申请/专利权人：上海交通大学

申请日：2022-02-22

公开（公告）日：2022-12-02

公开（公告）号：CN114495578B

主分类号：G08G1/16

分类号：G08G1/16;G08G1/00;H04W4/46

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.12.02#授权;2022.05.31#实质审查的生效;2022.05.13#公开

摘要：本发明公开了一种基于冲突点的多虚拟车队的无信号灯路口车辆调度方法，涉及自动驾驶领域，基于路口的多个冲突点构建了由多个虚拟车队组成的整体系统，将车辆在路口的冲突关系转化为了所述虚拟车队中距离关系，将所述路口的吞吐量大小转化为多虚拟车队中的最大外接矩形大小，进而将二维的无信号灯路口的无冲突最优调度问题通过多虚拟车队转化为一维的装箱问题。本发明面向无信号灯路口，在保证行车安全的前提下，找到最大化无信号灯路口吞吐量的最优车辆调度策略。

主权项：1.一种基于冲突点的多虚拟车队的无信号灯路口车辆调度方法，其特征在于，所述车辆调度方法基于路口的多个冲突点，构建了由多虚拟车队组成的整体系统，将车辆在路口的冲突关系转化为了所述多虚拟车队中距离关系，将所述路口的吞吐量大小转化为所述多虚拟车队中的最大外接矩形大小，进而将二维的无信号灯路口的无冲突最优调度问题通过所述多虚拟车队转化为一维的装箱问题；所述方法包括以下步骤：步骤1、构建多虚拟车道，形成虚拟车队；步骤2、构建装箱问题，无信号灯路口多虚拟车队背景下的装箱问题，是一维不规则图形的装箱问题；步骤3、优化模型的构建； s.t.pxi≥0pxi≤dmax|pxj-pxi|≥ds,i＜j其中，车辆的安全跟车距离用ds表示，dmax代表了路口吞吐量或路口利用率的整体车辆最大间距，pxi表示车辆i在多虚拟车道上的位置；步骤4、启发式改进；为了去除最优化模型中的一些冗余约束，提出了相应的三条启发式改进策略去除冗余约束：策略一：每一实际车道上第一辆进入协调区的车需满足第一条约束，而最后一辆车需满足第二条约束，其余的只需比较同车道上相邻车辆相对距离是否满足安全距离，无需再通过第三条约束比较同车道的其他车辆；策略二：当车辆i与车辆j所在车道为兼容车道时，无需再比较第三条约束；策略三：预先规定一个超车阈值当某车道上超越车辆i的数量高于阈值该阈值及之后的车辆都一定不会超越车辆i；具体地，等于阈值的车辆需满足去掉绝对值后的第三条约束，大于该阈值的车辆无需再与车辆i比较第三条约束；特别地，当时，表示优化方法基于先入先出的准则；步骤5、形成虚拟车队的离散时间分布式控制；当路口的集中式求解器得出的了车队稳态时最优跟车关系，求解器会通过V2I通讯技术将信息发送给协调区的车辆，车辆接收到其在所述虚拟车队中需要跟驰的车辆信息及期望跟车距离后，不再会与路口的所述集中式求解器进行通讯，而是转而与临近车辆通讯以实时取得目标车辆的信息并控制自身输入，以便使车辆在到达交汇区前达到车队稳态；此时车辆在虚拟车队中很可能会有多个车辆需要跟驰，但经过严格的验证得出，车辆只需跟其中的任一辆车执行跟驰过程，最后的多虚拟车队系统也会达到期望的车队稳态；所述步骤3中所述优化模型的目标是最小化所述虚拟车队中前后车辆的最大距离差，前两条约束是用于将所有车辆都限制在最大距离差之内，第三条约束是保证车队稳态时所述虚拟车队中任意两辆车的跟车距离都大于安全距离，但该约束为非凸约束，不利于问题的求解，所以引入了布尔量对非凸约束进行放缩，最后将优化模型转换为了求解器更容易求解的混合整数线性规划的形式；所述步骤5由于V2V通讯不可避免的时间间隔，所以在实际车辆控制中是难以保证连续性的，故车辆i在离散时间下的状态空间表达式如下所示： 其中xik＝[pik,vik,uik]T分别表示车辆i的位移、速度和加速度，ts为系统的通讯时间间隔，且uik车辆执行跟车模型的输入量；所述车辆执行跟车模型的输入量uik，即车辆i的加速度通过与前车j的速度差Δv和期望距离差Δp的线性组合来如下表示：uik+1＝kpΔp+kvΔv＝kppjk-pik-Ddes+kvvjk-vik其中kp与kv分别是距离差与速度差的反馈系数，且对系统的所有车辆使用相同的反馈系数，Ddes是期望跟车距离。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海交通大学 一种基于冲突点的多虚拟车队的无信号灯路口车辆调度方法

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