[发明专利]一种车联网条件下的动态路径规划方法

权利要求书

1.一种基于车联网条件下的动态路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立车联网条件下的目标函数：构建提高舒适性和通行效率的降低加速度和换道时间的目标函数；步骤2：建立换道轨迹模型：结合目标函数采用三次样条法对驾驶员换道轨迹进行预定义；步骤3：确定约束条件：通过最小安全距离、最大加速度阈值、最大车速、横向换道距离确定安全换道约束条件；步骤4：最优换道轨迹模型的获取，数据实时更新能够在前方出现突发状况时及时反馈给决策单元重新进行规划路径，以防止碰撞，使得换道车辆适应周围车辆运动状态变化；

降低加速度和换道时间的目标函数为：

其中τ_t为在时刻t的所需换道时间；为在时刻t得到的综合加速度,τ为换道时间，分别为在时刻t时刻的横向加速度和纵向加速度；为满足人体舒适性侧向加速度

采用三次样条法对驾驶员换道轨迹进行预定义：

其中x_t、y_t分别为汽车在纵向和横向移动的距离，a₀、a₁、a₂、a₃分别为纵向换道时的多项式参数，t为时间；

车辆在换道时的初始状态和结束状态需要满足以下条件：

其中x₀、y₀分别为起始时刻的纵向和横向位移，x_τ、y_τ分别为换道终止时刻的纵向和横向位移，u为纵向车速，τ为总的换道时间，D为纵向换道位移，W为横向换道位移；

根据式(2)、(3)可得含参数换道轨迹表达式：

步骤4中最优换道轨迹模型的获取需要满足：

由公式和公式可得换道边界条件的目标函数：

能够得到最优解：

其中为加速度的最优解，为换道纵向距离最优解，为换道时间最优解；

和最优轨迹：

2.根据权利要求1所述的一种基于车联网条件下的动态路径规划方法，其特征在于:所述步骤3中，设定换道车辆A分别距目标车道前车B、目标车道后车C、原始车道前车D和原始车道后车E之间的最小安全距离MSS(B,A),MSS(C,A),MSS(D,A)和MSS(E,A)的计算公式分别为：

其中v_A,v_B,v_C,v_D,v_E分别为各车的速度，a_A,a_B,a_C,a_D,a_E分别为各车的加速度，t_c为车辆间临界碰撞时刻，t_f为换道终止时刻，τ和λ为积分变量，换道过程中主要受到的约束条件为：

0＜y(t)＜W, (12)

MSS_(B,A)+d₀＜d_(B,A)， (13)

MSS_(C,A)+d₀＜d_(C,A)， (14)

MSS_(D,A)+d₀＜d_(D,A)， (15)

MSS_(E,A)+d₀＜d_(E,A)， (16)

其中，a_x,max、a_y,max分别为车辆在纵向和横向上的加速度阈值，v_x,max为车辆在纵向的速度阈值，d₀为车辆间所要保持的最小安全距离，d_(B,A)、d_(C,A)、d_(D,A)、d_(E,A)分别为A车到B、C、D、E车之间的实际距离。