[发明专利]适用于车路协同环境下的实时最优车道选择方法有效

专利信息
申请号: 202110770608.2 申请日: 2021-07-08
公开(公告)号: CN113538940B 公开(公告)日: 2022-05-17
发明(设计)人: 钱志奇;戚国华;吕钰新;李赟鹏;罗文奇 申请(专利权)人: 西湾智慧(广东)信息科技有限公司
主分类号: G08G1/09 分类号: G08G1/09;G08G1/01;G06Q10/04;G06N5/04;G06F17/16
代理公司: 南京北辰联和知识产权代理有限公司 32350 代理人: 陆中丹
地址: 528400 广东省中山市翠亨新区香山*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 适用于 协同 环境 实时 最优 车道 选择 方法
【说明书】:

发明公开了一种适用于车路协同环境下的实时最优车道选择方法,具体为:S1利用混合值逻辑函数,将车路协同环境下的交通模型建立为带有状态依赖时滞的网络演化博弈模型,再利用矩阵方法,推导出策略演化方程;S2利用道路数据收集设备,获取各个车道有限时间内的车辆数据;S3将车辆速度视为收益,对车道的选择视为策略,将当前所有车辆的所作决策视为局势;存在信息时滞时,分析不同的局势对该车辆速度的影响,找到使得个体车辆实现最大收益时的策略,进而制定最优响应的策略更新规则;S4利用矩阵方法,构建状态转移矩阵H;并分析特性,判断该交通系统是否稳定,若稳定则求解均横点策略,找到该交通系统收敛的判据,即最佳路径规划。

技术领域

本发明涉及智能交通系统领域,具体涉及一种适用于车路协同环境下的实时最优车道选择方法。

背景技术

传统交通系统中,车辆的随意换道是造成交通拥堵和事故的重要原因。大部分司机只能单纯依赖自身经验和视觉判断来达到变换车道的目的,而这种决策背后存在不可预知的风险,尤其是在交通拥堵时,盲目的变换车道将进一步加剧交通拥堵,甚至引发事故。随着感知和通信技术的发展,车路协同系统为解决上述问题提供了一个有效途径,设计可靠的车道决策方法是使其有效运行的关键。

博弈论为解决含有竞争倾向的问题提供了研究方法和分析手段。车辆间的换道可以被视为一种非合作博弈行为。车道选择过程中的驾驶员被视为博弈中的局中人,通过博弈的过程实现共赢,参与者可以在外界条件的相互约束下结合自身的期望收益做出最优决策。这不但符合了驾驶员追求最大利益的驾驶心理而且使得换道决策更加合理化,因而驾驶员对博弈协作策略的可接受性高,合作意愿强烈,因此非常适合采用博弈论方法来解决车辆最优车道选择问题。在实际交通网络中,车辆之间的拓扑关系对局势的演化有着重要影响,尤其是邻域内车辆的车道选择对彼此的影响更加直接;同时,车辆在接收数据采集设备的信息时会有时滞,从而影响该车辆对邻居车辆车道选择的判断,这类时滞跟局势有着密不可分的关系,这不得不需要考虑状态依赖型时滞对最优车道选择的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种车路协同环境下的车道最优选择方法,用于指导驾驶员做出最优的车道选择,从而在保证交通安全的前提下,提高道路通畅性,缓解交通拥堵,具有十分重大的社会价值和工程意义。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:该适用于车路协同环境下的实时最优车道选择方法,具体包括以下步骤:

S1:利用混合值逻辑函数,将车路协同环境下的交通模型建立为带有状态依赖时滞的网络演化博弈模型,再利用矩阵方法,推导出策略演化方程;

S2:利用道路数据收集设备,获取各个车道有限时间内的历史车辆数据;

S3:将车辆速度视为收益,对车道的选择视为策略,将当前所有车辆的所作决策视为局势;存在信息时滞时,分析不同的局势对该车辆速度的影响,进而找到使得该个体车辆实现最大收益时的策略,进而制定最优响应的策略更新规则;

S4:利用矩阵方法,构建状态转移矩阵H;并分析状态转移矩阵H的特性,判断该交通系统是否稳定,若稳定则求解均横点策略,找到该交通系统收敛的判据,进而得出稳定点,即所寻求的最佳路径规划。

采用上述技术方案,先根据实时交通网络状况进行数学建模;然后根据车主的收益参数选择,借助车路协同技术进行模型数据的采集工作;之后根据车主的收益参数选择,制定策略更新规则;进而判断系统是否稳定,即博弈能否收敛到均衡点,若系统稳定则直接求解均衡点策略,即最优策略;若系统不稳定则通过系统控制器干预参与者策略实现系统稳定,然后求解均衡点策略,最终给出最优车道选择建议;利用数学公式对车路协同环境中交通模型的建模方法得到一个带有状态依赖时滞的网络演化博弈模型来模拟该车路协同交通模型,以解决个体车辆的最优车道选择问题,一方面帮助车主选择科学的最优车道,最大化车主的利益;另一方面保障了全局最优解的存在,从而缓解整体交通拥堵压力,其核心是利用博弈论的思想解决个体车辆与邻域车辆的博弈问题,找出全局最优解实现最优控制。

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