自动驾驶车辆左转优化控制方法及系统

本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及自动驾驶车辆左转优化控制方法及系统。

背景技术：

信号交叉口作为城市路网的重要节点，存在着大量的车辆交互和人车交互现象，频繁的交互作用可能会导致道路拥堵甚至碰撞。随着电子信息和无线通信技术的迅速发展，车联网技术逐渐得到了广泛应用，在网联环境下，个体车辆可以与路侧设施及交叉口中心控制系统实时通信，利用车载终端控制车辆自动驾驶。因此，人们期待网联自动驾驶车辆(connectedandautomatedvehicles(cavs))的兴起能够显著改善交通安全，有效缓解道路拥堵。

在信号交叉口，由于信号灯的控制，各个方向的车辆都按照规定行驶，以避免碰撞。然而，由于道路使用者的多样性以及他们之间的高度交互，智能网联环境下信号交叉口自动驾驶仍然面临着很大的挑战。直行车辆的控制相对简单，并且现有研究已经给出了比较合理的直行优化控制方法，然而左转车辆的优化控制相对比较复杂，亟需研究解决。当左转交通量相对较少时，信号交叉口常采用两相位控制。在绿灯信号相位，直行车辆、左转车辆和行人均有通行权，因此左转车辆可能与对向直行车辆、人行横道上的行人发生冲突。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供的自动驾驶车辆左转优化控制方法及系统，其能减少左转车辆与对向直行车辆及行人的冲突。

一方面，本发明提供的自动驾驶车辆左转优化控制方法，包括：

获取交叉口控制区内各车辆和行人的实时状态信息；所述实时状态信息，包括：实时位置、速度和加速度；所述车辆，包括：左转车辆和对向直行车辆；

根据当前左转车辆和对向各直行车辆的实时状态信息，计算当前左转车辆的避车轨迹集合；

根据当前左转车辆的避车轨迹集合和左转出口方向各行人的实时状态信息，计算当前左转车辆的目标轨迹集合；

从各左转车辆的目标轨迹集合中选取各左转车辆的目标行驶轨迹，控制各左转车辆行驶。

进一步，所述根据当前左转车辆和对向直行车辆的实时状态信息，计算当前左转车辆的避车轨迹集合，具体包括：

根据当前左转车辆和各对向直行车辆的实时状态信息，建立当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹方程，以及对向各直行车辆的轨迹方程；

根据所述轨迹方程，求解当前左转车辆分别行驶至各出口车道时与对向各直行车辆直行时会发生冲突的碰撞点坐标；

以不同出口车道为目标，分别计算当前左转车辆和对应对向直行车辆到各碰撞点的时间差；

根据以不同出口车道为目标，当前左转车辆和对应对向直行车辆到各碰撞点的时间差，确定当前左转车辆的避车轨迹集合。

进一步，所述确定当前左转车辆的避车轨迹集合，具体包括：

判断当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹集合与对向各车道的当前直行车辆的轨迹集合，是否存在避免碰撞的避车轨迹集合；

若当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向任一车道的当前直行车辆的轨迹存在冲突，则当前不存在避车轨迹集合，控制当前左转车辆减速或停止，并判断当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向各车道的后方直行车辆的轨迹，是否存在避免碰撞的避车轨迹的集合；

若当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向任一车道的当前直行车辆的轨迹都不存在冲突，则计算当前左转车辆以各出口车道为目标、针对对向各车道的当前直行车辆的轨迹集合；

取当前左转车辆以各出口车道为目标，针对对向各车道的当前直行车辆的轨迹集合的交集为当前左转车辆避车轨迹集合。

进一步，所述确定当前左转车辆的避车轨迹集合，还包括：

若当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向任一车道的当前直行车辆的轨迹都不存在冲突，但以各出口车道为目标的轨迹集合没有交集；

则判断当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向各车道的后方直行车辆的轨迹，是否存在避免碰撞的避车轨迹的集合。

