一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法及装置

1.本发明涉及到智慧交通领域，具体涉及一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法及装置。


背景技术：

2.目前，已有越来越多的汽车具有高级辅助驾驶系统及网联功能，网联自动车具有自身的辅助传感器、先进的控制器和执行器，包括视频、微波、毫米波和激光雷达等，能够在一定情况下实现车辆的自适应辅助驾驶，并且可以通过车辆、路边基础设施和云平台进行实时通信，能实时的获取周围车辆的信息数据，实现数据共享，提高交通系统的安全性、效率、舒适性和便利性。
3.快速路中车辆行驶速度快，且路面道路封闭，车道的通行能力大。在快速路中，一旦出现车辆事故或道路封闭，容易出现交通瓶颈导致交通拥堵，从而造成资源的浪费。目前的研究，大多是针对快速路的上下匝道及隧道路口等固定性瓶颈。在现有技术中，通过计算流量速率变化值，通过广播发布和信号灯对车流进行分流，但是该方法并未对对网联自动车的运动状态进行控制；或。采用事件触发切换控制机制，对上匝道汇流区网联自动车进行控制，在保证安全的同时提高了通行效率。以上研究主要针对于周期性的瓶颈进行控制调节，并未考虑车辆事故等突发性的瓶颈。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法及装置，以解决现有技术的至少一个缺陷。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法，包括：
6.确定观测区域，所述观测区域包括以快速路瓶颈处为起点向上游依次选择的第一区域和第二区域；
7.获取网联自动车所处区域；
8.根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，以完成对所述网联自动车的换道控制，其中，不同的观测区域对应不同的换道行为。
9.可选地，所述获取网联自动车所处区域，包括：
10.利用路侧感知设备感知网联自动车所处区域。
11.可选地，所述根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，包括：
12.当所述网联自动车处于所述第一区域时，以第一换道算法确定所述网联自动车的换道行为；
13.当所述网联自动车处于所述第二区域时，以第二换道算法确定所述网联自动车的换道行为。
14.可选地，所述第一换道算法，包括：
15.根据所述第一区域中每条车道的长度以及所述第一区域中每条车道的车辆数计算每条车道的车辆密集度；
16.根据所述每条车道的车辆密集度以及每条车道的最大车辆密集度计算每条车道的剩余通行能力；
17.判断网联自动车所处车道，并基于所述网联自动车所处车道以确定目标车道；
18.计算第一安全换道距离，包括当前车辆与前车的安全换道距离以及当前车辆与后车的安全换道距离；
19.基于所述第一安全换道距离确定满足换道条件的网联自动车；
20.当所述目标车道的剩余通行能力优于当前车道的剩余通行能力，则将换道指令发送至满足换道条件的网联自动车，以使其完成换道行为。
21.可选地，所述第二换道算法包括：
22.计算当前车辆与目标车道前车的第二安全换道距离；
23.当所述第二安全换道距离大于零，则将换道指令发送至当前车辆，以使其完成换道行为。可选地，当前车辆与前车的安全换道距离d
l
：
24.d
l
＝s
l-se+l+g
min
25.当前车辆与后车的安全换道距离df：
26.df＝s
e-sf+l+g
min
27.其中
[0028][0029]vl
、ve、vf分别为目标车道前车车速、换道车辆车速、目标车道后车车速，b
max
为车辆的最大减速度，g
min
为安全跟车距离，l为第一区域中每条车道的长度。
[0030]
可选地，所述当前车辆与目标车道前车的第二安全换道距离gap为
[0031][0032]vl
、ve分别为目标车道前车车速、换道车辆车速；b
max
为车辆的最大减速度，l
ev
为车辆的车身长度。
[0033]
可选地，每条车道的车辆密集度k为；
[0034][0035]
l为第一区域中每条车道的长度，n第一区域中每条车道的车辆数。
[0036]
可选地，剩余通行能力r(k)为：
[0037]
r(k)＝num
max
(k)-num(k)
[0038]
k为车道数，num(k)为第一区域中车道k的车辆密集度，num
max
(k)为第一区域中车道k的最大车辆密集度。
[0039]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制装置，包括：
[0040]
区域确定模块，用于确定观测区域，所述观测区域包括以快速路瓶颈处为起点向上游依次选择的第一区域和第二区域；
