CN111127953A - 一种基于网联自动驾驶环境下的车辆匝道并线方法 - Google Patents

一种基于网联自动驾驶环境下的车辆匝道并线方法 Download PDF

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Abstract

一种基于网联自动驾驶环境下的车辆匝道并线方法，用于使得自动驾驶车辆在匝道位置安全并线入主路，所述自动驾驶车辆包括探测模块、控制模块、紧急规避模块、通信模块、载荷补偿模块，所述探测模块用于探测匝道上前车、后车的车距，并在临近变道的位置探测主路上对应前车、后车的车距，所述控制模块用于根据给定参数确定是否符合变道条件。

Description

一种基于网联自动驾驶环境下的车辆匝道并线方法
技术领域
本发明涉及交通领域，具体涉及一种基于网联自动驾驶环境下的车辆匝道并线方法。
背景技术
实际的交通流是一个由人、车、路、环境多因素构成的复杂系统。相比于直行道路来说，上匝道合流区的交通状况更具特殊性。匝道车辆在行驶至合流区后，需换至主路行驶。当车辆行驶到匝道末端仍不能换道时，车辆则会停车等待以寻找合适的换道时机。其中车辆能否换道成功与车辆长度和车辆速度直接相关。因此研究车辆长度、速度因素对合流区交通流的影响具有重要的现实意义。
此外，车联网技术的迅速发展推动了自动驾驶车辆的产生。诸多研究表明，自动驾驶车辆的混入能够在一定程度上改善交通状况：缓解交通拥堵、加快拥堵的消散。同时自动驾驶车辆可以以较小的跟车间距/跟车时距进行跟车，大幅度减弱车辆行驶过程因驾驶员状态问题而产生的车速波动问题，保证行驶的稳定性。车间距的缩小和车辆状态的稳定可以实现直行道路占用率和直行交通流量的提高。上匝道系统中主路车流中的车间距缩小会影响匝道车辆的汇入，因此研究自动驾驶车辆混入下的合流区交通流状态变化具有重要意义。
当下对上匝道纯人工驾驶车辆构成的交通流和对自动驾驶与人工驾驶混合的交通流研究当中，大多数均是考虑了由相同最大安全速度和相同长度的车辆所构成的交通流。而现实道路上，具有不同长度、不同最大安全速度的车辆混合行驶的现象普遍存在，有研究表明，车辆长度、速度等自身特性也是影响交通流运行的重要因素。因此这与实际交通流存在一定差距，对同质交通流的研究并不能够充分了解当下道路上存在的各种交通流现象。
因此，本发明从车辆长度和最大速度角度出发，针对自动驾驶车辆设计了方法来实现匝道并线。
发明内容
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动驾驶车辆匝道并线方法，用于使得自动驾驶车辆在匝道位置安全并线入主路，所述自动驾驶车辆包括探测模块、控制模块、紧急规避模块、通信模块、载荷补偿模块，所述探测模块用于探测匝道上前车、后车的车距，并在临近变道的位置探测主路上对应前车、后车的车距，所述控制模块用于根据给定参数确定是否符合变道条件；
所述探测模块包括探测器，所述探测器设置在车辆的B柱上，所述探测器可相对于所述B柱旋转，以对前车与后车进行探测；所述通信模块与远程中控室通信连接；且所述通信模块与所述控制模块连接；
所述自动驾驶方法包括：所述探测模块探测后，将数据传递给所述控制模块，所述控制模块根据所述数据确立神经元模型；
所述自动驾驶车辆在匝道上的行驶方法为：
Figure 473559DEST_PATH_IMAGE001
K=1时表示长车，K=2时表示短车，
Figure 665637DEST_PATH_IMAGE002
Figure 856447DEST_PATH_IMAGE003
表示t时刻第i辆车的位置，
Figure 143072DEST_PATH_IMAGE004
Figure 752039DEST_PATH_IMAGE005
表示t时刻第i辆车与前车的间距；T表示固定车间时距，
Figure 364286DEST_PATH_IMAGE006
Figure 589862DEST_PATH_IMAGE007
是指不小于
Figure 617861DEST_PATH_IMAGE008
Figure 330602DEST_PATH_IMAGE009
的最小整数；
所述自动驾驶车辆从匝道并入主路的换道方法为：
当同时满足如下换道条件时，自动驾驶车辆换道，换道条件如下：
Figure 317013DEST_PATH_IMAGE010
Figure 292534DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 124224DEST_PATH_IMAGE012
Figure 973363DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 130674DEST_PATH_IMAGE014
Figure 845690DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 966223DEST_PATH_IMAGE016
Figure 653557DEST_PATH_IMAGE017
Figure 512928DEST_PATH_IMAGE018
Figure 200393DEST_PATH_IMAGE019
