CN116665459A - 一种基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置，包括：根据匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；根据匝道车队和主车道车队的行驶情况，确定匝道车队的匝道车队行驶信息和主车道车队的主车道车队行驶信息；根据匝道车队行驶信息、主车道车队行驶信息和匝道车队类型，判断匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；若否，则根据匝道车队行驶信息，确定合流时间，根据主车道车队行驶信息，确定合流时间内的主车道车队的速度协同控制方案。本发明实现了对多种类型的多个车辆进行合流区多车协同控制的方案。
Description
技术领域
本发明涉及合流区多车协同技术领域，具体涉及一种基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置。
背景技术
随着智能车载技术发展，智能网联汽车成为交通大趋势，混合交通环境中，通过车路协同采集车辆的位置、速度等信息，保证行车安全前提下，提前调整车辆轨迹，可提高交通运行效率。在现有研究中，大部分研究仍然将目标聚焦到全CAV状态下的合流区多车协同控制，较少考虑到混合交通流的场景，且针对混合交通流场景的方法计算量较大，面对车流量较大的交通场景难以表现出更好的算法性能，且预先设定固定的合流点，不满足车辆合流时的现实情况，因此对混合交通流情况下的合流区车辆协同控制方法仍有待进一步研究。
当前研究主要是针对全CAV状态下的合流区多车协同控制。而车辆的合流行为是复杂的过程，涉及多个步骤，包括变道、加速、减速，最后形成一个可汇入的间隙。近年来随着智能车载技术的发展，未来的交通流中会呈现智能网联车辆（Connected AutomatedVehicle，CAV）与人工驾驶车辆（Human Drive Vehicle，HDV）两种车辆混行的状态。因此仅仅局限于考虑单一状态下合流区多车协同控制不能满足这个发展趋势，需考虑混合交通流的场景，研究混合交通流情况下的合流区车辆协同控制。
因此，急需提出一种基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置，解决现有技术中存在的无法对多个车辆在多种状态下，在合流区进行变道、加速、减速等协同控制的技术问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置，用以解决现有技术中存在的无法对多个车辆在多种状态下，在合流区进行变道、加速、减速等协同控制的技术问题。
一方面，本发明提供了一种基于混合交通流的合流区多车协同方法，包括：
当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，包括：
获取所述匝道控制区中匝道头车预设范围内预设个数的匝道车辆和每个匝道车辆的匝道车辆信息；
根据所述预设个数的匝道车辆，确定匝道车队；
根据所述匝道车辆信息确定所述每个匝道车辆的车辆类型；
根据所述每个匝道车辆的行驶顺序和所述车辆类型，确定所述匝道车队的匝道车队类型。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入，包括：
根据所述匝道车队行驶信息和所述匝道车队类型，得到所述匝道车队的车队长度，根据所述匝道车队行驶信息，得到当前匝道车队与所述主车道车队中前主车道车队之间的前最小安全车间距，和后主车道车队之间的后最小安全车间距；
根据所述车队长度、所述前最小安全车间距和所述后最小安全车间距，得到所述匝道车队汇入所述主车道时所述主车道车队之间需要满足的主车道车间距；
根据所述主车道车队行驶信息，判断所述主车道车队上所述前主车道车队和所述后主车道车队之间的距离是否满足所述主车道车间距；
若是，则根据所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队行驶信息，得到所述前主车道车队的初始前主车道车间距和所述后主车道车队的初始后主车道车间距，并根据合流函数对所述初始前主车道车间和所述初始后主车道车间距进行判断。
在一些可能的实现方式中，所述匝道车队类型包括CAV领头车队类型；
所述根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，包括：
当所述匝道车队类型为所述CAV领头车队类型时，对所述匝道车队行驶信息进行计算，得到所述匝道车队编队完成时所述匝道头车的第一速度、第一行驶距离和到达加速车道的第二速度，从而得到所述匝道车队在所述匝道控制区行驶的第一行驶时间、在所述加速车道上的第二行驶时间；
