[发明专利]一种基于交通信号信息的主干道车速规划方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车智能辅助控制领域，涉及一种基于交通信号信息的主干道车速规划方法，对于混合动力电动汽车、电动汽车控制也具有重要意义。

背景技术

石油危机一直是我国经济发展面临的重要问题之一。减少汽车的燃油消耗能够有效降低城市交通运输领域的石油消耗，对我国能源可持续发展具有重要的意义。传统汽车的燃油消耗与驾驶员的加速和制动操作过程，以及怠速时间密切相关。汽车在快速路上运行时，可以自由行驶，发动机尽量保持匀速转动，燃油经济性相对较好。但是，汽车在城市主干道上运行时，会受到交通信号灯的影响，不断进行加速、制动、怠速操作，不仅发动机的燃油消耗增加，而且存在安全隐患。实际上，为了减少汽车在主干道行驶时的燃油消耗，汽车行驶需要尽量做到以下三点：

1)避免通过交通路口时，快速的加速和制动操作；

2)避免红灯时到达交通路口，长时间怠速运行；

3)将汽车通过交通路口时的车速控制在一定范围之内。

由于驾驶员的视觉及驾驶反应距离约为75米，即，汽车在距离具有交通信号灯的交通路口约为75米以内做出加速或者制动操作才会影响汽车通过交通路口的方式。但是由于驾驶员无法准确对交通信号灯的变化情况进行预测，因此在通过交通路口时可能会采取快速加速或者制动，而且很难主动避免红灯前汽车怠速。

随着现代无线通信技术的发展和地面通讯设备的完善，汽车在主干道上行驶时，即使汽车与前方具有交通信号灯的交通路口距离长达数千米，仍然能够实时获得该交通路口准确的信号灯信息。车速规划方法就是根据信号灯信息对车速进行规划，并提供给驾驶员作为驾驶参考，从而尽量控制汽车的车速的方法。该方法不仅可以避免驾驶员的快速加速和制动操作，而且能够最大可能的使得汽车在绿灯时通过交通路口，减少汽车的燃油消耗。目前国内还没有有关汽车车速规划的技术和方法。

本发明针对汽车在一条相对通畅的主干道上运行时，建立一种基于交通信号信息的主干道车速规划方法。该方法通过无线通讯设备获得的交通信号灯信息，对汽车运行时间和加速度进行了优化，并通过将规划出的车速曲线提供给驾驶员作为驾驶参考，从而使得汽车能够避免由于信号灯带来的快速加速和减速操作，以及怠速运行，降低汽车在相对通畅的主干道上运行时的燃油消耗。

发明内容

由于目前我国没有对汽车主干道车速规划方法和技术，在一定程度上影响了汽车燃油经济性，为了弥补这一不足，考虑到交通状态的影响，本发明根据前方最近交通路口的信号灯信息，对汽车车速进行规划计算，并对行驶时间和加速度进行了优化，然后将规划好的车速提供给驾驶员作为驾驶参考，从而降低汽车的燃油消耗。

本发明通过如下技术方案实现。一种基于交通信号信息的主干道车速规划方法，包括以下步骤：

步骤1)：获取最近的交通信号灯数据。汽车进入路段，首先通过无线通信系统获取最近交通路口信号灯变化数据t^s，s∈{g,r}。s为信号灯类型，g表示绿灯，r表示红灯。信号灯变换情况存在两种情况，如图1所示。当遇到信号灯初始为红灯时，则定义第1次变换为绿灯的时间为第2次变换为红灯的时间为然后第3次变换为绿灯的时间为以此类推。同理，当初始为绿灯时，则以此类推。

步骤2)：获取与最近交通信号灯的距离。汽车进入第i个路段，通过无线定位系统获取汽车与第i个路段的信号灯的距离D_i。

步骤3)：确定通过交通路口时间范围。考虑到道路的流量，需要尽量减少汽车通过路段的时间。汽车最短时间到达道路路口的操作方式为：首先从初始速度v₀，以加速度的最大值a_h加速，达到道路所允许的车速最大值v_lim后，匀速运行到交通路口。

因此，汽车的加速时间t_a为：

ta=vlim-v0ah]]>

以车速v_lim的匀速运行时间为：