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专利号: 2024108879858
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交叉口右转车辆通行管理方法,其特征在于:在交叉口区域设置车外子系统用以检测进入右转车道的车辆,当检测到有车辆进入右转车道时,车外子系统立即通过通信模块获取车辆的实时信息,包括车辆的位置及车辆在下一个交叉口的行驶需求,然后根据右转车辆轨迹规划方法生成车辆右转指导信息,并将其通过通信模块传送给车载子系统;

在车辆内部设置车载子系统,该子系统接受车外子系统传送的车辆右转指导信息,并将该信息通过车辆右转指导信息显示模块和车辆右转指导语音模块提醒的方式对驾驶员右转通过交叉口进行指导;

包括下述实施步骤,

步骤一、获取右转车辆信息;

车外子系统通过通信模块获取右转车道驶入车辆的实时信息,包括车辆的位置以及车辆在下一个交叉口的行驶需求、根据车辆的位置得到车辆所在的车道序号以及车辆在当前车道的车辆序号、根据车辆在下一个交叉口的行驶需求规划右转车辆的目标车道序号;

步骤二、生成车辆右转指导信息;

1)、右转车辆排序;

右转车辆排序的依据包括,①、根据优先级对车辆进行排序;当不同右转车道的车辆存在并排现象,则需要对车辆进行优先次序的划分,即右转车道序号小的为高优先级,右转车道序号大的为低优先级;②、根据右转车辆位置进行排序;

根据上述排序依据可得右转车辆排序方法:若两辆右转车辆是并排车辆,首先根据优先级排序,则优先规划右转车道序号小的车辆;其次规划右转车道序号大的车辆;

若两辆右转车辆一前一后,根据其位置,优先规划前边车辆,其次规划后边车辆;

2)、右转车辆目标车道规划;

根据上述步骤1)进行的右转车辆的排序结果,对这些车辆进行目标车道规划;包括下述规划步骤,①、根据优先级对车辆进行排序;

当两辆右转车辆分处于并排车道时,对车辆进行优先次序划分,即右转车道序号小的为高优先级,右转车道序号大的为低优先级;

②、根据位置对车辆进行排序;

当两辆右转车辆处于同一车道的前后位置时,优先规划位置在前的车辆,其次规划位置在后的车辆;

对于优先规划的车辆,将其规划至目标车道;对于其次规划的车辆,将其规划至目标车道的临近车道;

3)、交叉口右转轨迹的确定;

以目标车道LO1的车行道边缘线为x轴,右转车道LR1的车行道边缘线为y轴,建立直角坐标系,延长两条车行道边缘线得到交点O,将O定为坐标原点,右转车道停止线的中点为si,目标车道起始线的中点为di,得到si的坐标为(x1i,y1i),di的坐标为(x2i,y2i);根据交叉口实际情况,车辆右转通过交叉口所采集的车辆位置(xpi,ypi),(i=1,2,3,…,n),利用三次样条插值曲线拟合方法,并通过拟合多项式来表示右转车辆通过交叉口的转弯轨迹曲线;

步骤三、对右转车辆通过交叉口进行指导;

由车载子系统通过通信模块从车外子系统获取车辆右转指导信息,并根据车辆右转指导信息进行车辆右转轨迹指导;

车辆右转指导信息包括右转车辆通过交叉口的轨迹信息、交叉口右转指导电子地图以及车辆右转指导电子语音。

2.根据权利要求1所述的交叉口右转车辆通行管理方法,其特征在于:所述的步骤一中,车道序号,是指车辆在第几个右转车道,对车道编号顺序为从左向右依次编为LR1,LR2,LR3,……,LRM,,其中R为右转,M为右转车道总数;

车辆序号,是指以右转车道的停止线为起始点,车辆在右转车道的排序,由通信模块获取车辆的位置,可以表示为P11,P12,……,P1K1;P21,P22,……,P2K2;PM1,PM2,……,PMKM,进而得到车辆的序号,表示为C11,C12,……,C1K1;C21,C22,……,C2K2;……;CM1,CM2,……,CMKM,其中M为右转车道总数,K1为第一右转车道的车辆总数,K2为第二右转车道的车辆总数,KM为第M个右转车道的车辆总数;

目标车道序号,是指车辆右转通过交叉口的轨迹所在车道的排序,对右转车辆的目标车道编号顺序为从左往右依次编为LO1,LO2,……,LON,其中N为右转车辆的目标车道总数。

3.根据权利要求1所述的交叉口右转车辆通行管理方法,其特征在于:所述的步骤二中,右转车辆目标车道规划方法如下,Ⅰ、若车辆Ck在下一交叉口的行驶需求是左转;

a:如果Ck与C(k‑1)并排且C(k‑1)也是左转,如果C(k‑1)的目标车道为LO2,则规划车辆Ck的目标车道为LO1;如果C(k‑1)的目标车道为LO1,则规划车辆Ck的目标车道为LO2;

b:如果Ck与C(k‑1)不并排且C(k‑1)也是左转,则规划车辆Ck的目标车道为LO1;

Ⅱ、若车辆Ck在下一交叉口的行驶需求是直行;

a:如果Ck与C(k‑1)并排且C(k‑1)也是直行,如果车辆C(k‑1)的目标车道为LO(A+1),则规划车辆Ck的目标车道为LOA;如果车辆C(k‑1)的目标车道为LOA;则规划车辆Ck的目标车道为LO(A+1);

b:如果Ck与C(k‑1)不并排且C(k‑1)也是直行,则规划车辆Ck的目标车道为LOA;

