CN108615387A - 一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法 - Google Patents

一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法 Download PDF

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CN108615387A CN201810346657.1A CN201810346657A CN108615387A CN 108615387 A CN108615387 A CN 108615387A CN 201810346657 A CN201810346657 A CN 201810346657A CN 108615387 A CN108615387 A CN 108615387A
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    • G08G1/096725Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the received information might be used to generate an automatic action on the vehicle control where the received information generates an automatic action on the vehicle control

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法,属于交通信息工程及控制领域,涉及城市道路针对自动驾驶车辆的交通管控技术,使自动驾驶车辆在交叉口前任意进口道都能“左直右”通行。在自动驾驶下的交叉口,建立直角坐标系,将交叉口内部空间划分为若干方格,确定各方格的坐标范围。输入车辆的计划到达时刻及目标车道。在坐标系中确定车辆在交叉口内部的行驶路径方程,结合方格坐标计算出路径驶过的方格,计算各方格被占据的时间;根据总延误最小的目标函数,优化并获得每辆车进入交叉口的最佳时刻。本发明方法使自动驾驶车辆能在交叉口进口道处选择任一车道行驶,并以总延误最小的方式通过交叉口,无需变换车道,提高交通流便捷性。

Description

一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法
技术领域
[0001] 本发明属于智能交通领域,涉及城市道路针对自动驾驶车辆的交通管控技术领 域,更具体地说,涉及一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法。
背景技术
[0002] 自动驾驶已成为智能交通发展的趋势,2018年3月,上海发放自动驾驶道路测试用 车牌,标志着我国自动驾驶车辆从封闭园区正式走上实际城市道路。在自动驾驶环境下,通 过车辆与车辆、车辆与路侧智能单元的实时通信,能实现车辆间相互配合、相互穿插地通过 交叉口,从而突破现有交叉口信号控制方式,也不再需要红绿灯控制。
[0003] 另一方面,城市道路平面交叉口能实现交通流左转、直行和右转的路径选择功能。 然而,由于受现有信号控制方式的约束,车辆在交叉口进口道前需按车道功能行驶,左转车 道只能左转,直行车道只能直行,右转车道亦然,经常出现车辆在进口道前车道选择错误或 无换道空间,导致车辆需绕行或需强制换道,影响出行效率和交通安全。
[0004] 因此,本发明提出一种交叉口自由转向车道的设置方法,能实现在自动驾驶环境 下,交叉口进口道前所有车道都能“左直右”通行,即实现车道自由转向功能,如图2所示。以 所有车辆的总延误最小为目标,将交叉口内部空间离散化,使用路径确定、路径-方格对应 与时间分配、最优通过时刻优化等步骤实现自由转向车道功能。
[0005] 经对现有技术的文献检索发现,已有针对“自动驾驶交叉口”的文献,主要研究自 动驾驶环境下交叉口的交通管控方法,且都基于现有的交叉口进口道分车道功能控制,暂 无交叉口自由转向车道设置的相关研究文献。
发明内容
[0006] 技术问题:针对交叉口进口道前分车道功能会引起的出行效率和交通安全问题, 本发明基于自动驾驶场景,提供一种交叉口自由转向车道的设置方法,使车辆能在交叉口 前任意进口道都能“左直右”通行,提高交通流的便捷性。
