[发明专利]基于无信号十字路口分区的智能网联汽车速度决策方法

摘要

本发明是一种基于无信号十字路口分区的智能网联汽车速度决策方法，适用于V2X环境下的无信号十字路口的多车速度决策问题。本发明包括以下步骤：1)十字路口分区，分为三类区域；2)设定参数，包括车辆等待时间阈值；3)不同区域通行速度设定；4)同车道车辆防撞车速设定。本发明同一时刻只允许一个平行方向的车辆通行，避免了建立复杂的冲突点数学建模，也无需考虑复杂路径规划和优化方程求解；通过设定单方向等待时间阈值，避免了长时间单方向车辆滞留；通过将十字路口分区，可以根据实际交通情况在各分区内进行计算；本发明鲁棒性高、操作简单、可直接运行于低成本路侧计算平台。

主权项

1.一种基于无信号十字路口分区的智能网联汽车速度决策方法，该方法涉及的硬件平台包括在十字路口搭建的车辆状态检测及V2X广播系统，该系统包括内设路侧计时器的路侧计算平台、摄像机和V2X通信设备；其中，所述摄像机安装在十字路口每个车道来车方向的上方，保证所有摄像机覆盖包含十字路口的所有区域，所述摄像机用于采集所对应车道的实时图像，并通过数据线或无线设备将图像传输到所述路侧计算平台；所述路侧计算平台安装于十字路口的路侧，与各台摄像机连接，用于接收所有摄像机采集的图像、对图像进行处理得到十字路口每个车道上各车的车辆信息，该车辆信息包括车辆坐标、车辆速度、车辆加速度、车辆行驶方向和车牌号信息；所述V2X通信设备装载在十字路口范围内的每一辆智能网联汽车上，用于接收十字路口范围内的每辆车发送的自车车辆信息，同时，所述路侧计算平台将通过十字路口路侧检测得到的车辆信息和通过V2X通信接收到的车辆信息进行叠加，从而获得十字路口范围内的所有车辆的车辆信息，并将该信息通过V2X通信设备广播到十字路口范围内的每一辆车；每辆智能网联汽车上还均设有一个自车计时器；其特征在于，所述智能网联汽车速度决策方法包括以下步骤：1)十字路口分区将十字路口分为区域1、区域2和区域3三类区域，其中，所述区域1是以该十字路口中各车辆停止线为边界所包络形成的区域；所述区域2是以该十字路口中各车辆停止线为起点向外延伸长度L分别形成的区域；所述区域3是该十字路口中各车辆停止线为起点向外延伸长度L分别形成的区域，且区域3内的车辆行驶方向与区域1反向；规定车辆位于十字路口时，始终按照由区域2驶入该十字路口，途经区域1，然后由区域3驶出该十字路口的的行径方向行驶，且在十字路口内仅允许车辆直行；2)设定如下参数2‑1)将第i次循环设定的自车车速记为v_i，自车加速度记为a_i，自车计时器的当前时间记为t_i，自车距离十字路口车辆停止线的长度记为L_i，前后相邻两车间的安全距离记为L_s；其中，i＝1，2，…，N，N为自车驶出十字路口时所用循环次数，v₀，a₀分别为自车刚驶入十字路口时的初始车速和加速度，t₀＝0；2‑2)设定三类自车车速，分别记为v_a，v_b，v_c，且v_c＞v_b＞v_a，设定的三类自车车速根据实际道路所在区域设定；2‑3)设路侧计时器的当前时间为τ，规定每当区域1内车辆行驶方向改变时，路侧计时器归零，重新开始计时；设车辆等待时间阈值为τ_max，τ_max按照以下公式计算：式中，τ₀为最小等待时间，单位min，根据十字路口的实际历史交通数据进行设置；N_x为区域2内处于等待状态的车辆数，N_y为区域2内处于通行状态的车辆数，单位均为个；α为一调纲系数，α＝1个/min；3)不同区域通行速度设定3‑1)当前循环开始，自车计时器从零开始计时；3‑2)判断自车是否在区域2内，如果自车不在区域2内，则进入步骤3‑3)；如果自车在区域2内，则进入步骤3‑4)；3‑3)判断自车是否在区域1内，如果自车不在区域1内，则设定自车车速v_i为v_c，记录自车计时器的当前时间t_i，进入步骤4)；如果自车在区域1内，则设定自车车速v_i＝v_a，记录自车计时器的当前时间t_i，进入步骤4)；3‑4)判断区域1内是否有车，如果区域1内没有车，则设定自车车速v_i＝v_b，记录自车计时器的当前时间t_i，进入步骤4)；如果区域1内有车，则进入步骤3‑5)；3‑5)判断区域1内的他车与自车行驶方向是否平行，如果区域1内的他车与自车行驶方向不平行，则设定自车车速v_i＝v_i‑1‑|a_i‑1t_i‑1|，记录自车计时器的当前时间t_i，进入步骤4)；如果区域1内的他车与自车行驶方向平行，则进入步骤3‑6)；3‑6)判断路侧计时器当前时间τ是超过步骤2‑3)设置的车辆等待时间阈值τ_max，若未超过，则设定自车速度v_i＝v_b，记录自车计时器的当前时间t_i，进入步骤4)；若超过，则设定自车车速v_i＝v_i‑1‑|a_i‑1t_i‑1|，记录自车计时器的当前时间t_i，进入步骤4)；4)同车道车辆防撞车速设定判断自车与前车的当前距离ΔL_i是否超过步骤2‑1)设定的安全距离L_s，若自车与前车的当前距离ΔL_i≥L_s，则当前循环结束，自车按照设定的车速v_i行驶，令i＝i+1，返回步骤3‑1)；若自车与前车的当前距离ΔL_i＜L_s，则设定自车车速v_i＝v_i‑1‑|a_i‑1t_i‑1|，当前循环结束，自车按照设定的车速v_i行驶，令i＝i+1，返回步骤3‑1)。