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专利号: 2022109385273
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种网联环境下信号交叉口车辆右转的安全转角控制方法,所述网联环境为道路上所有车辆均是网联自动驾驶车辆;所述信号交叉口设置有四相位的交通信号灯,用于控制四个方向上车道的车流量,四个方向上车道通过机非分隔线划分为机动车道和非机动车道,且四个方向上的机动车道通过中央分隔带划分为进口道和出口道;相邻方向之间机动车道的右转弯口外侧设置有右转警示区;假设网联车辆car在当前第j个进口道的停车线上,并按顺时针方向对其余进口道依次编号为j‑1、j‑2与j+1;令与所述当前第j个进口道相邻的出口道序号为i,并按顺时针方向对其余出口道依次编号为i‑1、i‑2与i+1;令所述当前第j个进口道上的右转车道数量为 且 在第T个信号周期的第λ信号相位中,第i+1个出口道用于承载第j个进口道的右转车流量的车道数 且 其特征在于,所述转角控制方法包括以下步骤:步骤1,以信号交叉口的中心点为原点O,以分隔第i+1个出口道与第j+1个进口道的中央分隔带的中心线为Xi+1轴,且所述第i+1个出口道的车辆行驶方向为Xi+1轴正方向,以分隔第i个出口道与第j个进口道的中央分隔带的中心线为Yi轴,且所述第i个出口道的车辆行驶方向为Yi轴正方向;从而建立交叉口的平面直角坐标系Xi+1OYi;

步骤2获取信号交叉口的道路几何信息与车辆状态信息;

所述信号交叉口的道路几何信息包括:所述当前第j个进口道上的停车线到Xi+1轴的距离disj、第j+1个进口道的停车线到Yi轴的距离lenj+1、当前第j个进口道上的左转、直行与右转的车道数量 与 当前第j个进口道上的任意一条左转、直行与右转的车道宽度当前第j个进口道上的中央分隔带宽度 当前第j个进口道的网联车辆右j

转进入第i+1个出口道的道路横坡h 与路缘石半径 当前第j个进口道外侧的非机动车道宽度 当前第i+1个出口道外侧的非机动车道宽度 当前第i+1个出口道的车道数量 当前第i+1个出口道的任意一条车道宽度 以及中央分隔带宽度 当前第j个进口道外侧的机非分隔线垂直于当前第j个进口道停车线的交点 当前第i

+1个出口道外侧的机非分隔线垂直于第j+1进口道停车线的延长线的交点

所述车辆状态信息包括:当前第j个进口道上到达停车线的网联车辆car的后轮间距中心点E的坐标 网联车辆car从第j个进口道右转进入第i+1个出口道的实际右转速度Vcar、网联车辆car在转弯处侧翻的最大临界横向力Fcar、网联车辆car的质量Mcar,网联车辆car的车辆轮间距d,网联车辆car的轴距L;

步骤3在所述平面直角坐标系Xi+1OYi下,计算当前第j个进口道的网联车辆car右转进入第i+1个出口道的内后轮 的轨迹与外前轮 的轨迹;

步骤3.1将网联车辆car的外后轮C和内后轮D连线的延长线记为LineC,D,将垂直于网联车辆car的内前轮B的轨迹方向的垂线与所述延长线LineC,D的交点作为网联车辆car的转弯圆心o,利用式(1)和式(2)分别计算网联车辆car以匀速圆周运动进行右转时的内后轮D的转弯半径与外前轮A的转弯半径rA,从而利用式(3)计算圆心o的坐标(xo,yo);

式(1)‑式(3)中,R表示网联车辆car的后轮间距中心点E到圆心o的距离,ψf为网联车辆car的内前轮B的转角,θ为网联车辆car的航向角,且取值为0°~90°;

步骤3.2利用式(4)‑式(6)计算网联车辆car在右转时内后轮 的轨迹与外前轮 的轨迹:

式(4)‑式(6)中,ψq为网联车辆car的外前轮A的转角;

