置，利用车载传感器设备实时获取当前车辆速度、当前加速度以及道路交通条件信息；