根据所述匝道车队行驶信息、所述第一速度、所述第一行驶距离、所述第二速度、所述第一行驶时间、所述第二行驶时间，得到所述匝道车队到达所述合流点的第一合流时间。
在一些可能的实现方式中，所述匝道车队类型包括HDV领头车队类型；
所述根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，还包括：
当所述匝道车队类型为HDV领头车队类型时，对所述第一合流时间进行计算，得到所述匝道车队到达所述合流点的第二合流时间。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队行驶信息，得到所述前主车道车队的初始前主车道车间距和所述后主车道车队的初始后主车道车间距，并根据合流函数对所述初始前主车道车间和所述初始后主车道车间距进行判断，包括：
根据所述主车道车队行驶信息，得到所述前主车道车队到达所述合流点的第三合流时间，和所述后主车道车队到达所述合流点的第四合流时间；
根据所述匝道车队行驶信息，得到所述匝道车队不进行协同控制到达所述合流点的第五合流时间；
根据所述合流时间、所述第三合流时间、所述第五合流时间和所述车队长度计算得到初始状态下所述匝道车队与所述前主车道车队的初始前主车道车间距；
根据所述合流时间、所述第四合流时间和所述车队长度计算得到初始状态下所述匝道车队与所述后主车道车队的初始后主车道车间距；
根据所述合流函数对所述初始前主车道车间距和所述初始后主车道车间距进行判断。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案，包括：
根据所述初始前主车道车间距和所述初始后主车道车间距，确定所述主车道车间的场景方案；
根据所述场景方案，得到所述前主车道车队在行驶过程中的前协同车间距，和所述后主车道车队在行驶过程中的后协同车间距；
根据所述前协同车间距、所述后协同车间距和所述车队长度，得到所述前主车道车队和所述后主车道车队的协同车间距；
当所述前协同车间距、所述后协同车间距和所述协同车间距均满足对应的判断条件时，将所述场景方案确定在所述合流时间内对所述主车道车队进行控制的速度协同控制方案。
在一些可能的实现方式中，所述速度控制方案还包括匝道车队速度控制方案；
所述根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案之后，还包括：
当所述前协同车间距满足对应的判断条件，而所述后协同车间距和所述协同车间距不满足对应的判断条件时，根据所述匝道车队行驶信息，确定对所述匝道头车进行加速的所述匝道车队速度控制方案。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队，包括：
获取所述主车道控制区域中主车道头车预设范围内预设个数的主车道车辆；
根据所述预设个数的主车道车辆，确定主车道车队。
另一方面，本发明还提供了一种基于混合交通流的合流区多车协同装置，包括：
车队确定模块，用于当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
信息确定模块，用于根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
汇入判断模块，用于根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
方案确定模块，用于若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的基于混合交通流的合流区多车协同方法，通过确定匝道车队的匝道车队类型，从而可以根据不同的匝道车队类型对匝道车队的数值进行不同的计算，得到不同的判断结果，进而得到不同匝道车队类型对应的合流时间，从而增加合流区多车协同的可能性，以解决现有技术中只能对单一的车队类型进行合流区多车协同的技术问题。进一步地，本发明通过确定速度控制方案，对主车道车队进行相应的控制，从而根据不同的情况，对车辆进行加速或者减速的操作，以解决现有技术中无法对多种类型的多个车辆进行控制的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明提供的基于混合交通流的合流区多车协同方法的一个实施例流程示意图；
图2为本发明提供的匝道车队类型的一个实施例结构示意图；
图3为本发明提供的基于混合交通流的合流区多车协同装置的一个实施例结构示意图；
图4为本发明提供的电子设备的一个实施例结构示意图。
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。
