[发明专利]一种车车通信环境下匝道汇入协同轨迹确定方法及设备

说明书

本发明公开了一种车车通信环境下匝道汇入协同轨迹确定方法及设备，所述方法通过逐个遍历主路车辆，判断匝道车辆是否能顺利汇入某个主路车之前并且不对主路车辆的运行造成超过接受范围的影响，搜索合适的换道间隙并计算相应的匝道车辆与主路车辆运行轨迹；若未搜索到合适换道间隙则匝道车辆停车等待；若搜索到合适换道间隙，则匝道车辆与汇入点后的主路车辆按照计算出的轨迹运行，从而匝道车辆汇入主路。与现有技术相比，本发明能通过计算匝道自动车辆与主路自动车辆协调配合运动轨迹,使得匝道车辆顺利汇入主路并使得主路车流受到影响尽可能小，达到局部的动态最优效果。

技术领域

本发明属于交通信号控制中匝道汇入控制领域，具体涉及一种车车通信环境下匝道汇入协同轨迹确定方法及设备。

背景技术

随着各大城市交通基础建设的大力投入，特别是对快速路建设的热情日益高涨。快速路作为城市道路系统的骨架，承担着城市的主要交通流量，能有效缓解城市交通拥堵，提升城市路网的运行效率及服务水平，具有畅通、快速、舒适、方便的特点。但是随着城市交通量的日益剧增，城市快速路正在失去其快速、高效的作用，处理不好反而成为城市交通系统中的拥堵节点。如何采用有效的控制方法提高快速路系统的使用效率，加强快速路系统的交通管制，恢复其应有的功能，已经成为城市所要解决的交通问题的重中之重。

如果快速路的几何设计合理，入口匝道附近的加速车道一般可以保证驶入加速车道的车辆安全地汇入主线车流，但不能保证驶入车辆在汇入主线的过程中不对主线车流产生挤压或阻滞作用。如果能采取一定形式的汇入控制，则可以减少挤压或阻滞，避免出现主线车辆被迫变换车道的情况。

在传统场景下，匝道车辆通过驾驶员自身判断主路车流量，寻找合适的间隙插入主路车流。但人的观察范围、计算能力、判断精确度有限，常常发生匝道车辆无法汇入主路，或强行汇入主路造成主路车流阻塞的情况。

随着人工智能与车联网的发展，车车协同系统进入人们的视野。车车协同系统是指基于无线通信、传感探测等技术获取车辆信息，进行信息交互和共享，实现车辆之间智能协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标的一种系统。

但现有研究大多是为合流区车辆提供安全预警和换道提示，对面向车车通信环境下自动驾驶车辆协同控制方法研究较少，即使提供了控制方法，也无法定量地提供精确的匝道汇入车辆和主路车流的运行轨迹。

发明内容

发明目的：随着自动驾驶汽车与车联网的发展，本发明目的在于提供了一种车车通信环境下匝道汇入协同轨迹确定方法及设备，通过计算匝道自动车辆与主路自动车辆协调配合运动轨迹,使得匝道车辆顺利汇入主路并使得主路车流受到影响尽可能小。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种车车通信环境下匝道汇入协同轨迹确定方法，包括以下步骤：

(1)将主路上匝道汇入点上游的车辆以从下游到上游的顺序依次编号，从第二辆车开始依次遍历，搜索合适的换道间隙；其中判断每辆车与前车之间的是否存在插入位置的方法包括：

(1.1)设C_i与C_i-1正中间多出一辆以V_i速度行驶的虚拟车辆C_u，使用IDM跟驰模型计算C_i的加速度a_i与虚拟车辆C_u的加速度a_u；其中i为主路上车辆编号；

(1.2)若a_i与a_u均不小于设定的阈值，则继续执行步骤(1.3)，否则认为当前车辆不存在插入位置，进行下一辆车的判断；

(1.3)判断匝道车辆C₀是否能够通过与插入位置的后车进行协同变化速度的方式，达到顺利汇入主路的目的，具体方法为：