进一步，所述当前左转车辆的避车轨迹集合和左转出口方向各行人的实时状态信息，计算当前左转车辆的目标轨迹集合，具体包括：

根据当前左转出口方向各行人的实时状态信息，建立左转出口方向各行人的轨迹方程；

以不同出口车道为目标，分别计算当前左转车辆避车轨迹集合中的各避车轨迹和对应左转出口方向各行人到冲突区域的时间差；所述冲突区域为各左转出口对应的人行道；

根据以不同出口车道为目标，当前左转车辆避车轨迹集合中的各避车轨迹和对应左转出口方向各行人到冲突区域的时间差，确定当前左转车辆的目标轨迹集合。

进一步，所述确定当前左转车辆的目标轨迹集合，具体包括：

根据以不同出口车道为目标，当前左转车辆避车轨迹集合中的各避车轨迹和对应左转出口方向各行人到冲突区域的时间差，判断各避车轨迹是否与对应左转出口方向各行人是否存在冲突；

选取与对应左转出口方向各行人不存在冲突的避车轨迹，作为当前左转车辆的目标轨迹，放入目标轨迹集合中。

进一步，所述从各左转车辆的目标轨迹集合中选取各左转车辆的目标行驶轨迹，具体包括：

若当前左转车辆的目标轨迹集合中只有一条目标轨迹，则选取该目标轨迹为当前左转车辆的目标行驶轨迹；

若当前左转车辆的目标轨迹集合中的目标轨迹有多条，则选择行驶距离最短的目标轨迹为当前左转车辆的目标行驶轨迹。

进一步，所述控制各左转车辆行驶，具体包括：

当前左转车辆进入控制区，判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹；

若存在，则判断当前左转车辆是否达到停止线；

若到达，则控制当前左转车辆按照对应目标行驶轨迹驶入车流交汇区并驶离交叉口；

若未到达，则返回判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹。

进一步，所述判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹，之后还包括：

若不存在，判断当前左转车辆是否进入让行区；

若进入，则控制当前左转车辆减速停至停止线，返回判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹；

若未进入，则返回判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹。

另一方面，本发明提供自动驾驶车辆左转优化控制系统，包括：处理器和存储器，所述处理器读取所述存储器中的计算机程序，用于执行以下操作：

获取交叉口控制区内各车辆和行人的实时状态信息；所述实时状态信息，包括：实时位置、速度和加速度；所述车辆，包括：左转车辆和对向直行车辆；

根据当前左转车辆和对向各直行车辆的实时状态信息，计算当前左转车辆的避车轨迹集合；

根据当前左转车辆的避车轨迹集合和左转出口方向各行人的实时状态信息，计算当前左转车辆的目标轨迹集合；

从各左转车辆的目标轨迹集合中选取各左转车辆的目标行驶轨迹，控制各左转车辆行驶。

在本发明中，针对对向各车道的直行车辆，获取左转车辆的避车轨迹集合；针对左转出口方向各行人的实时状态信息，获取左转车辆的目标轨迹集合；然后在目标轨迹集合中选取左转车辆的目标行驶轨迹，并控制左转车辆按照目标行驶轨迹行驶。由此，左转车辆就能够减少与对向直行车辆及行人的冲突。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为车辆左转轨迹示意图；