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器***和/或微控制器***中实现这些功能实体。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明实施例提供了一种基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置，以下分别进行说明。
图1为本发明提供的基于混合交通流的合流区多车协同方法的一个实施例流程示意图，如图1所示，基于混合交通流的合流区多车协同方法包括：
S101、当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
S102、根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
S103、根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
S104、若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
与现有技术相比，本发明提供的基于混合交通流的合流区多车协同方法，通过确定匝道车队的匝道车队类型，从而可以根据不同的匝道车队类型对匝道车队的数值进行不同的计算，得到不同的判断结果，进而得到不同匝道车队类型对应的合流时间，从而增加合流区多车协同的可能性，以解决现有技术中只能对单一的车队类型进行合流区多车协同的技术问题。进一步地，本发明通过确定速度控制方案，对主车道车队进行相应的控制，从而根据不同的情况，对车辆进行加速或者减速的操作，以解决现有技术中无法对多种类型的多个车辆进行控制的技术问题。
应当理解的是：本发明可以应用于服务器，服务器可以包括控制中心，步骤S101中“当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时”可以为当主车道控制区域上有车辆行驶的情况下，匝道控制区域内有车辆驶入，控制中心可以获取到主车道控制区域和匝道控制区域上车辆的车辆信息。
在本发明的一些实施例中，步骤S101包括：
获取所述匝道控制区中匝道头车预设范围内预设个数的匝道车辆和每个匝道车辆的匝道车辆信息；
根据所述预设个数的匝道车辆，确定匝道车队；
根据所述匝道车辆信息确定所述每个匝道车辆的车辆类型；
根据所述每个匝道车辆的行驶顺序和所述车辆类型，确定所述匝道车队的匝道车队类型。
需要说明的是，车辆类型包括智能网联车辆（CAV）和人工驾驶车辆（HDV），CAV车辆通过无线通信（V2X）将车辆信息上传至控制中心，HDV车辆则是控制中心通过传感器雷达等感知设备获得HDV车辆信息，将进入匝道控制区域的第一辆车确定为匝道头车，将匝道头车预设范围内的所有车辆与匝道头车进行编队，得到匝道车队，然后根据匝道车队中，每一辆车的车辆类型，和车辆在匝道车队中的顺序，确定匝道车队的匝道车队类型，预设范围可以根据实际情况进行设置，本发明实施例在此不加以限制。
在本发明的具体实施例中，图2为本发明提供的匝道车队类型的一个实施例结构示意图，如图2所示，当匝道车队中所有的车辆都是HDV时，该匝道车队为HDV车队，当匝道车队中所有的车辆都是CAV时，该匝道车队为CAV车队，当匝道车队中的车辆为CAV和HDV混合时，匝道头车为CAV，则该匝道车队为CAV领头的混合车队，同理，当匝道头车为HDV时，则该匝道车队HDV领头的混合车队。
本发明实施例通过判断匝道车队的匝道车队类型，可以在后续步骤中对不同的匝道车队类型的匝道车队进行相应的处理，实现对多种类型的多个车辆进行协同控制。
在本发明的一些实施例中，步骤S101包括：
获取所述主车道控制区域中主车道头车预设范围内预设个数的主车道车辆；
根据所述预设个数的主车道车辆，确定主车道车队。
本发明实施例通过对车辆进行编队，可以以车队为单位对多个车辆进行协同控制。
在本发明的一些实施例中，步骤S103包括：
根据所述匝道车队行驶信息和所述匝道车队类型，得到所述匝道车队的车队长度，根据所述匝道车队行驶信息，得到当前匝道车队与所述主车道车队中前主车道车队之间的前最小安全车间距，和后主车道车队之间的后最小安全车间距；
根据所述车队长度、所述前最小安全车间距和所述后最小安全车间距，得到所述匝道车队汇入所述主车道时所述主车道车队之间需要满足的主车道车间距；
根据所述主车道车队行驶信息，判断所述主车道车队上所述前主车道车队和所述后主车道车队之间的距离是否满足所述主车道车间距；
若是，则根据所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队行驶信息，得到所述前主车道车队的初始前主车道车间距和所述后主车道车队的初始后主车道车间距，并根据合流函数对所述初始前主车道车间和所述初始后主车道车间距进行判断。