[0007] 技术方案:为解决上述技术问题,本发明的一种自动驾驶下交叉口自由转向车道 设置方法,包括如下步骤:
[0008] 步骤1:确定交叉口车道数并对其编号,将交叉口内部空间离散化,划分为若干小 方格并将方格编号,按车道宽度是方格边长的整数倍确定方格的边长,建立直角坐标系,确 定各方格的坐标范围。输入车辆到达停车线的计划到达时刻、所在车道编号、转弯方向;
[0009] 步骤2:在直角坐标系中确定车辆在交叉口内部行驶路径的方程,并结合方格坐标 确定路径驶过的方格;
[0010] 步骤3:确定每个方格被占据的时间方程;
[0011] 步骤4:根据安全车辆时距约束和总延误最小的目标函数,优化获得每辆车驶离停 车线的最佳时刻。
[0012] 本发明中,步骤1包括如下步骤:
[0013] 步骤11:如图3所示,每个方向进口车道为i,其中i = 1,2,…,η;出口道车道为j,其 中j = 1,2,…,η。对交叉口进出口道从外侧依次进行编号。车道宽度为Ir,车辆以速度V匀速 通过交叉口,交叉口内部不能停留。车辆的车身长度为U,宽度Id。将交叉口内部空间离散 化,划分为若干小方格,车道宽度Ir是方格边长18的整数倍。方格的编号沿坐标轴正方向依 次是1,-IjnWlg,以交叉口内部空间的左下角为原点建立直角坐标系,各方格对应的坐标 如公式⑴所不,式中Gm表不方格G在X轴和y轴对应的编号分别是p,q。
[0014]
Figure CN108615387AD00071
[0015] 步骤12: f i—f,j表示车辆从f方向的第i条进口道行驶到f,方向的第j条进口道, 其中f表示进口道,f = W、E、S、N,式中E表示东进口,W表示西进口,S表示南进口,N表示北进 口。f,表示出口道,f,=W、E、S、N,式中E表示东出口,W表示西出口,S表示南出口,N表示北出 口。fi—fj路径上第m辆车到达停车线的计划时刻为
Figure CN108615387AD00072
皆车道前方车辆未驶离交叉 口,则后面的车辆需要停车等待。不考虑自动驾驶车辆的启动波影响,到达停车线的实际时 刻用
Figure CN108615387AD00073
表示,驶离停车线的时刻用
Figure CN108615387AD00074
表示。
[0016] 若
Figure CN108615387AD00075
T时,即对于第m辆车,到达停车线的计划时刻大于等于前一辆车 驶离停车线的时刻,则不用排队等待;若
Figure CN108615387AD00076
时,则需要排队等待,第m辆车到达 停车线的实际时刻
Figure CN108615387AD00077
由公式⑵计算,其中V表示车辆的行驶速度。
[0017]
Figure CN108615387AD00078
P)
[0018] 当m=l时,即为第一辆车,前方没有等待通行的车辆,此时实际到达停车线的时刻 等于计划到达停车线时刻,即
Figure CN108615387AD00079
,
[0019] 本发明中,步骤2中在直角坐标系中确定车辆在交叉口内部行驶路径的方程,并结 合方格坐标确定路径驶过的方格,包括如下步骤:
[0020] 步骤21:以Rfl-^表示车辆从f方向的第i条进口道行驶到f,方向的第j条进口道的 路径。E—W和S—N方向进口道第i车道上直行车辆的路径REi-w,j和RsHNj上下限的方程分别 如公式(3)、(4)所示:
Figure CN108615387AD000710
[0023] 式中η表示进口道的车道数,(2n-i)*lr和(2n-i+l) · Ir分别为E—W,S—N方向进口 道第i车道上车辆行驶路径的上边界和下边界对应的坐标值,虽然车辆宽度为IcU但为保证 行车安全,驶过路径宽度设置为车道的宽度lr。
[0024] W^E,N—S方向进口道第i车道上直行车辆的路径Pwi^Ej和RNi-sj上下边界方程如公 式(5)、(6)所示:
[0025]
Figure CN108615387AD000711
^5)
[0026]
Figure CN108615387AD00081
(6)
[0027] 步骤22:确定左转和右转转弯路径的方程。假设转弯路径的圆心为(a,b), Af1U)表示fi—f J转弯路径对应的圆心坐标。左转和右转的半径分别为rL,rR。贝丨J路径方 程如公式⑵所示:
[0028]
Figure CN108615387AD00082
(7).