[0041]
位置获取模块，用于获取网联自动车所处区域；
[0042]
换道控制模块，用于根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，以完成对所述网联自动车的换道控制，其中，不同的观测区域对应不同的换道行为。
[0043]
如上所述，本发明的一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法及装置，具有以下有益效果：
[0044]
本发明的一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法，包括：确定观测区域，所述观测区域包括以快速路瓶颈处为起点向上游依次选择的第一区域和第二区域；获取网联自动车所处区域；根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，以完成对所述网联自动车的换道控制，其中，不同的观测区域对应不同的换道行为。本发明提出的网联自动车控制方法，综合考虑了感知区的所有车辆信息，为网联自动车的换道效率提供了数据基础；本发明通过控制不同区域网联自动车的换道控制算法，根据每辆网联自动车的状态采用不同的换道算法，既能保证换道安全，又能弱化瓶颈的影响。
附图说明
[0045]
图1为本发明一实施例一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制方法的流程图；
[0046]
图2为本发明一实施例事件示意图；
[0047]
图3为本发明一实施例一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0048]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0050]
如图1所示，本技术实施例提供一种快速路突发瓶颈场景下网联自动车控制方法，包括如下步骤：
[0051]
s100确定观测区域，所述观测区域包括以快速路瓶颈处为起点向上游依次选择的第一区域和第二区域；
[0052]
s200获取网联自动车所处区域；
[0053]
s300根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，以完成对所述网联自动车的换道控制，其中，不同的观测区域对应不同的换道行为。
[0054]
本发明提出的网联自动车控制方法，综合考虑了感知区的所有车辆信息，为网联自动车的换道效率提供了数据基础；本发明通过控制不同区域网联自动车的换道控制算法，根据每辆网联自动车的状态采用不同的换道算法，既能保证换道安全，又能弱化瓶颈的
影响。
[0055]
在步骤s100中，以快速路瓶颈处为起点向上游依次选择两段区域分别为第一区域和第二区域，如图2所示。第二区域主要考虑目标车道前车的影响，目标车道后车在换道车辆换道时会选择避让。
[0056]
在步骤s200中，获取网联自动车所处区域；即获取网联自动车处于第一区域还是第二区域；具体地，在获取网联自动车所处区域时，利用路侧感知设备感知网联自动车所处区域，即通过路侧感知设备感知网联自动车处于第一区域还是第二区域，在获取网联自动车所处区域时，可以每隔0.1秒-0.8秒感知网联自动车所处区域。需要说明的是，在感知网联自动车所处区域时，还可以对车道从右至左依次编号，若包括三条车道，则车道编号从右至左依次为1、2、3。将发生交通拥堵的车道标记为kb。
[0057]
在步骤s300中，根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，以完成对所述网联自动车的换道控制，其中，不同的观测区域对应不同的换道行为。
[0058]
具体地，当所述网联自动车处于所述第一区域时，以第一换道算法确定所述网联自动车的换道行为；当所述网联自动车处于所述第二区域时，以第二换道算法确定所述网联自动车的换道行为。
[0059]
在一实施例中，所述第一换道算法，包括：
[0060]
s301根据所述第一区域中每条车道的长度以及所述第一区域中每条车道的车辆数计算每条车道的车辆密集度k；
[0061][0062]
l为第一区域中每条车道的长度，n第一区域中每条车道的车辆数。需要说明的是，为使得车流密集度具有可比性，车流集密度按照单车道来定义，单位km每车道。
[0063]
s302根据所述每条车道的车辆密集度以及每条车道的最大车辆密集度计算每条车道的剩余通行能力r(k)；
[0064]
r(k)＝num
max
(k)-num(k)
[0065]
k为车道数，num(k)为第一区域中车道k的车辆密集度，num
max
(k)为第一区域中车道k的最大车辆密集度。
[0066]