需要说明的是，可以通过合流决策模型对匝道车队行驶信息和主车道车队行驶信息进行计算，得到合流决策模型的输出结果。
在本发明的具体实施例中，对车辆的车辆合流决策模型进行计算，假设待合流的匝道车队在到达合流点时车队成员之间为平衡态，此时计算车队长度的公式如公式（1）所示：
式中，i为匝道车队类型的跟驰模式，为最小车头间距，/>为车队成员跟驰模型的安全时距，/>为匝道车辆编队成员数，/>为合流点车队合流速度，/>为匝道车辆编队时，匝道头车的初速度，/>为单个车辆的长度；其中，i（1、2、3、4）分别表示为CAV车队、CAV领头的混合车队、HDV车队和HDV领头的混合车队，跟驰模型在进行仿真分析时的取值如表1所示：
表1 仿真跟驰模型取值
在本发明的具体实施例中，还可以根据间隙接受理论，得到匝道单次待合流车队（当前匝道车队）与前主车道车队之间的前最小安全车间距，和后主车道车队之间的后最小安全车间距/>，最小安全车间距计算公式如公式（2）所示：
再计算出匝道车队汇入主车道时主车道车队之间需要满足的主车道车间距，计算公式如公式（3）所示：
然后根据主车道车队行驶信息判断主车道车队上前主车道车队和后主车道车队之间的距离是否满足主车道车间距，如果不满足，则结束流程，如果满足，则进行后续步骤。
在本发明的一些实施例中，所述根据所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队行驶信息，得到所述前主车道车队的初始前主车道车间距和所述后主车道车队的初始后主车道车间距，并根据合流函数对所述初始前主车道车间和所述初始后主车道车间距进行判断，包括：
根据所述主车道车队行驶信息，得到所述前主车道车队到达所述合流点的第三合流时间，和所述后主车道车队到达所述合流点的第四合流时间；
根据所述匝道车队行驶信息，得到所述匝道车队不进行协同控制到达所述合流点的第五合流时间；
根据所述合流时间、所述第三合流时间、所述第五合流时间和所述车队长度计算得到初始状态下所述匝道车队与所述前主车道车队的初始前主车道车间距；
根据所述合流时间、所述第四合流时间和所述车队长度计算得到初始状态下所述匝道车队与所述后主车道车队的初始后主车道车间距；
根据所述合流函数对所述初始前主车道车间距和所述初始后主车道车间距进行判断。
需要说明的是，可以通过合流函数对初始前主车道车间距和初始后主车道车间距进行判断，得到合流函数对应的结果。
在本发明的具体实施例中，当主车道控制区域有车辆驶入，而匝道控制区域没有车辆驶入时，不对主车道车辆进行协同控制，计算得到前主车道车队到达合流点的第三合流时间，后主车道车队到达所述合流点的第四合流时间/>，计算公式如公式（4）所示：
式中，为当前次序决策前/后主车道车队中主车道头车距离合流点的长度。
根据匝道车队行驶信息，计算得到匝道车队不进行协同控制的情况下，匝道车队行达到合流点的第五合流时间，计算公式如公式（5）所示：
式中，为当前次序决策匝道车队中匝道头车距离合流点的长度。
在前主车道车队和后主车道车队之间的距离满足主车道车间距的情况下，根据主车道车队行驶信息，得到前主车道车队的初始前主车道车间距/>和后主车道车队的初始后主车道车间距/>，计算公式如公式（6）所示：
式中，为主道前车辆初始编队长度。
然后根据初始前主车道车间距、初始后主车道车间距/>和车队长度计算得到不进行协同控制的情况下，主道车队与匝道车队的初始车间距，计算公式如公式（7）所示：
其中，本发明实施例是根据主车道车队行驶信息和匝道车队行驶信息，对车队进行协同控制，所以根据公式（7）计算得到的不进行协同控制的情况下初始车间距的具体作用，本发明实施例在此不加以限制。
将初始前主车道车间距和初始后主车道车间距/>代入合流函数，可以得到合流函数的判断结果，合流函数/>如公式（8）所示：
式中，、/>、/>分别为前主车道车队、匝道车队和后主车道车队头车的位置。
当合流函数的输出结果为-1时，表示匝道车队与前主车道车队或后主车道车队之间的车间距过小，匝道车队不能从合流区控制区域的主车道上汇入，当输出结果为1时，表示匝道车队可以从合流区控制区域的主车道上汇入，不需要进行协同控制。
在本发明的一些实施例中，所述匝道车队类型包括CAV领头车队类型；
所述根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，包括：
当所述匝道车队类型为所述CAV领头车队类型时，对所述匝道车队行驶信息进行计算，得到所述匝道车队编队完成时所述匝道头车的第一速度、第一行驶距离和到达加速车道的第二速度，从而得到所述匝道车队在所述匝道控制区行驶的第一行驶时间、在所述加速车道上的第二行驶时间；
