[发明专利]一种信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法及系统

权利要求书

1.一种信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法，其特征在于，包括：

步骤1：当网联车进入引导区段后，利用车联网通信技术获取所述网联车的交通信息，并初始化交通状态矩阵；

步骤2：利用光通信技术获取网联车与前车的距离，判断当前时刻网联车是否为头车；

步骤3：若不为头车且前方为人工驾驶车辆，则利用光通信技术判断相邻车道前方是否存在车辆，若有车辆，且信号灯为红灯时，则根据红灯剩余时间、当前时刻网联车与前车的距离、当前时刻速度、当前网联车最大减速度以及前车最大加速度计算最优规划速度v_op，使其满足在网联车以所述当前时刻速度减速至所述最优规划速度v_op后匀速行驶，直到前车在绿灯亮起后加速至所述最优规划速度v_op时，两车相距一个安全间距；

所述安全间距的公式为：

其中，v_t为当前时刻速度，a_d为网联车最大减速度，a'表示前方车辆的最大加速度，L_c是车身长，L_s是车辆安全间距，n表示前方排队车辆数，t_f表示每辆车的启动时间和驾驶员反应时间之和，t_r为红灯剩余时间，d是光通信技术获取的网联车与前车的距离；

所述最优规划速度v_op满足：

其中，a_c为网联车最大减速度，t_g为绿灯剩余灯时间，L为网联车辆与车道停止线的距离；

步骤4：根据所述最优规划速度，以预设时长为间隔预测网联车行驶通过交叉口这段时间内的状态规划矩阵，并以此更新所述交通状态矩阵；

步骤5：循环步骤2-4直至网联车驶出交叉口，实时更新所述交通状态矩阵。

2.根据权利要求1所述的信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法，其特征在于，若当前时刻网联车不为头车且前方为网联车辆，则与前车进行同步行驶。

3.根据权利要求1所述的信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法，其特征在于，若相邻车道前方不存在车辆，则换道至该空闲车道，回到步骤2。

4.根据权利要求3所述的信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法，其特征在于，所述换道至空闲车道的安全约束为：

当同时满足时，进行换道；

其中，v_原是车辆在换道前的速度，v_本前是车辆在换道前本车道前方车辆的速度，v_目后是目标车道后方车辆的速度，v_min是车辆的最小速度，取怠速行驶速度，d_fe是本车和目标车道上的前车之间的纵向距离，d_be是本车和目标车道上的后车之间的纵向距离，x_f是目标车道上前车位置，x_e是本车位置，x_b是后车位置，L是车辆长度，minx_ef是本车和目标车道前车最小换道纵向距离，minx_bf本车和目标车道后车最小换道纵向距离，v_e、v_f、v_b分别是本车、目标车道前方车速、目标车道后方车速，a_e、a_b分别是本车、目标车道后方车辆加速度，x_跟驰是车辆在跟驰状态下保持的车辆最小间距。

5.根据权利要求1所述的信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法，其特征在于，若为头车，且信号灯为绿灯时，利用光通信技术获取当前时刻网联车与车道停止线的距离，若当前时刻网联车以当前时刻速度在绿灯剩余时间内可匀速行驶通过车道停止线，则将当前时刻速度作为最优规划速度；

若当前时刻网联车以当前时刻速度在绿灯剩余时间内无法匀速行驶通过车道停止线，则判断在绿灯剩余时间内能否加速至限制最大速度后匀速通过车道停止线，若能，则将所述限制最大速度作为最优规划速度，否则减速停车。