图2为本发明实施例中信号交叉口布局示意图；

图3为本发明实施例中控制左转车辆行驶的流程示意图；

图4为本发明实施例中求取左转车辆目标轨迹的流程示意图；

图5为本发明实施例中左转车辆与直行车辆避碰示意图；

图6为本发明实施例中左转车辆与行人避碰示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为车辆左转轨迹示意图，在信号交叉口，由于信号灯的控制，各个方向的车辆都按照规定行驶，以避免碰撞。然而，由于道路使用者的多样性以及他们之间的高度交互，在信号交叉口自动驾驶仍然面临很大的挑战。当左转交通量较小时，信号交叉口多采用两相位信号控制，在绿灯相位，直行车辆、左转车辆和行人均有通行权。如图1(a)所示，左转车辆可能与对向直行车辆、人行横道上的行人发生冲突。在双向六车道交叉口的场景下，为避免与其他交通参与者发生冲突，左转车辆有三个出口车道供其选择，而不只是最内侧车道(图1(b))。在前两种情况下，一旦确定了车辆的目的地，行驶路径不会改变，左转车辆与直行车辆之间的潜在冲突点是一个定点。即便是理想的车辆转弯轨迹，但由于驾驶员个体行为的差异和交通流的随机干扰，车辆并没有完全按照该轨迹转弯。据调查，车辆左转的轨迹并不是唯一的，而是根据情况而变化的。如图1(c)所示，当没有其他交通参与者的干扰时，车辆可以直接左转。然而，当有其他交通参与者的干扰时，车辆可能需要选择合适的轨迹以避免与其他车辆相撞，这更符合现实中车辆左转的行驶轨迹。因此，车辆之间的潜在冲突不是固定的点，而是由多个潜在冲突点组成的线，车辆左转的轨迹也是多样化的。

图2所示为信号交叉口布局示意图，本实例为一个双向六车道信号交叉口，交叉口内定义有一个控制区，控制区内的cavs可以进行信息交互。交叉口中心区域定义为车流交汇区，是交通参与者发生潜在碰撞的区域，让行区定义为最小安全制动距离，当cavs进入该区域，但在交叉口找不到合适的转弯轨迹时，cavs需要减速并停在停车线后，以避免影响车流交汇区内的车辆。

为简化研究的复杂程度，假设交叉口为对称的标准交叉口，并假设每辆车都遵循以下假设：

1、所有车辆均为cavs，可与控制区内的车辆共享目的地、速度、位置等车辆行驶信息以及行人位置、速度等信息(无错误或延误)，并且严格服从交叉口中心控制系统的指令；

2、cavs在进入车流交汇区时不会改变路径或速度；

3、左转车辆在开始转弯时不改变指定轨迹。

根据第一个假设，设为时刻时以第i个顺序进入对向j车道的cavs。如图2所示，对向车道上的最外侧车道的cavs为cav1,3(t)。每辆cavs都必须遵从先进先出的排队结构，即各cavs必须按照进入控制区的顺序进入合并区。每个cav对应一组状态：

cavi,j(t)＝{pi,j(t),ci,j(t),ui,j(t),di,j}(1)

公式(1)中，pi,j(t),vi,j(t),ui,j(t)表示在控制区内的每个cavi,j的位置、速度和加/减速度，di,j指每个cavi,j的目的地，左转，直行和右转，cavs一旦进入控制区就确定了它的目的地和轨迹。

为确保车辆的速度及加/减速均在控制区的容许范围内，施加以下限制：

公式(2)中，vmin,vmax分别为每个cavi,j车速的最小值和最大值；ud,max,ua,max分别为每个cavi,j减速度/加速度的最小值和最大值；为cavi,j进入控制区的时间；为cavi,j进入车流交汇区的时间。

对于行人，设为时刻时行人i在人行横道上的累计人数，每个行人对应一组状态：

pedi(t)＝{pi(t),vi,j(t),di}(3)

公式(3)中，pi(t),vi(t)表示每个pedi在人行横道上的位置和速度；di为每个pedi的目的地。

同样，为确保行人过街的速度在给定的容许范围内，施加以下限制：

公式(4)中，vmin,vmax为每个pedi的最小和最大行人过街速度，为pedi进入人行横道的时间，为pedi离开人行横道的时间。

基于第三个假设，当左转车辆进入车流交汇区时，不会直接转弯，而是判断是否有对向车辆车辆左转轨迹如图2所示，左转车辆先直行一段距离(l1)，然后左转(r)，最终行驶离开车流交汇区(l2)。l为交叉口两对向进口道停止线之间的距离，w1为车道的宽度，w2为人行横道的宽度，d为控制区边界距离进口道停止线的距离，ly为让行区的距离。