根据所述匝道车队行驶信息、所述第一速度、所述第一行驶距离、所述第二速度、所述第一行驶时间、所述第二行驶时间，得到所述匝道车队到达所述合流点的第一合流时间。
需要说明的是，CAV领头车队类型包括CAV车队和CAV领头的混合车队。
在本发明的具体实施例中，当匝道头车处于编队策略中时，匝道头车会减速至匝道最低限速后匀速行驶以便尽可能多地组成车队，在此过程中，匝道车队头车可能在减速过程中便被控制中心结束当前编队，则匝道车队编队完成时匝道头车的初始速度可分为两种情况：（a）匝道头车无法减速至最低限速，（b）匝道头车减速至最低限速后匀速行驶。
匝道车队完成编队时，匝道头车的第一速度计算公式如公式（9）所示：
式中，为匝道最低限速，/>为CAV领头车的最大减速度，t 0为匝道车辆完成编队的时间，/>为匝道车辆编队时，匝道头车的初速度。
完成编队时，匝道头车的第一行驶距离计算公式如公式（10）所示：
由于合流控制区车道长度的限制，车辆行驶到合流点需分两种情况：（a）当车辆行驶到合流点时，此时速度小于匝道最高限速，即车辆无法加速到最高限速。（b）车辆抵达合流点前，就已经加速到最高限速。
则有匝道车队的匝道头车到达加速车道的第二速度计算公式如公式（11）所示：
式中，为CAV领头车队的匝道头车的最大加速度，/>为匝道控制区域的长度，/>为匝道最高限速。
匝道车队在匝道控制区行驶的第一行驶时间的计算公式如公式（12）所示：
匝道车队在加速车道上的第二行驶时间的计算公式如公式（13）所示：
式中，为加速车道长度。
整合上列各式，可得到CAV领头车队的匝道头车从匝道起点到合流点的最短时间计算公式如公式（14）所示：
当主车道车队中间存在合适间隙，匝道车队可以根据公式（14）得到的合流点的最短时间汇入主车道。
当主车道车队中间不存在合适间隙，CAV领头车队需要在匝道排队等待，匝道车队到达合流点的第一合流时间计算公式如公式（15）所示：
本发明实施例通过可以第一合流时间对主车道车队和/或匝道车队进行协同控制，以保证在第一合流时间使匝道车队汇入主路。
在本发明的一些实施例中，所述匝道车队类型包括HDV领头车队类型；
所述根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，还包括：
当所述匝道车队类型为HDV领头车队类型时，对所述第一合流时间进行计算，得到所述匝道车队到达所述合流点的第二合流时间。
需要说明的是，HDV领头车队类型包括HDV车队和HDV领头的混合车队。
在本发明的具体实施例中，根据HDV的性质分析，可得匝道的HDV领头车队在自由流情况下抵达合流点的最短时间可以根据公式（14）减去t 0所得。若主车道车队中间不存在合适间隙，则HDV在加速车道结尾处减速至等待主路有合适间隙，其到达的第二合流时间/>可以根据公式（15）减去t 0所得。
在本发明的一些实施例中，所述根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案，包括：
根据所述初始前主车道车间距和所述初始后主车道车间距，确定所述主车道车间的场景方案；
根据所述场景方案，得到所述前主车道车队在行驶过程中的前协同车间距，和所述后主车道车队在行驶过程中的后协同车间距；
根据所述前协同车间距、所述后协同车间距和所述车队长度，得到所述前主车道车队和所述后主车道车队的协同车间距；
当所述前协同车间距、所述后协同车间距和所述协同车间距均满足对应的判断条件时，将所述场景方案确定在所述合流时间内对所述主车道车队进行控制的速度协同控制方案。
需要说明的是，速度协同控制方案可以为主道车队速度控制方案，主道车队速度控制方案可以分为不同的场景方案，根据不同场景方案，得到满足判断条件的场景方案。
在本发明的具体实施例中，根据公式（6）计算得到的初始前主车道车间距和初始后主车道车间距/>，确定场景方案，场景方案可以分为：场景1：匝道车队与前主车道车队“太近”导致无法汇入；场景2：匝道车队与后主车道车队“太近”导致无法汇入；场景3：匝道车队与前主车道车队、后主车道车队均“太近”导致无法汇入。
当初始前主车道车间距小于零时，用场景1的方案；当初始后主车道车间距/>小于零时，用场景2的方案；当初始前主车道车间距/>和初始后主车道车间距/>均小于零时，用场景3的方案；通过场景方案中的计算公式，得到对应的前主车道车队在行驶过程中的协同车间距/>和后主车道车队在行驶过程中的协同车间距。
场景1，前主车道车队加速，后主车道车队不变。
前主车道车队在行驶过程中的协同车间距的计算公式如公式（16）所示：
式中，为前主车道车队在行驶过程中的协同速度，/>前主车道车队的主车道头车的最大加速度，/>为前主车道车队的主车道头车的最大减速度。
