【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及自動駕駛車輛掉頭，具體為一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法。
技術(shù)介紹
1、交叉口通常需要滿足直行與左轉(zhuǎn)這類占據(jù)總交通量比例大的需求，掉頭車輛由于交通量小，占總體交通量比例小的原因，不受關(guān)注；但城市道路掉頭交通流是道路交通運(yùn)行的重要瓶頸，是城市道路交通管理面臨的重要難題之一。
2、自動駕駛車輛是未來智能車輛的發(fā)展趨勢之一，自動駕駛車輛的研究也將推動智能交通和智慧城市的發(fā)展，具有重大意義。掉頭是城市道路環(huán)境中駕駛員經(jīng)常需要執(zhí)行的一種操作，自動駕駛車輛也需完成車輛掉頭功能，一般情況下車輛掉頭比車輛左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，或者直行花費(fèi)的時間更多，駕駛難度更大。尤其針對復(fù)雜多變的現(xiàn)實(shí)場景，自動駕駛車輛的掉頭問題一直是一個技術(shù)難點(diǎn)，然而，關(guān)于掉頭交通現(xiàn)有研究針對的是遠(yuǎn)引掉頭位置，或是掉頭造成的延誤以及掉頭的形式，還有掉頭沖突度量指標(biāo)，很少多車聯(lián)動式掉頭的場景，很少研究多車聯(lián)動式掉頭車輛之間的風(fēng)險以及掉頭車輛決策。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、(一)解決的技術(shù)問題
2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，具備確保掉頭操作的安全和順利完成等優(yōu)點(diǎn)，解決了上述技術(shù)問題。
3、(二)技術(shù)方案
4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，包括以下步驟：
5、step1、通過多個車載傳感器，確定車輛周圍的環(huán)境信息和車輛的位置信息；
6、step2、計算前車風(fēng)險參數(shù)和后
7、step3、掉頭車輛通過提前判斷對向車輛的相對位置以及對向車輛之間的間隙大小，來為是否掉頭做出決策，掉頭車輛包括頭車和頭車之后的等待掉頭的車輛；
8、step4、依據(jù)步驟step3做出的決策進(jìn)行掉頭操作。
9、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述step2中前車風(fēng)險參數(shù)通過后侵入時間來表示，具體表達(dá)式如下：
10、pet＝t2-t1
11、其中，pet表示后侵入時間，t2表示對向車道的前車通過沖突點(diǎn)的時刻，t1表示掉頭車輛到達(dá)沖突點(diǎn)的時刻。
12、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述后車風(fēng)險參數(shù)中包括掉頭后當(dāng)前掉頭車輛尾部與對向車道的后車頭部的縱向距離sx，其具體表達(dá)式如下：
13、sx＝s0-s1-lcosθ+r
14、其中，s0表示掉頭車輛所行駛的縱向距離，s1表示后車所行駛的縱向距離，l表示掉頭車輛長度，r表示冗余距離；
15、還包括掉頭車輛到達(dá)掉頭完成點(diǎn)的最小距離，具體表達(dá)式如下：
16、
17、其中，smin表示掉頭車輛到達(dá)掉頭完成點(diǎn)的最小距離，s(t0)表示t0時刻掉頭車輛行駛的距離，a0(τ)表示τ時刻掉頭車輛的加速度，a1(τ)表示τ時刻對向車道的后車的加速度，v0為時刻t0的掉頭車輛速度，v1為時刻t0的對向車道的后車速度，t0表示掉頭車輛進(jìn)入掉頭區(qū)域的時間，表示掉頭車輛的加速度變化與對向車輛行駛的距離差，其中τ表示加速度變化的時刻，而t表示掉頭完成的時刻。
18、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述step3中的車輛掉頭的具體過程為掉頭車輛a1為頭車，且在車道1上，車輛b1、b2在對向車道2上，車輛c1、c2在對向車道3上，車道1與對向車道2相鄰，掉頭車輛a1，從車道1出發(fā)，沿著對向車道2掉頭，最終到達(dá)對向車道3，其中，掉頭車輛a1從車道1出發(fā)，沿著對向車道2掉頭，包括以下情況：
19、情況一、掉頭車輛a1在掉頭過程處于對向車道2的車輛b1、b2的行駛方向的后方，此時掉頭車輛a1之后的等待掉頭的車輛則重新為是否掉頭做出決策；
20、情況二、掉頭車輛a1在掉頭過程處于對向車道2的車輛b1、b2的行駛方向的前方，此時掉頭車輛a1阻斷交通流，掉頭車輛a1之后的等待掉頭的車輛直接進(jìn)行掉頭；
21、情況三、掉頭車輛a1匯入對向車道2的車輛b1、b2之中，此時掉頭車輛a1之后的等待掉頭的車輛讓行車輛b1、b2；
22、掉頭車輛a1到達(dá)對向車道3包括以下情況：
23、情況四、掉頭車輛a1匯入對向車道的車輛c1、c2之后；
24、情況五、掉頭車輛a1匯入對向車道的車輛c1、c2之前；
25、情況六、掉頭車輛a1匯入對向車道的車輛c1、c2之中。
26、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述情況四發(fā)生的約束條件為：車輛b2、c2到掉頭車輛a1掉頭位置的距離小于掉頭車輛a1準(zhǔn)備掉頭的位置到掉頭位置的距離，且掉頭車輛a1速度低于車輛b2、c2的速度，其具體表達(dá)式如下：
27、