[0029] 各方向第i进口道转弯路径对应圆心坐标和半径的关系式如公式⑶-(13)所示:
[0030] (aNi-^Ej , bNi-^Ej) = (aEi^Nj , bEi^Nj) = (2n · lr,2n · Ir) ⑶
[0031] (aEi-^sj,bEi^sj) = (asi-^Ej,bsi-^Ej) = (2n · lr,0) (9)
[0032] (awi—^Nj, bwi-^Nj) — (aNi-^wj, bNi-^wj) — (0,2n * Ir) (10)
[0033] (asi,j,bsi,j) = (awi—s j,bwi—s j) = (0,0) (11)
[0034] n= (2n_i) · lr,其中ί = 1···η (12)
[0035] rR=i · lr,其中ί = 1···η (13)
[0036] 步骤23:当车辆直行时,根据步骤21的公式(3) - (6)确定直行车辆的路径方程,与 步骤11确定方格边界方程坐标的公式(1)联立,可得到路径驶过的方格。当车辆左转或右转 时,根据步骤22确定的路径方程,同样与方格的边界方程联立求解,即可求得路径驶过的方 格。
[0037] 本发明中,步骤3确定每个方格被占据的时间方程,包括如下步骤:
[0038] 步骤31:当第m辆车以速度V直行时路径上车头到第k个方格Gpq的时刻
Figure CN108615387AD00083
由公式(14)计算,直行车辆占据方格的时间△ tT均可由公式(15)计算,车尾驶出方 格Gpq的时刻
Figure CN108615387AD00084
由公式(16)计算。
Figure CN108615387AD00085
[0042] 步骤32:当车辆以线速度V转弯时,驶过方格上的任一点到圆心的距离r由公式 (17)计算,其中在不同转弯方向的c,d具体取值如公式(20)-(27)所示。通过公式(18)可计 算得转弯的角速度ω (red/s),θ (red)为车辆转过的角度(参见图3),当θ=〇时,第m车头到 达第一个方格的时刻等于离开停车线的时刻,即
Figure CN108615387AD00086
;当0辛O且时,则第m 车车头到达任意一点(x,y)的时刻t可由公式(28)计算;当θ=π/2时,t可由公式(29)计算。
[0043]
Figure CN108615387AD00087
(1.7):
[0044] ω =v/r (18)
[0045] 0=arctan (c/d) (19)
[0046] Θ S-^ff=arc tan (y/x) (20)
[0047] 0E-^S = arctan [ (2n-x) /y] (21)
[0048] 0^E = arctan [ (2n-y) / (2n-x) ] (22)
[0049] 0«^N=arctan [x/ (2n-y) ] (23)
[0050] 9«^s = arctan (x/y) (24)
[0051] Θ S-^E = arc tan [y/ (2n-x) ] (25)
[0052] Θ E-^N=arc tan [ (2n-x) / (2n-y) ] (26)
[0053] Θ^ff=arc tan [ (2n-y) /x (27)
Figure CN108615387AD00091
[0056]步骤33:根据步骤2确定的路径驶过每个方格的坐标,fi—f J路径上转弯车辆车 头到达方格Gpq的时刻
Figure CN108615387AD00092
由公式(30)计算,车尾驶离方格Gpq的时刻
Figure CN108615387AD00093
由公式(31)计 算:
Figure CN108615387AD00094
[0059] 式中
Figure CN108615387AD00095
表示在路径h—f J上,落在方格Gpq上的一段圆弧上的任一点,与停车 线位置的夹角。
[0060] 本发明中,步骤4根据安全车辆时距约束和总延误最小的目标函数,优化获得每辆 车驶离停车线的最佳时刻,具体包括以下步骤:
[0061] 步骤41:不同行驶路径的车辆可能到达同一个方格Gpq,设置安全时距为h秒并两两 之间比较,则有约束条件(32)、(33)。
Figure CN108615387AD00096
[0064] 即两辆车之间车头到达Gpq的时刻至少间隔h秒,车尾驶离方格的时刻至少间隔h 秒。
