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专利号: 2019106034127
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、LV产生换道意图;

步骤二、判断是否满足换道博弈开始条件:如果是,则进入步骤三;若否,则判断LV是否满足换道条件:若是,则进入步骤九,若否,则等待下次产生换道意图,然后进入步骤一;

步骤三、LV构建动态博弈模型并计算两车收益;

步骤四、求出LV应选择的最优策略;

步骤五、判断是否满足换道博弈终止条件:若是,则进入步骤十,若否,则进入步骤六;

步骤六、LV开启转向灯并试探性横向偏移;

步骤七、LV选择换道加速度;

步骤八、判断RV是否选择避让:若否,则返回步骤三;若是,则进入步骤九;

步骤九、LV开始换道,直至换道结束;

步骤十、LV在原车道继续跟驰,本次换道意图结束。

2.根据权利要求1所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:所述换道博弈开始条件包括:LV与PV保持安全距离且LV与PV的冲突时间差不超过设定的阈值,其中:(1)LV与PV的安全距离采用如下公式计算:式中,Gl为换道车辆LV与当前车道前车PV的安全距离,xl(t)为t时刻换道车辆LV位置,xp(t)为t时刻当前车道前车PV位置,lp为当前车道前车PV 的车身长度,bl为LV的最大减速度,τl为LV的反应时间,vl(t)为t时刻LV的速度,vp(t)为t时刻PV的速度;

(2)LV与PV的冲突时间差的计算方法为:

1)按如下公式计算LV从换道起点到达潜在冲突点过程中行驶的距离:其中,Ll为LV从当前位置换道至潜在冲突点的行驶距离;

2)按如下公式计算RV从当前位置行驶到潜在冲突点的距离:Lr=xc+d

其中,Lr表示RV从当前位置到潜在冲突点的行驶距离,xc表示换道车辆左前角点距离潜在冲突点的纵向距离,d表示LV与RV在纵向上的车头间距;

3)

其中:vr(t)和vl(t)分别表示RV和LV当前t时刻的速度。

3.根据权利要求2所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:所述潜在冲突点的位置采用如下方法确定:(1)计算潜在冲突点的纵坐标yc:

yc=ye-wcar

其中,ye为换道轨迹曲线终点的纵坐标,wcar表示车辆宽度;

(2)建立换道轨迹方程:

其中,x和y为车辆LV车头左端的横向和纵向位置,xe和ye分别为换道轨迹终点的横向和纵向坐标;

(3)将yc的值带入换道轨迹曲线方程即可求解出潜在冲突点的横坐标xc,最后获得潜在冲突点的位置(xc,yc)。

4.根据权利要求2所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:所述换道博弈终止条件包括:自动驾驶换道车辆LV博弈步数达到设定的步数时或者在换道过程中当自动驾驶车辆LV与当前车道前车PV的跟驰距离不满足安全距离时。

5.根据权利要求1所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:步骤三所述构建动态博弈模型并计算两车收益的方法为:先计算LV和RV在四种策略组合下分别对应的车辆加速度,然后通过加速度确定LV和RV分别在四种策略组合下的总收益值。

6.根据权利要求5所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:计算LV和RV在四种策略组合下分别对应的车辆加速度的方法为:(1)计算LV选择换道策略下的加速度:

其中, 代表LV在换道策略下的加速度,hf(t)代表t时刻LV与FV的车头时距,hr(t)代表t时刻LV与RV的车头时距, 代表t时刻驾驶员期望的FV与LV的车头时距, 代表t时刻驾驶员期望的RV与LV的车头时距,k表示换道车辆在总加速度中对目标车道前车的考虑程度,a1,b1,c1,a2,b2,c2是参数;

(2)计算LV选择不换道策略下的加速度:其中, 表示不换道策略下LV将要选择的加速度, 是LV车辆相对车辆PV的纵向安全速度,按如下公式计算:其中,bp和bl是车辆PV和LV各自的最大刹车加速度,xl(t)是t时刻换道车辆LV的纵向位置,xp(t)是t时刻前车PV的纵向位置,τ是反应时间;

(3)计算RV选择避让策略下的加速度:

式中, 表示RV的避让加速度,Lr表示RV与潜在冲突点的距离,vr(t)表示RV车辆在t时刻的速度, 表示RV车辆到达潜在冲突点的速度,按如下公式计算:式中, 表示RV预期避让速度;

(4)计算RV选择不避让策略下的加速度:其中, 表示RV不避让策略下的加速度, 是RV车辆相对车辆FV的纵向安全速度,按如下公式计算:式中,br和bf是车辆RV和FV各自的最大刹车加速度,xr(t)是t时刻换道车辆RV的纵向位置,xf(t)是t时刻前车FV的纵向位置。

7.根据权利要求6所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:计算LV和RV分别在四种策略组合下的总收益值的方法为:(1)计算速度收益:

1)LV在不换道策略下的速度收益:

其中, 表示LV在不换道策略下的速度收益,vp(t)表示PV在t时刻的速度,vl(t)表示LV在t时刻的速度;

2)LV在换道策略下的速度收益:

其中, 表示LV在换道策略下的速度收益,vf(t)表示FV在t时刻的速度,vl(t)表示LV在t时刻的速度;

3)RV在避让策略下的速度收益:

其中, 表示RV避让策略下的速度收益, 表示RV的预期避让速度,按如下公式计算:其中,Tl表示LV从当前位置执行换道到达潜在冲突点的行驶时间;

4)RV在不避让策略下的速度收益:

其中, 表示RV不避让策略下的速度收益,vf(t)和vr(t)分别目标车道前车FV与RV的速度;

(2)计算舒适性收益:

1)LV的舒适性收益:

其中, 表示LV的舒适性收益,al(t-λ)表示上一步长LV的加速度;

2)RV的舒适性收益:

其中, 表示RV的舒适性收益,ar(t-λ)表示上一步长RV的加速度;

(3)计算安全收益:

1)LV在选择换道策略时的安全收益:

其中, 表示在LV在选择换道策略时的安全收益,ΔT表示目标车道后车RV与换道车辆LV的冲突时间差,TM表示安全临界点;

2)LV在选择不换道策略时的安全收益:

其中, 表示LV在选择不换道策略时的安全收益;

3)LV换道时,RV选择不避让策略的安全收益:其中, 表示LV换道时,RV选择不避让策略的安全收益;

4)LV换道时,RV选择避让策略的安全收益:其中, 表示LV换道时,RV选择避让策略的安全收益;

5)RV在LV不换道时的安全收益:

其中, 表示RV在LV不换道时的安全收益;

(4)计算总收益值:

1)计算LV的总收益:

其中, 表示LV的速度收益, 表示LV的安全收益, 表示LV的舒适性收益,α1,β1,γ1分别表示LV三个收益的之间权重参数,f(*)表示对各收益归一化的函数;

2)计算RV的总收益:

其中, 表示RV的速度收益, 表示RV的安全收益, 表示RV的舒适性收益,α2,β2,γ2分别表示RV三个收益的之间权重参数,δ表示人类驾驶车辆RV的收益随机数。

8.根据权利要求1所述的一种混合驾驶环境下自动驾驶换道决策模型建立方法,其特征在于:采用逆向归纳法求出LV应选择的最优策略。