[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

说明书

本发明以网联车辆最小化行驶延误为目标，尽可能使网联车辆实现不停车通过。考虑到网联车辆和人工驾驶车辆在信号交叉口混行环境，基于光通信技术和车联网通信技术，获取信号交叉口处与网联车辆行驶相关的信息，根据当前信号灯状态和车辆所处车队位置以及车道条件下，对网联车辆进行速度、加速度、位置、时间等的约束，分析网联车辆不停车通过交叉口的行驶状态，生成网联车辆在未来一段时间内的行驶轨迹矩阵，并在固定时间间隔下进行不断更新和优化，网联车辆按照行驶轨迹矩阵行驶，达到理想通行效果。

技术领域

本发明涉及交通信息化技术领域，尤其是指一种信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法及系统。

背景技术

随着我国经济快速增长和汽车保有量的增加，交叉口作为城市交通的咽喉，交通拥堵缓解措施的实施至关重要。限行、出行诱导和拥堵收费等措施无法在交叉口达到理想效果。随着5G通信、信息化、数字化技术研究的深入，车辆及交通设施逐渐走向网联化和智能化，车路协同系统的研究逐渐成为交通领域的一大突破方向。根据相关研究表明，到2060年网联车辆会取代人工驾驶车辆，成为未来主要的车辆驾驶模式，因此在这之前会出现网联车辆和人工驾驶车辆共同行驶的新型混合交通环境。越来越多的网联车辆会和人工驾驶车辆混行，网联车辆协调其他车辆的状态信息去进一步优化自身轨迹。随着通信技术、5G网络的快速发展以及车路协同系统研究的深入，通过智能交通技术能够更加有效地进行交通管理与控制，保证行车安全，提高车辆在交叉口的通行效率，因此车路协同技术也成为交通行业研究的一大热点。车路协同系统利用高效的通信技术将道路环境信息和其他车辆运行信息进行整合处理，再发送给智能车辆和驾驶员，实现人-车-路之间的数据传输与交互，为车辆提供通过交叉口的轨迹策略，保证行车安全、减少潜在的危险，使车辆快速通过交叉口，提高驾驶安全性，减少延误和能源消耗，缓解交通压力，使交通管理与引导更加高效。

针对单车引导策略中的网联车辆通行问题，单个车辆车载传感器性能存在缺陷，并且传输传感器数据的通信技术的发展规模较为缓慢，近年来逐步兴起的光通信技术为车路协同提供了新思路，利用光标签技术为车路协同提供了另一种可能，取代一部分网联通信，改善远距离通信传输效率低的缺点。

然而，现有技术大都针对全智能网联车辆进行研究、分析，未考虑人工驾驶车辆的干扰，并且对网联车辆进行一次性轨迹优化，未考虑通行状态变化带来的影响。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中未考虑人工驾驶车辆的干扰和未考虑通行状态变化带来的影响的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种信号交叉口网联车辆轨迹优化引导方法，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，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时，两车相距一个安全间距；

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。

优选地，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。

优选地，所述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。

优选地，所述换道至空闲车道的安全约束为：