s303判断网联自动车所处车道，并基于所述网联自动车所处车道以确定目标车道；
[0067]
具体地，判断网联自动车所处车道，如果k＝kb,则目标车道为k+1和k-1，如果k》kb,则最目标车道为k+1，如果k《kb,则目标车道为k-1，如果目标车道k《0或k》n，则转到步骤s200；
[0068]
若车道数为3，判断第一区域的网联自动车所处的车道，如果网联自动车处于车道1，则目标车道为2，如果网联自动车所处车道为2，则目标车道为3，如果网联自动车所处车道为3，则不进行换道；
[0069]
s304计算第一安全换道距离，包括当前车辆与前车的安全换道距离以及当前车辆与后车的安全换道距离；
[0070]
当前车辆与前车的安全换道距离d
l
：
[0071]dl
＝s
l-se+l+g
min
[0072]
当前车辆与后车的安全换道距离df：
[0073]df
＝s
e-sf+l+g
min
[0074]
其中
[0075][0076]vl
、ve、vf分别为目标车道前车车速、换道车辆车速、目标车道后车车速，b
max
为车辆的最大减速度，g
min
为安全跟车距离，l为第一区域中每条车道的长度。
[0077]
s305基于所述第一安全换道距离确定满足换道条件的网联自动车；
[0078]
其中，换道条件为df＞0,d
l
＞0，将满足df＞0,d
l
＞0的网联自动车添加到目标车道的变化列表中。
[0079]
s306当所述目标车道的剩余通行能力优于当前车道的剩余通行能力，则将换道指令发送至满足换道条件的网联自动车，以使其完成换道行为。
[0080]
在一实施例中，所述第二换道算法包括：
[0081]
s401计算当前车辆与目标车道前车的第二安全换道距离；
[0082]
所述当前车辆与目标车道前车的第二安全换道距离gap为
[0083][0084]vl
、ve分别为目标车道前车车速、换道车辆车速；b
max
为车辆的最大减速度；l
ev
为车辆的车身长度。
[0085]
s402当所述第二安全换道距离大于零，则将换道指令发送至当前车辆，以使其完成换道行为。
[0086]
如果gap＞0，则满足换道的需求，但是当gap＜0时，则不可进行换道，需要进行速度的调整，此时目标车道前车车速在安全跟驰距离下提升，换道车辆车速在安全跟驰距离下减少：
[0087][0088]vl
(t)、v
l
(t-1)分别代表t时刻目标车道前车车速、t-1时刻目标车道前车车速；a
max
代表车辆的最大加速度；ve(t)、ve(t-1)代表t时刻换道车辆的车速、t-1时刻换道车辆的车速；t
start
代表换道开始的时间。
[0089]
当车辆车道为1且与前方发生故障的网联自动车距离小于安全跟驰距离时，必须进行强制换道。
[0090]
如图3所示，本技术实施例提供一种快速路突发瓶颈区网联自动车控制装置，包括：
[0091]
区域确定模块300，用于确定观测区域，所述观测区域包括以快速路瓶颈处为起点向上游依次选择的第一区域和第二区域；
[0092]
位置获取模块301，用于获取网联自动车所处区域；
[0093]
换道控制模块302，用于根据所述网联自动车所处区域确定所述网联自动车的换道行为，以完成对所述网联自动车的换道控制，其中，不同的观测区域对应不同的换道行为。
[0094]
上述装置与方法具体实施方式大致相同，在此不再赘述。
[0095]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0096]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0097]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0098]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0099]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0100]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0101]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁
碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom,read-only memory)、随机存取存储器((ram,random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0102]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。