后主车道车队在行驶过程中的协同车间距的计算公式如公式（17）所示：/>
场景2，前主车道车队不变，后主车道车队减速。
前主车道车队在行驶过程中的协同车间距的计算公式如公式（18）所示：
后主车道车队在行驶过程中的协同车间距的计算公式如公式（19）所示：
场景3，前主车道车队加速，后主车道车队减速。
前主车道车队在行驶过程中的协同车间距的计算公式如公式（16）所示。
后主车道车队在行驶过程中的协同车间距的计算公式如公式（19）所示。
根据确定的场景方案计算出的前主车道车队在行驶过程中的协同车间距、后主车道车队在行驶过程中的协同车间距/>和车队长度/>，得到前主车道车队和后主车道车队的协同车间距/>，计算公式如公式（20）所示：
在本发明的具体实施例中，协同车间距需要满足的条件如公式（21）所示：
判断条件为：
条件一：前主车道车队和后主车道车队的协同车间距大于等于主车道车间距/>。
条件二：前主车道车队在行驶过程中的协同车间距大于等于匝道单次待合流车队与前主车道车队之间的前最小安全车间距/>。
条件三：后主车道车队在行驶过程中的协同车间距大于等于匝道单次待合流车队与后主车道车队之间的后最小安全车间距/>。
当三个条件都满足时，将计算的场景方案确定为速度协同控制方案，通过场景方案对主车道车队进行协同控制。
在本发明的一些实施例中，所述速度控制方案还包括匝道车队速度控制方案；
所述根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案之后，还包括：
当所述前协同车间距满足对应的判断条件，而所述后协同车间距和所述协同车间距不满足对应的判断条件时，根据所述匝道车队行驶信息，确定对所述匝道头车进行加速的所述匝道车队速度控制方案。
需要说明的是，当满足条件一，而不满足条件二和条件三时，通过计算的场景方案确定为速度协同控制方案，通过场景方案对主车道车队进行协同控制的情况下，还需要确定匝道车队速度控制方案，通过匝道车队速度控制方案对匝道头车进行加速。
在本发明的具体实施例中，匝道车队速度控制方案是计算匝道车队的匝道头车的到达时间，计算公式如公式（22）所示：
式中，为匝道车队在行驶过程中的协同速度。
在计算出匝道车队的匝道头车的到达时间之后，可以通过匝道头车的到达时间对匝道车队进行协同控制。
当匝道车队类型为CAV领头车队类型时，确定匝道车队到达合流点的第一合流时间，可以根据公式（6）计算得到的初始前主车道车间距和初始后主车道车间距，确定场景方案，然后根据场景方案计算得到前主车道车队在行驶过程中的协同车间距/>和后主车道车队在行驶过程中的协同车间距/>，从而得到前主车道车队和后主车道车队的协同车间距/>，再根据满足的判断条件，确定速度控制方案，以使匝道车队可以通过速度控制方案在第一合流时间到达合流点。
当匝道车队类型为HDV领头车队类型时，确定匝道车队到达合流点的第二合流时间，可以根据公式（6）计算得到的初始前主车道车间距和初始后主车道车间距，确定场景方案，然后根据场景方案计算得到前主车道车队在行驶过程中的协同车间距/>和后主车道车队在行驶过程中的协同车间距/>，从而得到前主车道车队和后主车道车队的协同车间距/>，再根据满足的判断条件，确定速度控制方案，以使匝道车队可以通过速度控制方案在第二合流时间到达合流点。
在当前匝道车队汇入之后，将匝道控制区域和主车道控制区域中上一次参与协同控制的车辆除外，重新对匝道控制区域和主车道控制区域中的车辆进行协同控制。
为了更好实施本发明实施例中的基于混合交通流的合流区多车协同方法，在基于混合交通流的合流区多车协同方法基础之上，对应的，本发明实施例还提供了一种基于混合交通流的合流区多车协同装置，如图3所示，基于混合交通流的合流区多车协同装置包括：
车队确定模块301，用于当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
信息确定模块302，用于根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
汇入判断模块303，用于根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
方案确定模块304，用于若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
上述实施例提供的基于混合交通流的合流区多车协同装置可实现上述基于混合交通流的合流区多车协同方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述基于混合交通流的合流区多车协同方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。
