[发明专利]一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法

说明书

本发明公开了一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法，属于交通信息工程及控制领域，涉及城市道路针对自动驾驶车辆的交通管控技术，使自动驾驶车辆在交叉口前任意进口道都能“左直右”通行。在自动驾驶下的交叉口，建立直角坐标系，将交叉口内部空间划分为若干方格，确定各方格的坐标范围。输入车辆的计划到达时刻及目标车道。在坐标系中确定车辆在交叉口内部的行驶路径方程，结合方格坐标计算出路径驶过的方格，计算各方格被占据的时间；根据总延误最小的目标函数，优化并获得每辆车进入交叉口的最佳时刻。本发明方法使自动驾驶车辆能在交叉口进口道处选择任一车道行驶，并以总延误最小的方式通过交叉口，无需变换车道，提高交通流便捷性。

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及城市道路针对自动驾驶车辆的交通管控技术领域，更具体地说，涉及一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法。

背景技术

自动驾驶已成为智能交通发展的趋势，2018年3月，上海发放自动驾驶道路测试用车牌，标志着我国自动驾驶车辆从封闭园区正式走上实际城市道路。在自动驾驶环境下，通过车辆与车辆、车辆与路侧智能单元的实时通信，能实现车辆间相互配合、相互穿插地通过交叉口，从而突破现有交叉口信号控制方式，也不再需要红绿灯控制。

另一方面，城市道路平面交叉口能实现交通流左转、直行和右转的路径选择功能。然而，由于受现有信号控制方式的约束，车辆在交叉口进口道前需按车道功能行驶，左转车道只能左转，直行车道只能直行，右转车道亦然，经常出现车辆在进口道前车道选择错误或无换道空间，导致车辆需绕行或需强制换道，影响出行效率和交通安全。

因此，本发明提出一种交叉口自由转向车道的设置方法，能实现在自动驾驶环境下，交叉口进口道前所有车道都能“左直右”通行，即实现车道自由转向功能，如图2所示。以所有车辆的总延误最小为目标，将交叉口内部空间离散化，使用路径确定、路径-方格对应与时间分配、最优通过时刻优化等步骤实现自由转向车道功能。

经对现有技术的文献检索发现，已有针对“自动驾驶交叉口”的文献，主要研究自动驾驶环境下交叉口的交通管控方法，且都基于现有的交叉口进口道分车道功能控制，暂无交叉口自由转向车道设置的相关研究文献。

发明内容

技术问题：针对交叉口进口道前分车道功能会引起的出行效率和交通安全问题，本发明基于自动驾驶场景，提供一种交叉口自由转向车道的设置方法，使车辆能在交叉口前任意进口道都能“左直右”通行，提高交通流的便捷性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种自动驾驶下交叉口自由转向车道设置方法，包括如下步骤：

步骤1：确定交叉口车道数并对其编号，将交叉口内部空间离散化，划分为若干小方格并将方格编号，按车道宽度是方格边长的整数倍确定方格的边长，建立直角坐标系，确定各方格的坐标范围。输入车辆到达停车线的计划到达时刻、所在车道编号、转弯方向；

步骤2：在直角坐标系中确定车辆在交叉口内部行驶路径的方程，并结合方格坐标确定路径驶过的方格；

步骤3：确定每个方格被占据的时间方程；

步骤4：根据安全车辆时距约束和总延误最小的目标函数，优化获得每辆车驶离停车线的最佳时刻。

本发明中，步骤1包括如下步骤：