让行区的长度设定公式如下所示：

公式(5)中，ve(t)表示左转车辆的速度，ud,max为最大减速度。

第二个和第三个假设是指左转车辆在进入车流交汇区之前规划轨迹。如果左转车辆无法通过，则需要在停止线处等待，以避免车辆进入交叉口等待对交通造成的干扰。

基于上述假设，本实施例提供的一种自动驾驶车辆左转优化控制方法，其特征在于，包括：

101、获取交叉口控制区内各车辆和行人的实时状态信息；所述实时状态信息，包括：实时位置、速度和加速度；所述车辆，包括：左转车辆和对向直行车辆；

102、根据当前左转车辆和对向各直行车辆的实时状态信息，计算当前左转车辆的避车轨迹集合；具体地：

1021、根据当前左转车辆和各对向直行车辆的实时状态信息，建立当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹方程，以及对向各直行车辆的轨迹方程；

1022、根据所述轨迹方程，求解当前左转车辆分别行驶至各出口车道时与对向各直行车辆直行时会发生冲突的碰撞点坐标；

1023、以不同出口车道为目标，分别计算当前左转车辆和对应对向直行车辆到各碰撞点的时间差；

1024、根据以不同出口车道为目标，当前左转车辆和对应对向直行车辆到各碰撞点的时间差，确定当前左转车辆的避车轨迹集合；具体地：

10241、判断当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹集合与对向各车道的当前直行车辆的轨迹集合，是否存在避免碰撞的避车轨迹集合；

10242、若当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向任一车道的当前直行车辆的轨迹存在冲突，则当前不存在避车轨迹集合，控制当前左转车辆减速或停止，并判断当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向各车道的后方直行车辆的轨迹，是否存在避免碰撞的避车轨迹的集合；

10243若当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向任一车道的当前直行车辆的轨迹都不存在冲突，则计算当前左转车辆以各出口车道为目标、针对对向各车道的当前直行车辆的轨迹集合；

10244、取当前左转车辆以各出口车道为目标，针对对向各车道的当前直行车辆的轨迹集合的交集为当前左转车辆避车轨迹集合；

10245、若当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向任一车道的当前直行车辆的轨迹都不存在冲突，但以各出口车道为目标的轨迹集合没有交集；则判断当前左转车辆以各出口车道为目标的轨迹与对向各车道的后方直行车辆的轨迹，是否存在避免碰撞的避车轨迹的集合。

103、根据当前左转车辆的避车轨迹集合和左转出口方向各行人的实时状态信息，计算当前左转车辆的目标轨迹集合；具体地：

1031、根据当前左转出口方向各行人的实时状态信息，建立左转出口方向各行人的轨迹方程；

1032、以不同出口车道为目标，分别计算当前左转车辆避车轨迹集合中的各避车轨迹和对应左转出口方向各行人到冲突区域的时间差；所述冲突区域为各左转出口对应的人行道；

1033、根据以不同出口车道为目标，当前左转车辆避车轨迹集合中的各避车轨迹和对应左转出口方向各行人到冲突区域的时间差，确定当前左转车辆的目标轨迹集合；具体地：

10331、根据以不同出口车道为目标，当前左转车辆避车轨迹集合中的各避车轨迹和对应左转出口方向各行人到冲突区域的时间差，判断各避车轨迹是否与对应左转出口方向各行人是否存在冲突；

10332、选取与对应左转出口方向各行人不存在冲突的避车轨迹，作为当前左转车辆的目标轨迹，放入目标轨迹集合中。

104、从各左转车辆的目标轨迹集合中选取各左转车辆的目标行驶轨迹，控制各左转车辆行驶；具体地：

1041、若当前左转车辆的目标轨迹集合中只有一条目标轨迹，则选取该目标轨迹为当前左转车辆的目标行驶轨迹；

1042、若当前左转车辆的目标轨迹集合中的目标轨迹有多条，则选择行驶距离最短的目标轨迹为当前左转车辆的目标行驶轨迹；

1043、当前左转车辆进入控制区，判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹；

1044、若存在，则判断当前左转车辆是否达到停止线；

1045、若到达，则控制当前左转车辆按照对应目标行驶轨迹驶入车流交汇区并驶离交叉口；

1046、若未到达，则返回判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹；

1047、若不存在，判断当前左转车辆是否进入让行区；

1048、若进入，则控制当前左转车辆减速停至停止线，返回判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹；