[0065] 步骤42:第m辆车的延误由公式(34)计算,即延误等于驶离停车线的时刻减去计划 到达停车线的时刻。总延误如公式(35)所示,根据总延误最小的目标函数式(36),及(1)-(35)的约束条件可以确定每辆车驶离停车线最优时刻。
Figure CN108615387AD00097
[0068] MIN ⑶ (36)
[0069] 有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下优点:
[0070] 本发明方法能使自动驾驶车辆在交叉口进口道处选择任一车道行驶,而无需紧急 变道或强制变道,大幅提高交通流便捷性,改善强制变道造成的安全风险和对交通流的扰 动。
附图说明
[0071] 图1为本发明方法的流程图;
[0072] 图2为交叉口自由转向车道布局示意图;
[0073] 图3为本发明方法的研究对象示意图;
[0074] 图4为实施例示意图;
[0075] 图5为左转轨迹示意图;
具体实施方式
[0076] 结合附图和实施例,对本发明技术方案详细说明如下:
[0077] 示例:选择一个城市典型交叉口为研究对象,在自动驾驶环境下,在任意时刻能获 知到达车辆的实时位置、到达停车线的计划时刻及转弯方向,实施例以某时刻随机生成各 进口道自动驾驶车辆到达停车线的计划时刻和转弯方向如图4和表1所示。
[0078] 表1各进口道自动驾驶车辆到达停车线的计划时刻及转弯方向表
[0079]
Figure CN108615387AD00101
[0080] 实例中均取η = 2,即各方向进口道车道数为2,取每条进口道有2辆车到达,则总计 共有16到达。车道宽度为Ir = 3m,通过交叉口的速度V = 30km/h = 8.34m/s,无人驾驶车辆的 车身长度lc = 4.5m,宽度ld = 2.5m。根据步骤11对交叉口的车道数进行编号,设置方格的边 长lg = lr = 3m,将交叉口区域划分为4X4的方格并进行编号,建立直角坐标系(参见图4)。可 得方格编号对应的坐标范围依次是
Figure CN108615387AD00102
其中= CU,…,4) (37)
[0081] 根据步骤21的公式⑷可得路径Rs1^n4轨迹方程为
Figure CN108615387AD00103
结合公式(33)确定RS1-N4驶过的方格依次是G41,G42,G43, G440
[0082] 根据步骤31的公式(14)可计算出第m=l辆车头进入方格G41的时刻是
Figure CN108615387AD00104
车头进入其他方格的时刻依次是:
Figure CN108615387AD00105
Figure CN108615387AD00106
根据公式(15)计算得直 行车辆占据方格的时间均为八1:1'=13八+1。八=3/8.34+4.5/8.34 = 0.8998。根据公式(16) 计算车尾驶出方格的时间依次是:
Figure CN108615387AD00107
[0083] 同理,根据步骤21的公式(5),路径Pw2^e3中i = 2可得轨迹方程为
Figure CN108615387AD00108
结合公式(33)确定PwM3驶过的方格依次是G12,G22,G32,G42。第1辆车头进入各方格的时刻依 次是
Figure CN108615387AD00109
1.08s。车尾驶出方格的时间依次是:
Figure CN108615387AD001010
[0084] 同理路径Rwi-E4中第1辆车头进入方格Gll,G21,G31,G41的时刻依次是=缚
Figure CN108615387AD00111
车尾驶出 方格的时间依次是:
Figure CN108615387AD00112
Figure CN108615387AD00113
[0085] 路径RE1-S4中i = 1,则根据步骤22的公式(9)得到路径方程的圆心为(12,0),根据 公式(12)可得rL = 9m。则根据公式⑵可得RE1-S4的路径轨迹方程
Figure CN108615387AD00114
[0086] 根据步骤23,式(34)与x = 3,6,9,12的交点分别是(3,0),(3,7.93),(6,6.70),(6, 10.39),(9,8.48),(9,11.6),(12,9),(12,12)。由
Figure CN108615387AD00115