表示当前车辆与相邻车道紧邻前车的间距，
Figure 639464DEST_PATH_IMAGE020
Figure 725845DEST_PATH_IMAGE021
表示当前车辆与相邻车道紧邻后车的间距，
Figure 959380DEST_PATH_IMAGE022
Figure 586670DEST_PATH_IMAGE023
表示相邻车道紧邻后车的速度；
所述紧急规避模块包括：当探测模块探测到物体与所述自动驾驶车辆之间的距离小于安全距离时，控制车辆减速或规避；
所述载荷补偿模块包括正常变道模块、补偿变道模块，所述正常变道模块不影响其它模块的工作，当切换到补偿变道模块时，补偿变道模块模拟车辆满载时的工况，使得正常变道时机提前0.1秒。
进一步的，所述探测器的旋转角度大于135度小于180度。
进一步的，所述探测器安装在车辆左侧。
进一步的，所述紧急规避模块包括传感器。
进一步的，所述传感器安装在车辆的前侧和/或后侧。
本发明的有益效果是：
（1）本发明从实际出发，充分考虑了车辆的特性差异，通过设定车辆的不同长度和不同最大速度来表征现实交通流中各类型车辆混合行驶的现象。
（2）本发明考虑了不同的道路交通场景：上匝道合流区。上匝道合流区的交通状况与完全直行的多车道交通状况存在差异。直行道路的任何一个位置只要条件允许都可以成为换道点，即使换道条件不满足仍然可以继续向前行驶寻找下一个换道时机，因寻找时机而向前行驶的距离可以很长。而上匝道车辆可换道的范围只有合流区，当车辆行驶至匝道末端仍然不能换道时，车辆只能停车等待寻找换道时机，无法再将继续前行。因此本发明提出了基于上匝道场景的自动驾驶方法，可以研究上匝道合流区这一特殊场景下的交通流特性。
（3）本发明从车路协同技术角度出发，考虑了有自动驾驶车辆行驶的交通流。车联网技术的高速发展，推动了自动驾驶车辆的产生。随着技术的推进，自动驾驶车辆的普及成为可能。因此研究自动驾驶与人工驾驶车辆混合行驶的交通流具有重要意义。
（4）某些情况下，如自动驾驶车辆行驶时，有可能是在测试行驶，这种情况下车辆的载荷往往比正常载人时载荷小，本发明考虑到这种情况，设置了载荷补偿模块。
附图说明
图1是本发明变道示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图所示：本发明选取主线道路长度5km，合流区长度150m，作为并线场景。
一种自动驾驶车辆匝道并线方法，用于使得自动驾驶车辆在匝道位置安全并线入主路，所述自动驾驶车辆包括探测模块、控制模块、紧急规避模块、通信模块、载荷补偿模块，所述探测模块用于探测匝道上前车、后车的车距，并在临近变道的位置探测主路上对应前车、后车的车距，所述控制模块用于根据给定参数确定是否符合变道条件；
所述探测模块包括探测器，所述探测器设置在车辆的B柱上，所述探测器可相对于所述B柱旋转，以对前车与后车进行探测；所述通信模块与远程中控室通信连接；且所述通信模块与所述控制模块连接；
所述自动驾驶方法包括：所述探测模块探测后，将数据传递给所述控制模块，所述控制模块根据所述数据确立神经元模型；
所述自动驾驶车辆在匝道上的行驶方法为：
Figure 111324DEST_PATH_IMAGE024
K=1时表示长车（一般为公交），K=2时表示短车（一般为小型客车），
Figure 507670DEST_PATH_IMAGE025
Figure 974423DEST_PATH_IMAGE003
表示t时刻第i辆车的位置，
Figure 574163DEST_PATH_IMAGE004
Figure 355037DEST_PATH_IMAGE005
表示t时刻第i辆车与前车的间距；T表示固定车间时距，
Figure 668207DEST_PATH_IMAGE006
Figure 994277DEST_PATH_IMAGE007
是指不小于
Figure 127318DEST_PATH_IMAGE008
Figure 256424DEST_PATH_IMAGE009
的最小整数；
所述自动驾驶车辆从匝道并入主路的换道方法为：
当同时满足如下换道条件时，自动驾驶车辆换道，换道条件如下：
Figure 361783DEST_PATH_IMAGE026
Figure 373601DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 744671DEST_PATH_IMAGE027
Figure 132927DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 92793DEST_PATH_IMAGE014
Figure 822982DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 133878DEST_PATH_IMAGE016
Figure 856983DEST_PATH_IMAGE017
Figure 687667DEST_PATH_IMAGE018
Figure 838026DEST_PATH_IMAGE019
表示当前车辆与相邻车道紧邻前车的间距，
Figure 636218DEST_PATH_IMAGE020
Figure 606358DEST_PATH_IMAGE021