1049、若未进入，则返回判断当前时刻下当前左转车辆是否存在目标行驶轨迹。

如图3所示，在智能网联环境下，个体车辆可以与道路上其他车辆、路侧基础设施和交叉口中心控制系统实时通信，利用车载终端控制车辆自动驾驶，流程如下：

步骤1：当网联自动驾驶车辆进入控制区时，可获取交叉口控制区范围内所有车辆和行人的实时运行状态信息(位置、速度)，车载终端将信息传递给交叉口中心控制系统，交叉口中心控制系统根据接收到的信息判断是否有可行的轨迹集合。

步骤2：如果有可行的轨迹集合，则实时更新位置、速度等运行状态信息，继续判断左转车辆是否到达停止线。

步骤2.1：如果左转车辆到达了停止线，则可进入车流交汇区，并驶离交叉口。

步骤2.2：如果左转车辆没有到达停止线，则间隔1秒再次进入循环，重新计算和判断。

步骤3：如果没有可行的轨迹集合，则继续判断左转车辆是否进入让行区。

步骤3.1：如果左转车辆进入了让行区，则减速停车至停止线，间隔1秒再次进入循环，重新计算和判断，直至判断找到可行的轨迹则可进入车流交汇区，并驶离交叉口。

步骤3.2：如果左转车辆没有进入让行区，则间隔1秒再次进入循环，重新计算和判断。

如图4所示，判断当前左转车辆是否有目标轨迹集合的具体步骤如下：

步骤1：首先分别判断左转车辆与对向123车道直行车辆避免碰撞的可行轨迹集合1，2，3是否存在。

步骤1.1：如果与对向至少一条车道存在冲突，即轨迹集合1，2，3中至少一个不存在，则没有可行的轨迹集合.

步骤1.2：如果分别与对向123车道判断存在可行的轨迹集合1，2，3，则判断这3个可行的轨迹集合是否存在交集。

步骤1.2.1：如果轨迹集合1，2，3存在交集，则该交集即为与对向直行车辆避碰的可行轨迹集合，记为可行的轨迹集合a。

步骤1.2.2：如果轨迹集合1，2，3不存在交集，则与对向车辆判断不存在可行的轨迹集合，需继续判断对向后方来车直至判断找到可行的轨迹集合。

步骤2：在得到左转车辆与对向直行车辆避碰的可行轨迹集合a的基础上，分析可行轨迹集合a中的每条可行左转轨迹，是否会与当前正在过街的行人存在交通冲突，与行人判断不存在交通冲突的则为最终的可行轨迹集合b，该集合即为最终的车辆左转可行的轨迹集合。

考虑到可能有多个轨迹可供选择，为提高交叉口的通行效率，缩短行程时间，本实施例在目标轨迹集合中取空间长度最短的轨迹作为最优轨迹。

下面将详细介绍左转车辆避车轨迹集合和目标轨迹集合的计算方法。

由于研究实例为标准的双向六车道交叉口，为车辆左转提供了三条出口车道。因此，对于不同的出口通道，情况会有所不同，如图2所示：

1出口车道(最内侧车道)l1＝l2≥0

2出口车道(中侧车道)l1-w1＝l2≥0

3出口车道(最外侧车道)l1-2w1＝l2≥0

其中l1为纵向距离，l2为横向距离。

为了量化车辆之间的冲突，一个流行的衡量方法是post-encroachmenttime(pet)。pet是第一个道路使用者离开冲突区域与第二个道路使用者到达冲突区域之间的时间差。通过转弯半径的范围，基于pet，可以计算出左转车辆与对向车辆到达冲突点的时间差pete,ij。

如图5所示，对于左转车辆与直行车辆碰撞，左转车辆转弯半径为r，可建立车辆轨迹方程，求解碰撞点位置坐标。

图5(a)中，当左转车辆转弯半径较小时，碰撞点发生在车辆直线运行阶段(l2)，此时，碰撞点是确定的，根据车辆位置信息，可以得到车辆到碰撞点p的距离，从而可以计算到碰撞点的时间：