步骤4记当前第j个进口道的网联车辆car右转进入第i+1个出口道的右转警示区的外缘线为Linej,i+1,记所述外缘线Linej,i+1的转弯半径为Rj,i+1、所述外缘线Linej,i+1的圆心H的实际坐标为 利用式(7)计算右转警示区的外缘线Linej,i+1的转弯半径Rj,i+1,利用式(8)计算圆心坐标H的两个预估计坐标 若

则令 否则,令

从而利用式(9)计算右转警示区的外缘线Linej,i+1的轨迹;

式(9)中, 为右转警示区的外缘线Linej,i+1上任意一点k的坐标;

步骤5获取在第T个信号周期的第λ信号相位中,除当前第j个进口道的右转车流量外,进入第i+1个出口道的车流量 并获取当前第i+1个出口道的任意一条车道的饱和流量步骤6通过式(10)计算在第T个信号周期的第λ信号相位中第i+1个出口道用于承载第j个进口道的右转流量的车道数 若 则表示满足网联车辆car的右转需求,并执行步骤7;否则,表示不满足网联车辆car的右转需求,并结束流程;

式(10)中, 为向上取整函数;

步骤7计算网联车辆car的内前轮B的安全转角ψsafe;

步骤7.1在所述平面直角坐标系Xi+1OYi下,记当前第j个进口道分隔右转车道与其它转向车道的车道线的延长线为 记当前第j个进口道外侧机非分隔线的延长线为记当前第j个进口道停车线向Yi轴正方向平移距离L所得的直线为 在第T个信号周期的第λ信号相位中,记第i+1个出口道承载第j个进口道的右转流量的车道为 记第i+1个出口道承载其它进口道的车流量的车道为 记分隔车道 与车道的车道线的延长线为 记第i+1个出口道外侧机非分隔线的延长线为

记第j+1个进口道停车线的延长线向Xi+1轴正方向平移距离L所得的直线为记延长线 延长线 直线 与延长线 所围成的封闭面积为右转第

一行驶区域 记延长线 直线 延长线 与延长线 所围成的封闭

面积为右转第二行驶区域 延长线 延长线 与右转警示外缘线Linej,i+1所围成的封闭面积为右转行驶第三区域 记右转第一行驶区域 右转第二行驶区域 与右转行驶第三区域 之和为右转行驶区域Zj,网联车辆car从第j个进口道右转进入第i+1个出口道的过程中,内后轮 的轨迹与外前轮A 的轨迹同时在右转行驶区域Zj内,联立式(4)‑式(6)与式(11)‑式(13)计算网联车辆car在右转行驶区域Zj中内前轮B的转角ψf=[ψa,ψb],其中,ψa与ψb分别为网联车辆car在右转行驶区域Zj中内前轮B的最小转角与最大转角,且0≤ψf≤ψmax,ψmax为车辆性能所能达到的内前轮B的最大转角;

式(11)‑式(13)中, 为右转第一行驶区域 内任意一点p的坐标,

为右转第二行驶区域 内任意一点q的坐标, 为右转行驶第三区域 内任意一点u的坐标;

步骤7.2通过式(14)计算网联车辆car从第j个进口道右转进入第i+1个出口道时的安全临界速度 且 通过式(15)计算内前轮B的舒适转角ψf1=[ψc,ψd],其中,ψc与ψd分别为内前轮B的最小舒适转角与最大舒适转角,且0≤ψf1≤ψmax;

式(15)中,μ为网联车辆car的横向力系数,μ取值为0~0.2;

步骤7.3计算网联车辆car的内前轮B的安全转角ψsafe,从而使得所述网联车辆car以安全转角ψsafe从当前第j个进口道右转进入第i+1个出口道;

若 且ψb<ψc,则令ψsafe=ψb;

若 且ψd<ψa,则令ψsafe=ψa;

若[ψa,ψb]∩[ψc,ψd]=[ψa,ψd],则令ψsafe=[ψa,ψd];

若[ψa,ψb]∩[ψc,ψd]=[ψc,ψd],则令ψsafe=[ψc,ψd];

若[ψa,ψb]∩[ψc,ψd]=[ψa,ψb],则令ψsafe=[ψa,ψb]。

2.一种电子设备,包括存储器以及处理器,其特征在于,所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述方法的程序,所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

3.一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述方法的步骤。