如图4所示，本发明还相应提供了一种电子设备400。该电子设备400包括处理器401、存储器402及显示器403。图4仅示出了电子设备400的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
存储器402在一些实施例中可以是电子设备400的内部存储单元，例如电子设备400的硬盘或内存。存储器402在另一些实施例中也可以是电子设备400的外部存储设备，例如电子设备400上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。
进一步地，存储器402还可既包括电子设备400的内部储存单元也包括外部存储设备。存储器402用于存储安装电子设备400的应用软件及各类数据。
处理器401在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit，CPU），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器402中存储的程序代码或处理数据，例如本发明中的基于混合交通流的合流区多车协同方法。
显示器403在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。显示器403用于显示在电子设备400的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备400的部件401-403通过***总线相互通信。
在本发明的一些实施例中，当处理器401执行存储器402中的基于混合交通流的合流区多车协同程序时，可实现以下步骤：
当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
应当理解的是：处理器401在执行存储器402中的基于混合交通流的合流区多车协同程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面相应方法实施例的描述。
进一步地，本发明实施例对提及的电子设备400的类型不做具体限定，电子设备400可以为手机、平板电脑、个人数字助理（personal digitalassistant，PDA）、可穿戴设备、膝上型计算机（laptop）等便携式电子设备。便携式电子设备的示例性实施例包括但不限于搭载IOS、android、microsoft或者其他操作***的便携式电子设备。上述便携式电子设备也可以是其他便携式电子设备，诸如具有触敏表面（例如触控面板）的膝上型计算机（laptop）等。还应当理解的是，在本发明其他一些实施例中，电子设备400也可以不是便携式电子设备，而是具有触敏表面（例如触控面板）的台式计算机。
相应地，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述各方法实施例提供的基于混合交通流的合流区多车协同方法步骤或功能。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件（如处理器，控制器等）来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上对本发明所提供的基于混合交通流的合流区多车协同方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，包括：
当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
2.根据权利要求1所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，包括：
获取所述匝道控制区中匝道头车预设范围内预设个数的匝道车辆和每个匝道车辆的匝道车辆信息；
根据所述预设个数的匝道车辆，确定匝道车队；
根据所述匝道车辆信息确定所述每个匝道车辆的车辆类型；
根据所述每个匝道车辆的行驶顺序和所述车辆类型，确定所述匝道车队的匝道车队类型。
3.根据权利要求1所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入，包括：
根据所述匝道车队行驶信息和所述匝道车队类型，得到所述匝道车队的车队长度，根据所述匝道车队行驶信息，得到当前匝道车队与所述主车道车队中前主车道车队之间的前最小安全车间距，和后主车道车队之间的后最小安全车间距；
根据所述车队长度、所述前最小安全车间距和所述后最小安全车间距，得到所述匝道车队汇入所述主车道时所述主车道车队之间需要满足的主车道车间距；
