[发明专利]一种基于公交信号优先的交叉口网联自动驾驶方法

说明书

本发明涉及一种基于公交信号优先的交叉口网联自动驾驶方法，包括：建立网联自动驾驶公交车的车辆系统动态模型：建立双目标成本函数，根据双目标成本函数，通过动态规划算法计算系统控制输入u，根据u控制网联自动驾驶公交车行驶。与现有技术相比，本发明具有自动换道超车功能，避免优先策略失效，同时考虑了公交优先信号的影响，兼顾公交延误和油耗。

技术领域

本发明涉及网联自动驾驶汽车和交通控制领域，尤其是涉及一种基于公交信号优先的交叉口网联自动驾驶方法。

背景技术

随着人口数量以及私有汽车保有量的增长，道路交通系统正面临着前所未有的压力，比如交通拥堵、能源消耗以及环境污染。可靠的公共交通运输系统能够有效分到交通压力，提高交通运输效率。在此背景之下，已有许多研究提出了公交信号优先策略，旨在提高公交车在城市信控交叉口的通行效率，进而强化公共交通运输的运载能力。如今已有例如绿灯相位延长、红灯相位提前结束等传统信号优先策略。

然而，简单依靠为公交车提供优先信号仍不足以显著提升公交的通行效率，反而会对其他社会车辆的通行时间造成巨大损失。因此，许多研究基于先进的智能网联技术以及车路协同技术，对公交信号优先方法进行了迭代升级。新方法的设计不再仅仅局限于信号配时的调节与优化，而是更加关注如何利用可实时获取的交通信息(车辆信息、信号灯信息)，设计面向公交优先的驾驶辅助系统，对智能网联公交车的行驶速度或轨迹进行规划，使公交车能够充分利用优先信号，从而实现降低公交延误，提高公共交通运输系统效率的目的，也能加速推进智能网联技术的落地应用。

现有实现公交信号优先的驾驶辅助系统主要采用多约束线性规划的方法，但是目前的技术和方法存在以下明显缺陷：

(1)现有的面向公交信号优先的驾驶辅助系统仅仅限于车速规划，即只能实现网联自动驾驶公交车的纵向自动化，车辆的换道和超车需要驾驶员介入，当前方有慢速车辆阻碍时，网联自动驾驶公交车只能降速跟驰，这使公交错失优先信号，造成更大的通行延误；

(2)现有的面向公交信号优先的驾驶辅助系统都没有考虑周围交通的不确定性干扰。有别于网联自动驾驶车辆，人工驾驶车辆的驾驶行为存在随机性，若不考虑这一点将会造成巨大的交通安全隐患；

(3)现有的面向公交信号优先的驾驶辅助系统无法准确预估到达停止线的时间，造成公交在交叉口前停车，进而导致优先绿灯时间浪费，公交延误提升。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于公交信号优先的交叉口网联自动驾驶方法，具有自动换道超车功能，避免优先策略失效，同时考虑了公交优先信号的影响，兼顾公交延误和油耗。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于公交信号优先的交叉口网联自动驾驶方法，包括：

建立网联自动驾驶公交车的车辆系统动态模型：

其中，z为系统状态向量，u为系统控制输入，ω为随机噪声，A、B和D分别为系统矩阵、控制矩阵和噪声矩阵；

建立双目标成本函数，根据双目标成本函数，通过动态规划算法计算系统控制输入u，根据u控制网联自动驾驶公交车行驶；

其中，所述的系统控制输入u的表达式为：

u＝[δ_f,a_x]^T

其中，δ_f和a_x分别为网联自动驾驶公交车的方向盘转角和纵向加速度；

所述的双目标成本函数J的表达式为：