结合(37)式确定RE1—S4压过的方格的编号依次是:G44、G43 J3^G33X24A3X22AiX13JmG11 (参见图5)。
[0087] 路径内侧和外侧的半径分别为!1 = 9!11和12 = 121]1。根据步骤12可得车头到644和643 时刻等于离开停车线的时刻
Figure CN108615387AD00116
,转弯的线速度v = 30km/h = 8.34m/ s,由公式(18)可得角速度 c〇i = 8.34/9 = 0.925red/s,c〇2 = 8.34/12 = 0.694red/s。
Figure CN108615387AD00117
,与公式(38)联立可求得G34在路径中任一点坐标。
[0088] 通过计算对比可得到
Figure CN108615387AD00118
对应的坐标为G34= (9,11.6):
Figure CN108615387AD00119
对应的坐 标为G34= (6,9)(参见图5),由公式(21)可计算得
Figure CN108615387AD001110
由公式(30)计算得车头到达G34的时刻
Figure CN108615387AD001111
由公式(31)计算得车尾驶离G34的时刻
Figure CN108615387AD001112
Figure CN108615387AD001113
[0089]
Figure CN108615387AD001114
对应的坐标为G44= (9,9),车尾驶离G44的时刻
Figure CN108615387AD001115
Figure CN108615387AD001116
对应的坐标为G43= (9,8.49),车尾 驶离G43的时刻
Figure CN108615387AD001117
[0090] 通过计算对比可得其他方格使
Figure CN108615387AD001118
.的坐标和车头到方格的时刻依次是:
Figure CN108615387AD001119
Figure CN108615387AD00121
[0099]通过计算对比可得其他方格使
Figure CN108615387AD00122
的坐标和车尾驶离方格的时刻依次是:
Figure CN108615387AD00123
[0108] 同理,确定Rs2—W3压过的方格的编号依次是:631、621、632、622、633、612、〇23、613,计算对 比可得使方格
Figure CN108615387AD00124
最小的坐标,可计算出路径Rsm3车头到达每个方格的时刻:
Figure CN108615387AD00125
[0116] 计算对比可得使方格
Figure CN108615387AD00126
最大坐标,可计算出路径RS2-W3车尾驶离方格的时刻:
Figure CN108615387AD00127
Figure CN108615387AD00131
[0125] 根据公式(26)得路径Re2^n3的圆心坐标(12,12),内侧和外侧的半径分别为ri = 6m 和r2 = 3m。路径轨迹方程为
Figure CN108615387AD00132
与x = 9,12的交点分别是(9,7.09), (9,10.75),(12,6.25),(12,8.75)。由
Figure CN108615387AD00133
结合(37)式确定RE2—N3压过 的方格的编号依次是: G43,G44,G33,G34〇
[0126] 根据步骤12可得车头到达的时间依次是:
Figure CN108615387AD00134
Figure CN108615387AD00135
Figure CN108615387AD00136
>车尾驶出方格的时间依次是:
Figure CN108615387AD00137
[0127] 同理可得路径RN2-W3中,车头到达G14、G24、G23、G13的时刻依次是
Figure CN108615387AD00138
Figure CN108615387AD00139
车尾驶出方格的时刻依次是:
Figure CN108615387AD001310
Figure CN108615387AD001311
[0128] 路径Rni-W4中车辆到614的时刻:
Figure CN108615387AD001312
车尾驶离方格的时刻:
Figure CN108615387AD001313
[0129] 根据步骤12,第m = 2辆车实际到达停车线的时刻为:
Figure CN108615387AD001314
[0130] 设置安全时距为h = 0.6S,根据步骤42的目标函数和步骤41的公式(32)、(33)约束 可确定总延误最小MIN (D) = 11.139s,此时每辆车进入方格的最佳时刻AT和驶离方格的时 刻LT如表2所示;各进口道车辆计划到达停车线时刻、实际到达停车线的时刻、驶离停车线 的最佳时刻及车辆延误如表3所不:
[0131] 表2各路径车辆进入各方格的时刻AT和驶离方格的时刻LT
[0132]
Figure CN108615387AD00141
[0133] 表3各进口道车辆计划到达停车线时刻、实际到达停车线的时刻、驶离停车线的最 佳时刻及车辆延误表 [0134]
Figure CN108615387AD00151

Claims (5)

1. 一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法,其特征在于,该方法包括如下步骤: 步骤1:确定交叉口车道数并对其编号,将交叉口内部空间离散化,划分为若干小方格 并将方格编号,按车道宽度是方格边长的整数倍确定方格的边长,建立直角坐标系,确定各 方格的坐标范围。输入车辆到达停车线的计划到达时刻、所在车道编号、转弯方向。 步骤2:在直角坐标系中确定车辆在交叉口内部行驶路径的方程,并结合方格坐标确定 路径驶过的方格。 步骤3:确定每个方格被占据的时间方程。 步骤4:根据安全车辆时距约束和总延误最小的目标函数,优化获得每辆车驶离停车线 的最佳时刻。
2. 根据权利要求1所述的一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法,其特征在于, 所述步骤1包括如下步骤: 步骤11:如图3所示,每个方向进口车道为i,其中i = l,2, ···,!!;出口道车道为j,其中j = 1,2,···,η。对交叉口进出口道从外侧依次进行编号。车道宽度为lr,车辆以速度V匀速通 过交叉口,交叉口内部不能停留。车辆的车身长度为1。,宽度Id。将交叉口内部空间离散化, 划分为若干小方格,车道宽度Ir是方格边长18的整数倍。方格的编号沿坐标轴正方向依次是 I ,以交叉口内部空间的左下角为原点建立直角坐标系,各方格对应的坐标如公 式⑴所不,式中Gm表不方格G在X轴和y轴对应的编号分别是p,q。
Figure CN108615387AC00021
其中p,q= (I,2,···,2nlr/lg) (1) 步骤12:fi—f’ j表示车辆从f方向的第i条进口道行驶到f方向的第j条进口道,其中f 表示进口道,f = W、E、S、N,式中E表示东进口,W表示西进口,S表示南进口,N表示北进口。f 表示出口道,f’ =W、E、S、N,式中E表示东出口,W表示西出口,S表示南出口,N表示北出口。fi j路径上第m辆车到达停车线的计划时刻为.
Figure CN108615387AC00022
若车道前方车辆未驶离交叉口,则 后面的车辆需要停车等待。不考虑自动驾驶车辆的启动波影响,到达停车线的实际时刻用
Figure CN108615387AC00023
表示,驶离停车线的时刻用
Figure CN108615387AC00024
表示。 若
Figure CN108615387AC00025
时,即第m辆车到达停车线的计划时刻大于等于前一辆车驶离停车 线的时刻,则不用排队等待;若
Figure CN108615387AC00026
时,则需要排队等待,第m辆车到达停车线的 实际时刻
Figure CN108615387AC00027
由公式⑵计算,其中V表示车辆的行驶速度。
Figure CN108615387AC00028
当m=l时,即为第一辆车,前方没有等待通行的车辆,此时实际到达停车线的时刻等于 计划到达停车线时刻,即
Figure CN108615387AC00029
3. 根据权利要求1所述的一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法,其特征在于, 所述步骤2中的在直角坐标系中确定车辆在交叉口内部行驶路径的方程,并结合方格坐标 确定路径驶过的方格,包括如下步骤: 步骤21:以Rfi-f,j表示车辆从f方向的第i条进口道行驶到f方向的第j条进口道的路 径。E—W和S—N方向进口道第i车道直行车辆的路径REi-r j和Rsi-Nj上下限的方程分别如公 式(3)、⑷所示:
Figure CN108615387AC00031
式中η表示进口道的车道数,(2n-i)*lr和(2n-i+l) · Ir分别为E—W,S—N方向进口道第 i车道上车辆行驶路径的上边界和下边界对应的坐标值,虽然车辆宽度为ld,但为保证行车 安全,驶过路径宽度设置为车道的宽度lr。 W—E,N^S方向进口道第i车道直行车辆的路径PWi-Ej和RNi-Sj上下边界方程如公式(5)、 (6)所示:
Figure CN108615387AC00032
步骤22:确定左转和右转转弯路径的方程。假设转弯路径的圆心为(a,b),(am, jbfl^)表示fi—f j转弯路径对应圆心坐标。左转和右转的半径分别为n,rR。则路径方程 如公式⑵所示:
Figure CN108615387AC00033
各方向第i进口道转弯路径对应圆心坐标和半径的关系式如公式⑶-(13)所示:
Figure CN108615387AC00034
步骤23:当车辆直行时,根据步骤21确定直行车辆的路径方程,与步骤11确定方格坐标 的公式(1)联立,可得到路径驶过的方格。当车辆左转或右转时,根据步骤22确定的路径方 程与公式(1)联立即可求得路径驶过的方格。
4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法,其特征在于, 所述步骤3中,确定每个方格被占据的时间方程的方法,包含如下步骤: 步骤31:当第m辆车以速度V直行时,fi—f’ j路径上车头到第k个方格Gpq的时刻:
Figure CN108615387AC00035
由公式(14)计算,直行车辆占据方格的时间△ tT均可由公式(15)计算,车尾驶出方格Gpq的 时刻
Figure CN108615387AC00036
由公式(16)计算。
Figure CN108615387AC00037
步骤32:当车辆以线速度V转弯时,驶过方格上的任一点到圆心的距离r由公式(17)计 算,其中在不同转弯方向的C,d具体取值如公式(20) - (27)所示。通过公式(18)可计算得转 弯的角速度ω (red/s),θ (red)为车辆转过的角度(参见图3),当θ = 〇时,第m车头到达第一 个方格的时刻等于离开停车线的时刻,即
Figure CN108615387AC00041
当θ#0且时,则第m车车头 到达任意一点(x,y)的时刻t可由公式(28)计算;当θ=π/2时,t可由公式(29)计算。
Figure CN108615387AC00042
步骤33:根据步骤2确定的路径驶过每个方格的坐标,fi—f’ j路径上转弯车辆车头到 达方格Gpq的时刻.
Figure CN108615387AC00043
由公式(30)计算,车尾驶离方格Gpq的时刻:
Figure CN108615387AC00044
由公式(31)计算:
Figure CN108615387AC00045
式中
Figure CN108615387AC00046
表示在路径fi—f’ j上,落在方格Gpq上的一段圆弧上的任一点,与停车线位 置的夹角。
5.根据权利要求1所述的一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法,其特征在于, 所述步骤4中,根据安全车辆时距约束和总延误最小的目标函数,优化获得每辆车驶离停车 线的最佳时刻的方法,包括如下步骤: 步骤41:不同行驶路径的车辆可能到达同一个方格Gpq,设置安全时距为h秒并两两之间 比较,则有约束条件(32)、(33)。
Figure CN108615387AC00047
即两辆车之间车头到达Gpq的时刻至少间隔h秒,车尾驶离方格的时刻至少间隔h秒。 步骤42:第m辆车的延误由公式(34)计算,S卩延误等于驶离停车线的时刻减去计划到达 时刻。总延误如公式(35)所示,根据总延误最小的目标函数式(36),及(1) - (35)的约束条件 可以确定每辆车驶离停车线最优时刻。
Figure CN108615387AC00048
MIN ⑶ (36)。
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