Ⅲ、若车辆Ck在下一交叉口的行驶需求是右转;

a:如果Ck与C(k‑1)并排且C(k‑1)也是右转,如果车辆C(k‑1)的目标车道为LO(N‑1),则规划车辆Ck的目标车道为LON;如果车辆C(k‑1)的目标车道为LON,则规划车辆Ck的目标车道为LO(N‑1);

b:如果Ck与C(k‑1)不并排且C(k‑1)也是右转,则规划车辆Ck的目标车道为LON;

根据右转车辆目标车道规划方法,对所有右转车辆进行目标车道的规划。

4.根据权利要求1所述的交叉口右转车辆通行管理方法,其特征在于:所述步骤二中对交叉口右转轨迹的确定按如下过程计算转弯轨迹曲线,假设存在n+1个数据点,其中x满足a=x0

2 3

Si(x)=ai+bi(x‑xi)+ci(x‑xi) +di(x‑xi)      (1)其中,x为右转车道轨迹曲线的x轴坐标值;a为右转轨迹曲线在y轴上的截距,单位m;b为一次项系数,是右转轨迹曲线的斜率;c为二次项系数,是右转轨迹曲线的弯曲度;d为三次项系数,是三次多项式在x轴上的最高次项的行为;

三次多项式一阶、二阶导函数可写成:

′ 2

Si(x)=bi+2ci(x‑xi)+3di(x‑xi)               (2)Si″(x)=2ci+6di(x‑xi)                      (3)由S(xi)=yi,将x=xi代入(1)式得:

ai=yi                                (4)由S(xi+1)=yi+1(i=0,1,2,…,n‑1),将x=xi+1代入(1)式得:

2 3

ai+(xi+1‑xi)bi+(xi+1‑xi) ci+(xi+1‑xi) di=yi+1       (5)令hi=xi+1‑xi,式(3)简化为:

将x=xi+1代入S(xi)的一阶导函数中得:

′ 2

Si(xi+1)=bi+2ci(xi+1‑xi)+3di(xi+1‑xi) (7)S′i+1(xi+1)=bi+1

由一阶导数S′(x)连续,即S′i(xi+1)=S′i+1(xi+1)(i=0,1,2,…,n‑2),由式(7)可得:将x=xi+1代入S(xi)的二阶导函数中得:

S″i(xi+1)=2ci+6di(xi+1‑xi) (9)S′i+1(xi+1)=2ci+1

由二阶导数S″(x)连续,即S″i(xi+1)=S″i+1(xi+1)(i=0,1,2,…,n‑2),由式(9)可得:

2ci+6hidi‑2ci+1=0                   (10)令

mi=S″i(xi)=2ci(i=0,1,2,…,n)          (11)则式(10)可写成

将ci,di代入式(6)可得

将ci,di,bi代入式(8)可得

求解ai,ci,di,bi是欠定方程,因此补充两个方程m0=0,mn=0,首尾两端不受影响,由式(13)确定求解m变量的方程;

综上,该函数的求解过程为:用式(15)求解m0~mn;用式(4),(13),(11),(12)分别求解各区间的ai,bi,ci,di代入式(1)即可得到各区间的三次插值函数;

根据实际情况中所采集到的右转车辆的位置为(xpi,ypi),(i=1,2,3,…,n),将其代入以上求解过程中,从而求出拟合的右转车辆通过交叉口的转弯轨迹曲线,即

5.根据权利要求1所述的交叉口右转车辆通行管理方法,其特征在于:所述的步骤三包括下述过程,(一)生成车辆右转指导信息;

1)、右转车辆通过交叉口的轨迹信息;

包括交叉口右转轨迹、车辆在右转车道上的轨迹以及在目标车道上的轨迹;

其中,车辆在右转车道上的轨迹即所在车道的中心线;在目标车道上的轨迹即目标车道的中心线;

2)、交叉口右转指导电子地图;

包括右转车道、右转车辆的目标车道、右转车道及右转车辆目标车道的位置关系、右转车道车辆的位置、右转车辆通过交叉口的轨迹、右转指导箭头;

其中,右转车辆的目标车道和右转车道的位置及其关系存放在车外子系统的存储单元中,可以实时获取;右转指导箭头指示驾驶员按照规划的车辆轨迹通过交叉口完成右转,可以进行右转的目标车道用绿色箭头表示,不可以进行右转的目标车道用红色叉号表示;

3)、车辆右转指导电子语音;

包括有:①、请按当前车道继续向前行驶并注意右转;②、注意前方车辆,请等待右转;

③、请按右转轨迹进行右转;④、安全右转,请按当前道路继续行驶;⑤、安全右转,请按当前道路继续行驶并注意更换车道;

(二)指导车辆右转;

当车辆驶入右转车道时通过通信模块将下一路口的行驶需求发送给车外子系统,车外子系统检测到车辆进入右转车道并且收到车辆在下一路口行驶需求后,根据右转车辆轨迹规划方法生成该车辆的右转指导信息,并将其传送给车载子系统,车载子系统根据获得的车辆右转指导信息指导车辆完成右转。

6.根据权利要求5所述的交叉口右转车辆通行管理方法,其特征在于:建立交叉口右转指导电子地图过程如下,①、将交叉口的右转车辆的目标车道和右转车道所在的道路位置及其关系以及右转指导轨迹设置为电子地图的道路层;

②、将右转车道和右转车辆的目标车道设置为车道层;

③、将周围的环境,如交通标志牌、交通信号灯等设置为环境层;

④、将通信模块获取的右转车道的车辆设置为车辆层;

⑤、将右转指导设置为箭头层和叉号层,箭头层包括有向的绿色箭头,叉号层包括红色叉号;

⑥、将以上各层形成的图层进行叠加,即得到右转指导电子地图。