公式(6)中，式中te和tij分别为左转车辆i和对向直行车辆ij到达碰撞点的时间，ve,i(t)和vij(t)分别为左转车辆i和对向直行车辆ij的速度，xe和ye分别为左转车辆i的横坐标和纵坐标，xij和yij分别为对向直行车辆ij的横坐标和纵坐标。

对于图5(b)，左转车辆在转弯过程中与对向车辆发生冲突，可计算到碰撞点的时间：

公式(7)中，式中θ为车辆左转行驶至碰撞点的弧度。

在信号交叉口，直行车辆进入交叉口时比左转车辆更有优先权。基于规则和碰撞预防，左转车辆需要等待直行车辆通过碰撞点，以确保安全。然而，有时直行车辆与左转车辆距离较远。为了避免等待，车辆可以在保证安全阈值时直接左转。判断左转车辆与对向直行车辆避免碰撞的具体方法为：首先判断左转车辆是否能在对向第一辆车之前通过，当左转车辆(第一道路使用者)与对向第一辆车判断pete,ij≥2时，无冲突，即左转车辆可直接通过，当左转车辆(第一道路使用者)与对向第一辆车判断pete,ij<2时，存在冲突，即左转车辆需减速让行；其次判断左转车辆是否能在对向第一辆车和第二辆车之间通过，当左转车辆(第二道路使用者)与对向第一辆车判断pete,ij≥2且左转车辆(第一道路使用者)与对向第二辆车判断pete,ij≥2时，无冲突，即左转车辆可在对向第一辆车和第二辆车之间通过，如果左转车辆与对向至少一辆车判断pete,ij<2时，存在冲突，即左转车辆需减速让行；然后判断左转车辆是否能在对向第二辆车和第三辆车之间通过，以此类推。上述判断逻辑限制条件为左转车辆车速大于0。

对于左转车辆和对向直行车辆，为了保证两者的安全，pete,ij要求其在安全范围内(pete,ij≥2)。因此，有必要对左转车辆的转弯半径r进行限制，以保证车辆的安全。以直行车辆为第一道路使用者为例，不同出口车道的公式为：

对于1出口车道：

对于2出口车道：

对于3出口车道：

上述公式中ve(t)为左转车辆的行驶速度，vij(t)为对向直行车的行驶速度。

需要注意的是，对向三个进口均有直行车辆进入交叉口，对应坐标分别为(进口1)，(进口2)和(进口3)。由上述公式可分别计算得到左转车辆为避免与路口三个进口直行车辆发生冲突的转弯半径集合，即可得到相应的避车集合。

在某些情况下，车辆无法找到避免与对向直行车冲突的可行轨迹集合(pete,ij<2)，因此，车辆需要减速以避免冲突，不同出口车道的公式如下：

对于1出口车道：

对于2出口车道：

对于3出口车道：

上述公式中，ud为左转车辆减速度，v为左转车辆与对向直行车辆减速避碰判断后得到的可行速度。

当车流量和人流量较大时，左转车辆可能长时间找不到合适的路径。因此，为了避免车辆没有合适路径进入车流交汇区，车辆需要减速停在停止线后，等待合适的轨迹通行。不同出口车道的公式如下：

对于1出口车道：

对于2出口车道：

对于3出口车道：

上述公式中ua为左转车辆加速度，v为左转车辆与对向直行车辆判断后启动的可行速度。

左转车辆的目标轨迹集合计算方法：

图6所示为左转车辆与行人避碰示意图，对于人行横道上的行人，中国和发达国家对于车辆给行人让路的规定略有不同。在发达国家，如美国，行人过马路后车辆才能通行。在中国的相关交通安全法规中，车辆需要礼让行人，但是，为了保证行人的安全，提高交通效率，车辆可以找到一个安全的空隙过马路，而不是等待行人完全过完斑马线再通过。

为了量化行人-车辆冲突，流行的方法是lane-basedpost-encroachmenttime(lpet)。lpet是第一个道路使用者离开潜在被占用的冲突区(满车道被视为冲突区)到第二个道路使用者到达冲突区之间的时间差。如图5所示，对于行人i，将其离开冲突区域的时间和车辆到达冲突区域的时间分别记录为ti和tv。

lpete,i＝tv-ti(17)