28、其中，lb2(t)表示對向車道的車輛b2到掉頭車輛a1掉頭位置的距離，lc2(t)表示對向車道的車輛c2到掉頭車輛a1掉頭位置的距離，lb2(t0)表示t0時刻對向車道的車輛b2到掉頭位置的距離，表示車輛b2在t0至t時刻行駛的距離，表示車輛c2在t0至t時刻行駛的距離，t0表示掉頭車輛進(jìn)入掉頭區(qū)域的時間，smin表示掉頭車輛到達(dá)掉頭完成點(diǎn)的最小距離，va1(tend)表示tend時刻車輛a1的速度，vb2(tend)表示tend時刻車輛b2的速度，vc2(tend)表示tend時刻車輛c2的速度。
29、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述情況五發(fā)生的約束條件具體為：車輛b1、c1到掉頭車輛a1掉頭位置的距離大于掉頭車輛a1準(zhǔn)備掉頭的位置到掉頭位置的距離，且掉頭車輛a1的速度高于對向車道上車輛b1、c1的速度，具體表達(dá)式如下：
30、
31、其中，lb1(t)表示對向車道的車輛b1到掉頭車輛a1掉頭位置的距離，lc1(t)表示對向車道的車輛c1到掉頭車輛a1掉頭位置的距離，lb1(t0)表示t0時刻對向車道的車輛b1到掉頭位置的距離，表示車輛b1在t0至t時刻行駛的距離，表示車輛c1在t0至t時刻行駛的距離，t0表示掉頭車輛進(jìn)入掉頭區(qū)域的時間，smin表示掉頭車輛到達(dá)掉頭完成點(diǎn)的最小距離，va1(tend)表示tend時刻車輛a1的速度，vb1(tend)表示tend時刻車輛b1的速度，vc1(tend)表示tend時刻車輛c1的速度。
32、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述情況六發(fā)生的約束條件具體為：車輛b2與掉頭車輛a1掉頭位置之間的距離大于掉頭車輛到達(dá)掉頭完成點(diǎn)的最小距離，且車輛b1已經(jīng)經(jīng)過掉頭車輛a1掉頭位置，且掉頭完成時，車輛c2和掉頭車輛a1掉頭位置之間的距離大于設(shè)定距離，且車輛c1已經(jīng)經(jīng)過掉頭車輛a1掉頭位置，具體表達(dá)式如下：
33、lb2(tend)＞smin
34、當(dāng)車輛c1到達(dá)掉頭點(diǎn)s2時，為了防止在車道2發(fā)生碰撞，應(yīng)該在此時讓對向車道的車輛b1先行，以確保掉頭操作的安全性。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述Step2中前車風(fēng)險參數(shù)通過后侵入時間來表示，具體表達(dá)式如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述后車風(fēng)險參數(shù)中包括掉頭后當(dāng)前掉頭車輛尾部與對向車道的后車頭部的縱向距離sx，其具體表達(dá)式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述Step3中的車輛掉頭的具體過程為掉頭車輛A1為頭車，且在車道1上，車輛B1、B2在對向車道2上，車輛C1、C2在對向車道3上，車道1與對向車道2相鄰，掉頭車輛A1，從車道1出發(fā)，沿著對向車道2掉頭，最終到達(dá)對向車道3，其中，掉頭車輛A1從車道1出發(fā)，沿著對向車道2掉頭，包括以下情況：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述情況四發(fā)生的約束條件為：車輛B2、C2到掉頭車輛A1掉頭位置的距離小于掉頭車輛A1準(zhǔn)備掉頭的位置到掉頭位置的距離，且掉頭車輛A
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述情況五發(fā)生的約束條件具體為：車輛B1、C1到掉頭車輛A1掉頭位置的距離大于掉頭車輛A1準(zhǔn)備掉頭的位置到掉頭位置的距離，且掉頭車輛A1的速度高于對向車道上車輛B1、C1的速度，具體表達(dá)式如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述情況六發(fā)生的約束條件具體為：車輛B2與掉頭車輛A1掉頭位置之間的距離大于掉頭車輛到達(dá)掉頭完成點(diǎn)的最小距離，且車輛B1已經(jīng)經(jīng)過掉頭車輛A1掉頭位置，且掉頭完成時，車輛C2和掉頭車輛A1掉頭位置之間的距離大于設(shè)定距離，且車輛C1已經(jīng)經(jīng)過掉頭車輛A1掉頭位置，具體表達(dá)式如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述step2中前車風(fēng)險參數(shù)通過后侵入時間來表示，具體表達(dá)式如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述后車風(fēng)險參數(shù)中包括掉頭后當(dāng)前掉頭車輛尾部與對向車道的后車頭部的縱向距離sx，其具體表達(dá)式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制決策方法，其特征在于：所述step3中的車輛掉頭的具體過程為掉頭車輛a1為頭車，且在車道1上，車輛b1、b2在對向車道2上，車輛c1、c2在對向車道3上，車道1與對向車道2相鄰，掉頭車輛a1，從車道1出發(fā)，沿著對向車道2掉頭，最終到達(dá)對向車道3，其中，掉頭車輛a1從車道1出發(fā)，沿著對向車道2掉頭，包括以下情況：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種路段多車聯(lián)動掉頭的控制...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡立偉，龔麒，周澤禹，陳家樂，楊燦，潘江雄，馬思月，陳琛，劉冰，張瑞杰，侯智，賀雨，
申請(專利權(quán))人：昆明理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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