[发明专利]一种人机混驾交通流车辆换道模型构建方法

说明书

本发明为一种人机混驾交通流车辆换道模型构建方法，该方法建立的人机混驾交通流车辆换道模型包括被动换道意图场景下的手动驾驶车辆换道模型、网联自动驾驶车辆换道模型以及主动换道意图场景下的网联自动驾驶车辆换道模型；在被动换道意图场景下的网联自动驾驶车辆换道模型中自由换道同时考虑了换道意图、安全间距、换道车辆速度收益条件和车辆整体速度收益条件，用网联自动驾驶车辆换道决策参数衡量整体速度收益；在道路条件不满足安全间距时，换道车辆与目标车道的其他网联自动驾驶车辆进行信息交互，通过协同驾驶方式协助换道。该模型考虑车辆换道意图、安全条件差异性以及自动驾驶车辆编队行驶行为，可为人机混驾交通流中的道路管控提供参考。

技术领域

本发明涉及车辆换道仿真技术领域，具体涉及一种人机混驾交通流车辆换道模型构建方法。

背景技术

随着人工智能的发展、物联网技术的完善与5G技术的突破，推动着自动驾驶技术迅猛发展。网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicles，CAV)正在逐步混入到道路交通之中，形成了由网联自动驾驶车辆与手动驾驶车辆(Human-driving Vehicles，HV)组成的人机混驾交通流(Human-Machine Mixed Traffic Flow)。网联自动驾驶车辆在车辆性能、驾驶行为等各方面与手动驾驶车辆均有不同；车辆性能方面网联自动驾驶车辆不受心理和情绪干扰，不会疲劳驾驶，且面对道路突发情况的反应时间远小于手动驾驶车辆驾驶员反应时间，这使其较手动驾驶车辆的换道行为能接受更短的车辆间隙；同时，网联自动驾驶车辆的协同驾驶特性导致其道行为与手动驾驶车辆有所区别，如网联自动驾驶车辆可通过网络互联与车车通信等方式编队行驶以保持更短的跟驰间距、通过与目标车道车辆通信以在换道行为发生前协调道路空间条件等。目标车道中网联自动驾驶车辆队列的存在也将影响网联自动驾驶车辆产生主动换道意图，在行驶条件不受限时，主动换道至目标车道寻求编队行驶，以降低网联自动驾驶车辆混入对交通流产生的影响。

现有人机混驾交通流车辆换道模型常基于不同车辆性能参数、驾驶行为差异性构建模型，但仍存在以下问题：1)构建车辆换道模型时考虑场景不够全面。现有对人机混驾交通流车辆换道模型的研究大多局限于车辆由于速度受限而产生的换道情况，对网联自动驾驶车辆为寻求车辆编队而产生的主动换道等情况考虑较少；受限于人机混驾交通流复杂性，车辆队列并非以完全自由状态编队行驶，交通流车辆因类型差异、环境限制等原因会发生车辆队列的分离与重组；考虑网联自动驾驶车辆主动换道并入车辆队列等情况、分析网联自动驾驶车辆的协同驾驶策略，对缓解混合交通流拥堵、提升通行能力更具意义。2)对于车辆交互影响方面，现有研究大多考虑网联自动驾驶车辆对手动驾驶车辆产生的影响，较少考虑手动驾驶车辆对网联自动驾驶车辆的影响。人机混驾交通流中手动驾驶车辆对网联自动驾驶车辆既定的驾驶行为产生一定影响，并使自动驾驶车辆的行车环境更为复杂；对网联自动驾驶车辆的换道模型构建不能仅停留于体现其性能优势或驾驶特性，更应考虑其对整体交通流的提升与改善作用；现有研究对网联自动驾驶车辆换道模型中关键参数的设置也缺乏宏观考量，难以评价车辆决策设置与控制策略的有效性与合理性。因此，考虑人机混驾交通流中车辆交互影响、并考虑网联自动驾驶车辆独有的协同驾驶行为与主动换道意图，针对不同类型车辆分别计算其换道条件，可以更准确反映网联自动驾驶车辆混入环境下不同车辆的微观换道特性，更深入地揭示现实交通的内在机理，对缓解目前存在的交通问题、人机混驾交通流管控都具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种人机混驾交通流车辆换道模型构建方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种人机混驾交通流车辆换道模型构建方法，其特征在于，该方法建立的人机混驾交通流车辆换道模型包括被动换道意图场景下的手动驾驶车辆换道模型、网联自动驾驶车辆换道模型以及主动换道意图场景下的网联自动驾驶车辆换道模型；

一、被动换道意图场景下的手动驾驶车辆换道模型为：