判断左转车辆与对向直行车辆避免碰撞的具体方法为：以冲突点上方行人为例，首先判断左转车辆能否在离冲突点最近的行人之前通过，当左转车辆(道路第一使用者)与离冲突点最近的行人判断lpete,i≥3.0时，无冲突，即左转车辆可直接通过，当左转车辆(道路第一使用者)与离冲突点最近的行人判断lpete,i<3时，存在冲突，即左转车辆需减速让行；其次判断左转车辆是否能在离冲突点最近的行人和离冲突点第二近的行人之间通过，当左转车辆(第二道路使用者)与离冲突点最近的行人判断lpete,i≥3.0且左转车辆(第一道路使用者)与离冲突点第二近的行人判断lpete,i≥3.0时，无冲突，即左转车辆可在离冲突点最近的行人和离冲突点第二近的行人之间通过，如果左转车辆与其中至少一个行人判断lpete,i<3时，存在冲突，即左转车辆需减速让行；然后判断左转车辆是否能在离冲突点第二近的行人和离冲突点第三近的行人之间通过，以此类推。同理，冲突点下方的行人也是按照上述相同逻辑进行判断，但需注意的是，判断的过程是将冲突点上方和下方行人同时进行判断，只有当判断冲突点上方行人和下方行人同时满足约束条件时，左转车辆才能安全通过。同样上述判断逻辑限制条件为左转车辆车速大于0。

对于1出口车道：

对于2出口车道：

对于3出口车道：

上述公式中vpi(t)为行人i过马路的速度。

同样，在某些情况下，车辆也无法找到合适的轨迹避免与行人发生冲突(lpete,i<3)。因此，车辆需要减速以避免与行人发生冲突。不同出口车道的公式如下：

对于1出口车道：

对于2出口车道：

对于3出口车道：

上述公式中v为左转车辆与行人避碰的可行速度。

当行人流量较大时，左转车辆可能长时间找不到合适的路径。因此，为了避免车辆没有合适轨迹进入合并区，车辆需要减速停在停车线后，等待合适的轨迹通行。不同出口车道的公式如下：

对于1出口车道：

对于2出口车道：

对于3出口车道：

上述公式中v为左转车辆与行人判断后启动的可行速度。

现有研究大多采用固定轨迹分析左转车辆，但实际情况是，在双向多车道交叉口的场景下，为避免与其他交通参与者发生冲突，左转车辆有多个出口车道供其选择，而不仅仅是选择最内侧车道，并且其行驶轨迹也是多样化的。本实施例所述的方法考虑左转车辆有多个出口车道和多条轨迹进行优化控制，符合实际情况，并且能够有效地提高交通效率，避免拥堵，在车联网不断发展的趋势下具有很强的实用性。

进一步地，本发明还提供自动驾驶车辆左转优化控制系统。至少包括处理器和存储器，还可以根据实际需要进一步包括通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口。其中，存储器、通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口均与该处理器连接。前已述及，节点设备中的存储器可以是静态随机存取存储器(sram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、可编程只读存储器(prom)、只读存储器(rom)、磁存储器、快闪存储器等，处理器可以是中央处理器(cpu)、图形处理器(gpu)、现场可编程逻辑门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、数字信号处理(dsp)芯片等。其它通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件等均可以采用现有智能手机中的通用部件实现，在此就不具体说明了。

另一方面，在接收节点计算能力信息的节点设备中，处理器读取存储器中的计算机程序，用于执行以下操作：

获取交叉口控制区内各车辆和行人的实时状态信息；所述实时状态信息，包括：实时位置、速度和加速度；所述车辆，包括：左转车辆和对向直行车辆；

根据当前左转车辆和对向各直行车辆的实时状态信息，计算当前左转车辆的避车轨迹集合；

根据当前左转车辆的避车轨迹集合和左转出口方向各行人的实时状态信息，计算当前左转车辆的目标轨迹集合；

从各左转车辆的目标轨迹集合中选取各左转车辆的目标行驶轨迹，控制各左转车辆行驶。

本实施例所述的系统与方法能够达到相同的作用，在此就不再赘述。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。