本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，具體涉及一種智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法。

背景技術(shù)：

1、對于智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景下交通沖突矛盾復(fù)雜、換道風(fēng)險(xiǎn)突出等情況，考慮從路側(cè)視角進(jìn)行多車協(xié)同換道的路權(quán)仲裁，在駕駛安全層面幫助網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛車輛cav與人工駕駛車輛hdv實(shí)現(xiàn)安全決策，利用先進(jìn)手段改善交通流整體效率低下、駕駛決策可靠性不足、缺乏精細(xì)化交通安全提醒與誘導(dǎo)等情形。

2、國內(nèi)外在換道模型方面有很多先進(jìn)技術(shù)的支撐，可以對不同換道方式進(jìn)行計(jì)算分析，幫助駕駛員做出最優(yōu)的選擇。然而針對異質(zhì)交通流場景，駕駛員行為是交通流中的不穩(wěn)定因素，同時(shí)不同智能車滲透率會對駕駛員行為產(chǎn)生干擾進(jìn)而影響換道決策?，F(xiàn)有的研究基本圍繞著不同滲透率對交通通行能力、速度、流量等因素影響，也從多方面研究了混行駕駛的行車安全。但目前大多數(shù)研究僅面向單車道的車輛跟馳行為，對于車輛換道行為的分析并不全面，很少針對cav車輛與hdv車輛的協(xié)同換道開展研究，對車道變化等橫向行為的研究遠(yuǎn)不如縱向駕駛行為的研究全面。

3、因此，需要一種智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，能夠保證城市路口、高速匝道等交織區(qū)域復(fù)雜場景下的車輛安全高效行駛，為多車協(xié)同換道過程中的通行效率和安全舒適等提供技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，能夠保證城市路口、高速匝道等交織區(qū)域復(fù)雜場景下的車輛安全高效行駛，為多車協(xié)同換道過程中的通行效率和安全舒適等提供技術(shù)支撐。

2、本發(fā)明的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，包括：

3、s1.判斷主車是否滿足換道條件；若是，則進(jìn)入步驟s2；若否，則繼續(xù)執(zhí)行步驟s1；

4、s2.判斷相鄰車道路權(quán)是否充足；若是，則進(jìn)入步驟s3；若否，則路權(quán)仲裁為本車道前方空間，采取跟馳行為，并返回執(zhí)行步驟s1；

5、s3.判斷是否存在多車協(xié)同換道；若是，則進(jìn)入步驟s4；若否，則路權(quán)仲裁為目標(biāo)車道前方空間，并進(jìn)行換道，若換道行為完成，則當(dāng)前車道橫向路權(quán)決策清零，否則，返回執(zhí)行步驟s2；

6、s4.判斷路權(quán)是否存在沖突；若是，則路權(quán)仲裁為本車道前方空間，采取跟馳行為，并返回執(zhí)行步驟s1；若否，根據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行路權(quán)仲裁，路權(quán)仲裁為目標(biāo)車道對應(yīng)的時(shí)空位置，并進(jìn)行換道，若換道行為完成，則當(dāng)前車道橫向路權(quán)決策清零，否則，返回執(zhí)行步驟s2。

7、進(jìn)一步，判斷主車是否滿足換道條件，具體包括：

8、計(jì)算主車換道期望λhv：

9、λhv＝uhvpq+uhv(1-p)q+uhvp(1-q)+uhv(1-p)(1-q)；

10、其中，uhv為主車的綜合換道意圖判定指標(biāo)；q為主車換道的概率，1-q為主車不換道的概率，p為受換道影響車輛接受主車換道的概率，1-p為受換道影響車輛不接受主車換道的概率；

11、利用主車換道期望λhv對概率q進(jìn)行求導(dǎo)，令其導(dǎo)數(shù)為0，求得概率q取值，若概率q取值大于閾值q0，則主車滿足換道條件，否則，主車滿足換道條件。

12、進(jìn)一步，根據(jù)如下式子確定主車的綜合換道意圖判定指標(biāo)uhv：

13、

14、其中，fp為懲罰函數(shù)；為安全距離指標(biāo)；為車輛速度指標(biāo)；為舒適性指標(biāo)；ω1、ω2是懲罰參數(shù)；a0為車輛初始加速度；t1為換道時(shí)間；a為車輛當(dāng)前加速度；t為當(dāng)前時(shí)刻；v為換道目標(biāo)速度；vi，j(t)為車道i車輛j在時(shí)刻t的速度，主車為車道i上的車輛j；

15、

16、si，j為車道i車輛j的需求安全距離；si，j+1為車道i車輛j+1的需求安全距離；α為車輛反應(yīng)時(shí)間；β為車輛最大減速度倒數(shù)的1/2；l為車輛長度；di,j+1為車道i上車輛j與j+1之間的間距；

17、

18、vi，j(t+t1)為車輛j換道至目標(biāo)車道后速度；vi，j(t+t1)＝(vi，j(t)+ast1)cosθ，θ為最大轉(zhuǎn)角，as為車輛的加速度；

19、

20、為車道i的車輛空間占有率；l為觀測路段的總長度；lj為第j輛車的長度；n為觀測路段內(nèi)的車輛數(shù)。

21、進(jìn)一步，判斷相鄰車道路權(quán)是否充足，具體包括：

22、計(jì)算車道固有路權(quán)；所述車道固有路權(quán)包括主車的前車固有路權(quán)、相鄰車道后方車固有路權(quán)以及相鄰車道前方車固有路權(quán)；

