[发明专利]一种车路协同环境下非信控交叉路口控制方法

说明书

本发明属于车联网和智能交通领域，涉及一种车路协同环境下非信控交叉路口控制方法。本发明中解决由网络往返延迟和交叉路口管理器处理时间不确定性而引起的交通事故问题，在非信控交叉路口管理方法中，智能网联汽车行为将是确定性的，并且IM的调度也是安全的。对于未知的RTD，本发明避免考虑额外的安全缓冲区，因此可以实现更高的吞吐量。本发明考虑了控制器的参数，使CAV的行为更加精确。鉴于一些突发紧急状况，本发明所提出的紧急故障模型以及紧急故障恢复机制，提高了系统的安全性。实验结果表明，与传统技术相比，本方法可以将位置不确定性降低15％，并使吞吐量提高多达36％，可减少发生在交叉路口的故障及拥堵现象。

技术领域

本发明属于车联网和智能交通领域，涉及一种车路协同环境下非信控交叉路口控制方法。

背景技术

随着车辆定位技术、信息传输技术以及车载传感器的研究与使用，以车车通信、车路通信、人车通信为主的人—车—路一体化的车联网技术不断向前发展，为实现大范围、高效率安全化的城市交通系统提供了全新的平台和机遇。

在智能网联环境下，智能网联汽车在经过设有信号灯的交叉口时，用于消除车车冲突的红绿灯信号在一定程度上会干扰车辆的通行，而且智能网联汽车可以使用车车通信、车路通信等技术实现信息交互，在交叉口不需要信号灯的指引就可以按照一定的策略实现交互协调通行。近年来自动驾驶、边缘技术、5G通信等技术蓬勃发展，衍生了许多交叉路口的管理方式，如下：一种基于查询的交叉口管理方法(AIM)；一种基于为每个智能网联汽车(CAV)分配目标速度的交叉口管理方法(VT-IM)。基本原理是当CAV接近交叉路口时，它会与交叉路口管理器(Intersection Management,IM)(由路侧单元和数据中心构成)共享其状态和预期方向，并且IM会检查其他CAV的状态并为其分配目标速度/参考轨迹。但是实际上，在CAV向IM发送请求到它收到响应之间，存在未知的延迟，即往返延迟(Round-TripDelay,RTD)，而目前交叉口的管理方法都没有考虑往返延迟RTD，于是，当CAV将开始跟踪目标速度/参考轨迹时，这会比IM预期的时间晚，结果可能会发生不可预估的事故。所以，本发明不同以往的交叉路口管理方法，提出了一种在车路协同环境下，考虑了网络延迟、IM的计算时间、CAV的物理行为(包括CAV的加减速能力和控制器参数)和紧急故障处理及恢复机制的非信控交叉路口管理的新方法，以期解决上述问题，提高交通系统的安全性。

发明内容

在本发明中，所要解决的问题是由网络往返延迟(RTD)和IM处理时间不确定性而引起的交通事故问题。所以我们提出了一种非信控交叉路口控制的时间感知方法，将使CAV的行为具有确定性。

本发明为解决上述问题的技术方案：

一种车路协同环境下非信控交叉路口控制方法，步骤如下：

一、建立交叉路口管理器(IM)与智能网联汽车(CAV)的通信机制：

设立以路侧单元(RSU)和数据中心构成的交叉路口管理器(IM)，具体功能是由RSU与CAV以建立车路之间的通信的机制，由数据中心对信息进行处理、计算以对CAV的行为进行规划和调度。

二、对CAV和IM的行为进行管理：

2.1所有CAV在到达时钟同步线(如附图1中IM基于FCFS调度策略的交叉路口场景图)以前都要与IM进行通信，其使用时间戳和同步的方法来确保IM和CAV都具有相同的时间概念。特别地，IM还将设置固定的开始时间，以跟踪每个CAV的目标速度/参考轨迹，对CAV进行合理的调度。

2.2当CAV到时钟同步线后，CAV将继续以其初始速度前行，直到收到IM的响应或到达第一条安全线为止。

2.3当CAV到达指定的通信传输线时，它捕获时间并将其ID、位置、速度、最大加减速率、目标车道和捕获的时间戳发送到交叉管理器IM。发送请求后，CAV将继续以其初始速度前行，直到收到IM的响应或到达第二条安全线。