表示当前车辆与相邻车道紧邻后车的间距，
Figure 603133DEST_PATH_IMAGE022
Figure 409546DEST_PATH_IMAGE023
表示相邻车道紧邻后车的速度；
所述紧急规避模块包括：当探测模块探测到物体与所述自动驾驶车辆之间的距离小于安全距离时，控制车辆减速或规避；
所述载荷补偿模块包括正常变道模块、补偿变道模块，所述正常变道模块不影响其它模块的工作，当切换到补偿变道模块时，补偿变道模块模拟车辆满载时的工况，使得正常变道时机提前0.1秒。
所述探测器的旋转角度大于135度小于180度。所述探测器安装在车辆左侧。所述紧急规避模块包括传感器。所述传感器安装在车辆的前侧和/或后侧。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种基于网联自动驾驶环境下的车辆匝道并线方法，用于使得自动驾驶车辆在匝道位置安全并线入主路，其特征在于：所述自动驾驶车辆包括所述探测模块、所述控制模块、紧急规避模块、通信模块、载荷补偿模块，所述探测模块用于探测匝道上前车、后车与本车的车距，并探测主路上对应前车、后车的位置，所述控制模块用于根据测得数据确定是否符合变道条件；
所述探测模块包括探测器，所述探测器设置在车辆的B柱上，所述探测器可相对于所述B柱旋转，以对前车与后车进行探测；所述通信模块与远程中控室通信连接；且所述通信模块与所述控制模块连接；
所述自动驾驶方法包括：所述探测模块探测后，将数据传递给所述控制模块，所述控制模块根据所述数据确立神经元模型；
所述自动驾驶车辆在匝道上的行驶方法为：
Figure 722148DEST_PATH_IMAGE001
K=1时表示长车，K=2时表示短车，
Figure 790598DEST_PATH_IMAGE002
Figure 929456DEST_PATH_IMAGE003
表示t时刻第i辆车的位置，
Figure 512884DEST_PATH_IMAGE004
Figure 700283DEST_PATH_IMAGE005
表示t时刻第i辆车与前车的间距；T表示固定车间时距，
Figure 685556DEST_PATH_IMAGE006
Figure 932998DEST_PATH_IMAGE007
是指不小于
Figure 3722DEST_PATH_IMAGE008
Figure 493347DEST_PATH_IMAGE009
的最小整数；
所述自动驾驶车辆从匝道并入主路的换道方法为：
当同时满足如下换道条件时，自动驾驶车辆换道，换道条件如下：
Figure 333127DEST_PATH_IMAGE010
Figure 751470DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 43911DEST_PATH_IMAGE012
Figure 901009DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 532978DEST_PATH_IMAGE014
Figure 184539DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 167539DEST_PATH_IMAGE016
Figure 562748DEST_PATH_IMAGE017
Figure 547759DEST_PATH_IMAGE018
Figure 635801DEST_PATH_IMAGE019
表示当前车辆与相邻车道紧邻前车的间距，
Figure 902834DEST_PATH_IMAGE020
Figure 773839DEST_PATH_IMAGE021
表示当前车辆与相邻车道紧邻后车的间距，
Figure 442717DEST_PATH_IMAGE022
Figure 639343DEST_PATH_IMAGE023
表示相邻车道紧邻后车的速度；
所述紧急规避模块包括：当探测模块探测到物体与所述自动驾驶车辆之间的距离小于安全距离时，控制车辆减速或规避；
所述载荷补偿模块包括正常变道模块、补偿变道模块，所述正常变道模块不影响车辆正常行驶，当切换到补偿变道模块时，补偿变道模块模拟车辆满载时的工况，使得正常变道时机提前0.1秒。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆匝道并线方法，其特征在于：所述探测器的旋转角度大于135度小于180度。
3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆匝道并线方法，其特征在于：所述探测器安装在车辆左侧。
4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆匝道并线方法，其特征在于：所述紧急规避模块包括传感器。
5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶车辆匝道并线方法，其特征在于：所述传感器安装在车辆的前侧和/或后侧。
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