申请/专利权人：重庆邮电大学

申请日：2023-08-09

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN116798232B

主分类号：G08G1/01

分类号：G08G1/01;G08G1/052;G08G1/123;G06N3/006

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2023.10.13#实质审查的生效;2023.09.22#公开

摘要：本发明涉及一种联合车辆优先级和人工鱼群的多车协同决策系统，属于交通信息化领域。系统发明分为三部分：车间力场分析子系统、车车协同关系分析子系统和多车协同规划决策制定子系统。针对传统力场处理动态环境存在建模效果差的问题，设计一种考虑车速的势场模型，考虑基于距离关系的车间作用力和车速变化过程中的相互作用力，提高在动态环境下车群之间相互作用力的建模准确度。在单车处理中设计优先级算法，针对多车情况设计三种协同方案。本发明充分利用路端智能路侧感知与V2X通信技术获取交通实时数据，将数据处理主要集中在路侧高性能计算设备中，并对路侧多车协同决策模型进行优化，可有效提高路口通行效率、减少路口拥堵。

主权项：1.一种联合车辆优先级和人工鱼群的多车协同决策系统，其特征在于：该系统包括车间力场分析子系统、车车协同关系分析子系统和多车协同规划决策制定子系统；其中，基于车间力场分析子系统分析车辆之间的关系，根据位置和速度变化构建车辆间虚拟作用力场；车车协同关系分析子系统采用人工鱼群算法进行多车协同规划，在鱼群的搜索过程中通过车辆之间的势力场关系计算个体间的相互吸引力和排斥力来模拟鱼群行为；在人工鱼群算法中考虑不同车辆种类的特异性来进行迭代计算，得到最优结果；多车协同规划决策制定子系统结合人工鱼群算法得到的结果并根据交通道路常见的情形，设计了车辆队形控制、车辆避障控制和车辆队形变换控制三种多车协同规划决策方案；所述车间力场分析子系统从RSU中获取车辆信息，包含车辆和障碍物的位置、速度和加速度信息，提取车辆信息，为车群设置虚拟势力场，根据车辆间的位置信息和速度信息进行力场建模，得到车辆之间的相对作用力关系；其中，引力场公式为：式中Ka、Kav分别为位置增益系数和速度增益系数，q、v分别为个体的当前位置和速度，qg、vg分别为目标点的位置和速度，由此计算出引力为：Fa＝-grad|Uaq|＝-Ka|q-qg|-Kav|v-vg|；斥力场为： 式中Kr、Krv分别为位置增益系数和速度增益系数，ρq，qg为个体与障碍物的距离，ρ0为斥力势场的影响距离；计算出斥力为： 在人工鱼群的搜索过程中使用所述车间力场分析子系统得到的公式计算个体间的相互吸引力和排斥力来模拟鱼群行为，同时在计算每条鱼的适应度评估时，根据不同车辆的种类对鱼群做特异化处理，具体为：在计算每条鱼的适应度评估时，将不同车辆种类的体积参数纳入计算；同时为提高算法对紧急车辆的响应速度，引入优先级机制，对不同车辆种类的车辆设置高中低三种优先级；车辆体积的引力公式和斥力公式分别为：和其中V表示本车的体积，Vg表示另一辆车的体积；如果本车体超过一定体积时，两车之间的引力作用变小，同时斥力作用变大；根据车辆对交通拥堵的影响程度和车辆的通行优先级来综合设置优先级，将急救车或警车的紧急车辆设置为高优先级，将公交车辆或学校巴士设置为中优先级，将中型车或卡车危险车辆设置为次中优先级，将普通轿车设置为低优先级来进行处理；最后人工鱼群算法进行多次迭代，得到计算后的最优结果；所述车辆队形控制中，提出车辆保持控制方案；车辆队形控制先根据引力计算公式和斥力计算公式分别计算两种力的大小，车辆Fa＝Fr受力平衡时计算车辆之间的最佳保持距离，然后根据车头间距公式S＝Th*v来计算车辆的最佳保持速度；式中S为两车头部纵向的距离，v为车辆实时速度，Th为车头时距，是指在同一车道上行驶的车辆队列中，两连续车辆车头端部通过某一断面时间间隔；当车队不受外力作用仅在内部作用力的情况下实现车辆队形保持；所述车辆避障控制中，为保证车队内的受力平衡，要求保持车辆与附近车辆的车群基于距离和速度的合力抵消为零，同时将障碍物视为斥力场，根据车辆与障碍物之间的距离来计算斥力及车辆的避障转动角度；本车为避障就会向内侧车道移动，从而使得车辆之间的距离变小，根据合力公式改变车辆的速度来保证受力平衡；在车辆和障碍物之间，根据车辆和障碍物的GPS定位信息来计算车辆与障碍物之间斥力的X和Y轴相对分量：Fr.x，Fr.y＝x_car-x_obstacle，y_car-y_obstacle，车辆的避障转动角度通过以下公式来得到：θ＝atan2Fr.y，Fr.x；最后，车辆根据计算得到的角度θ进行转动，以实现避障效果；所述车辆队形变换控制中，设在时间t1时刻邻居车辆的实时速度为v0，在斥力的计算中额外引入一个项来表征邻居车道的车速对斥力的影响：Frnew＝Fr*1distance*1+v0，其中distance表示车辆与邻车后方车辆之间的距离，然后更新车辆向邻居车道的转动角度公式为：θavoid＝atan2Frnew.y，Frnew.x；车辆根据该转动角度向邻居车道换道，最终实现车辆队形变换。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆邮电大学 一种联合车辆优先级和人工鱼群的多车协同决策系统

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