23、若主車所處車道環(huán)境的實(shí)際車道路權(quán)大于車道固有路權(quán)，則相鄰車道路權(quán)充足，否則，相鄰車道路權(quán)不充足。

24、進(jìn)一步，根據(jù)如下式子確定主車的前車固有路權(quán)

25、

26、其中，vhv為主車的速度；ρ為自動(dòng)駕駛車輛的反應(yīng)滯后時(shí)間；ahv，brake為主車的減速度；amax，brake為車輛的最大減速度；amin，brake為車輛的最小減速度；vmax為該車道的最高限速，vl1為主車前車的速度；

27、根據(jù)如下式子確定相鄰車道后方車固有路權(quán)

28、

29、其中，vf2為相鄰車道后方車輛的速度；ρhuman為人類駕駛員反應(yīng)滯后時(shí)間；

30、根據(jù)如下式子確定相鄰車道前方車固有路權(quán)

31、

32、其中，

33、進(jìn)一步，根據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行路權(quán)仲裁，具體包括：

34、網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛車輛cav與人工駕駛車輛hdv相比，hdv具有優(yōu)先通行權(quán)；

35、若干cav車輛中，以效率最優(yōu)進(jìn)行路權(quán)仲裁，效率最優(yōu)一方具有優(yōu)先通行權(quán)；其中，當(dāng)效率一致時(shí)，以先到先得獲得道路優(yōu)先權(quán)。

36、進(jìn)一步，將交互過程中受影響車輛的總體速度變化totalδv作為cav車輛對應(yīng)的效率；其中，δvi＝vi,after-vi,before，δvi為第i輛車的速度變化，vi,before為交互動(dòng)作前的速度，vi,after為交互動(dòng)作后的速度；n為交互過程中受影響車輛的總數(shù)。

37、進(jìn)一步，當(dāng)效率一致時(shí)，在勻速運(yùn)動(dòng)或者勻加速運(yùn)動(dòng)場景下，換道車輛到達(dá)路權(quán)仲裁區(qū)域的時(shí)間為：

38、

39、其中，vi為車輛的初始速度；vf為車輛在目標(biāo)位置的期望速度；a是車輛的平均加速度；d為車輛到路權(quán)仲裁區(qū)域的距離；

40、在車輛速度變化不平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)場景下，采用卡爾曼濾波推算車輛達(dá)到的時(shí)間。

41、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開的一種智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，考慮網(wǎng)聯(lián)交通環(huán)境下，多車協(xié)同換道的安全性與舒適性；從智能網(wǎng)聯(lián)車輛路側(cè)引導(dǎo)控制的角度，提出多車協(xié)同換道的動(dòng)態(tài)路權(quán)仲裁方法；實(shí)現(xiàn)多車協(xié)同的安全與高效換道，對解決網(wǎng)聯(lián)混合交通環(huán)境下的交織區(qū)的通行能力與路段的整體通行效率具有重要的意義，而且隨著智能網(wǎng)聯(lián)車輛滲透率的不斷提高，該方法的優(yōu)越性越高。

技術(shù)特征：

1.一種智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：判斷主車是否滿足換道條件，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：根據(jù)如下式子確定主車的綜合換道意圖判定指標(biāo)uhv：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：判斷相鄰車道路權(quán)是否充足，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：根據(jù)如下式子確定主車的前車固有路權(quán)

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：根據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行路權(quán)仲裁，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：將交互過程中受影響車輛的總體速度變化totalδv作為cav車輛對應(yīng)的效率；其中，δvi＝vi,after-vi,before，δvi為第i輛車的速度變化，vi,before為交互動(dòng)作前的速度，vi,after為交互動(dòng)作后的速度；n為交互過程中受影響車輛的總數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，其特征在于：當(dāng)效率一致時(shí)，在勻速運(yùn)動(dòng)或者勻加速運(yùn)動(dòng)場景下，換道車輛到達(dá)路權(quán)仲裁區(qū)域的時(shí)間為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種智能網(wǎng)聯(lián)混合交通場景多車協(xié)同換道路權(quán)仲裁方法，包括：S1.判斷主車是否滿足換道條件；若是，則進(jìn)入步驟S2；S2.判斷相鄰車道路權(quán)是否充足；若是，則進(jìn)入步驟S3；若否，則路權(quán)仲裁為本車道前方空間；S3.判斷是否存在多車協(xié)同換道；若是，則進(jìn)入步驟S4；若否，則路權(quán)仲裁為目標(biāo)車道前方空間，并進(jìn)行換道；S4.判斷路權(quán)是否存在沖突；若是，則路權(quán)仲裁為本車道前方空間；若否，根據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行路權(quán)仲裁，路權(quán)仲裁為目標(biāo)車道對應(yīng)的時(shí)空位置，并進(jìn)行換道。本發(fā)明能夠保證城市路口、高速匝道等交織區(qū)域復(fù)雜場景下的車輛安全高效行駛，為多車協(xié)同換道過程中的通行效率和安全舒適等提供技術(shù)支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：駱中斌,王少飛,葉青,伍雅潔,朱湧,茍毅,宋浪,唐榮嬌,李敏,王亞楠,阮志敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9