[发明专利]高速公路匝道间距约束下自动驾驶最优编队长度设置方法

说明书

本发明涉及一种高速公路匝道间距约束下自动驾驶最优编队长度设置方法，包括以下步骤：S1、获取高速公路匝道a和匝道b的间距L，匝道a上游主线自动驾驶车流的运行状态参数，包括现有编队车辆数n₁、现有编队稳定行驶速度S2、通过计算机仿真模拟上匝道车辆与现有编队车辆之间的编组与解编组过程；S3、选定车辆编队最短稳定运行时长t₁；S4、根据匝道间距限制L和最短稳定运行时长限制t₁，计算得到进行合并的最大车辆数目n₂，得到高速公路上运行的自动驾驶车流最优编队长度。本发明具有保障效率、计算简便、节省能耗与安全可靠等优点。

技术领域

本发明涉及道路车辆的交通控制系统的技术领域，尤其是涉及一种高速公路匝道间距约束下自动驾驶最优编队长度设置方法。

背景技术

自动驾驶车队编组技术是指在自动驾驶车流的行驶过程中，利用车车协同通讯或者车路协同通讯，使自动驾驶车流之间的车头间距变小，行驶速度保持一致，可以更好的利用有限的道路资源。

但是在进行编组的过程中，随着车队的长度增大，整体行驶的安全性会下降，进行重编组的波动性也会增加，因此考虑到编组过程中受到的各种因素影响，自动驾驶车流编组会存在一个最优的编队长度。

以高速公路环境为例，因为在高速公路上，车辆会通过匝道驶入驶出，假定驶入的车辆将在下个匝道驶出，此时高速公路上还有一列车队在进行行驶，那么匝道上驶入的车辆就会需要根据各种限制条件例如行驶的距离、稳定行驶时间等考虑是否加入该队列。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种具有保障效率、计算简便、节省能耗与安全可靠的高速公路匝道间距约束下自动驾驶最优编队长度设置方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高速公路匝道间距约束下自动驾驶最优编队长度设置方法，包括以下步骤：

S1、获取高速公路匝道a和匝道b的间距L，匝道a上游主线自动驾驶车流的运行状态参数，包括现有编队车辆数n₁、现有编队稳定行驶速度v-；

S2、通过计算机仿真模拟上匝道车辆与现有编队车辆之间的编组与解编组过程；

S3、选定车辆编队最短稳定运行时长t₁；

S4、根据匝道间距限制L和最短稳定运行时长限制t₁，计算得到进行合并的最大车辆数目n₂，得到高速公路上运行的自动驾驶车流最优编队长度。

按上述方案，所述步骤S2中的仿真过程中的核心方法为：

S201、对车辆之间的纵横向间距进行分开控制，分别控制车辆间的横向间距协同至0，纵向间距协同至理想间距；

S202、建立车辆之间的吸引和排斥模型，避免在进行协同的过程中出现碰撞，建立吸引-排斥函数；

S203、生成车辆编队。

按上述方案，所述步骤S202建立的吸引-排斥函数为：

相邻的三辆车分别根据各自的纵向间距形成三个不同的纵向作用力通过纵向作用力逐渐调整车辆的运动，使车辆之间的纵向间距协同至一致，此时车辆间纵向间距的吸引-排斥函数为：

式中：polyfit函数是自定义的S型函数，当h₁靠近0时该值为1，在h₁靠近r时该值为0；h₁为车辆间纵向间距经过函数变换与理想间距经过函数变换之后的比值； r为常数；

相邻的三辆车受到不同的横向作用力的影响，通过横向作用力逐渐调整车辆的横向运动，使车辆的横向位置协同至车道中心线上，建立横向间距的吸引-排斥函数，