根据所述主车道车队行驶信息，判断所述主车道车队上所述前主车道车队和所述后主车道车队之间的距离是否满足所述主车道车间距；
若是，则根据所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队行驶信息，得到所述前主车道车队的初始前主车道车间距和所述后主车道车队的初始后主车道车间距，并根据合流函数对所述初始前主车道车间和所述初始后主车道车间距进行判断。
4.根据权利要求2所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述匝道车队类型包括CAV领头车队类型；
所述根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，包括：
当所述匝道车队类型为所述CAV领头车队类型时，对所述匝道车队行驶信息进行计算，得到所述匝道车队编队完成时所述匝道头车的第一速度、第一行驶距离和到达加速车道的第二速度，从而得到所述匝道车队在所述匝道控制区行驶的第一行驶时间、在所述加速车道上的第二行驶时间；
根据所述匝道车队行驶信息、所述第一速度、所述第一行驶距离、所述第二速度、所述第一行驶时间、所述第二行驶时间，得到所述匝道车队到达所述合流点的第一合流时间。
5.根据权利要求4所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述匝道车队类型包括HDV领头车队类型；
所述根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，还包括：
当所述匝道车队类型为HDV领头车队类型时，对所述第一合流时间进行计算，得到所述匝道车队到达所述合流点的第二合流时间。
6.根据权利要求3所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述根据所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队行驶信息，得到所述前主车道车队的初始前主车道车间距和所述后主车道车队的初始后主车道车间距，并根据合流函数对所述初始前主车道车间和所述初始后主车道车间距进行判断，包括：
根据所述主车道车队行驶信息，得到所述前主车道车队到达所述合流点的第三合流时间，和所述后主车道车队到达所述合流点的第四合流时间；
根据所述匝道车队行驶信息，得到所述匝道车队不进行协同控制到达所述合流点的第五合流时间；
根据所述合流时间、所述第三合流时间、所述第五合流时间和所述车队长度计算得到初始状态下所述匝道车队与所述前主车道车队的初始前主车道车间距；
根据所述合流时间、所述第四合流时间和所述车队长度计算得到初始状态下所述匝道车队与所述后主车道车队的初始后主车道车间距；
根据所述合流函数对所述初始前主车道车间距和所述初始后主车道车间距进行判断。
7.根据权利要求6所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案，包括：
根据所述初始前主车道车间距和所述初始后主车道车间距，确定所述主车道车间的场景方案；
根据所述场景方案，得到所述前主车道车队在行驶过程中的前协同车间距，和所述后主车道车队在行驶过程中的后协同车间距；
根据所述前协同车间距、所述后协同车间距和所述车队长度，得到所述前主车道车队和所述后主车道车队的协同车间距；
当所述前协同车间距、所述后协同车间距和所述协同车间距均满足对应的判断条件时，将所述场景方案确定在所述合流时间内对所述主车道车队进行控制的速度协同控制方案。
8.根据权利要求7所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述速度控制方案还包括匝道车队速度控制方案；
所述根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案之后，还包括：
当所述前协同车间距满足对应的判断条件，而所述后协同车间距和所述协同车间距不满足对应的判断条件时，根据所述匝道车队行驶信息，确定对所述匝道头车进行加速的所述匝道车队速度控制方案。
9.根据权利要求1所述的基于混合交通流的合流区多车协同方法，其特征在于，所述根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队，包括：
获取所述主车道控制区域中主车道头车预设范围内预设个数的主车道车辆；
根据所述预设个数的主车道车辆，确定主车道车队。
10.一种基于混合交通流的合流区多车协同装置，其特征在于，包括：
车队确定模块，用于当匝道控制区域和主车道控制区域均有车辆驶入时，根据所述匝道控制区域的匝道编队条件对匝道车辆进行编队，确定匝道车队和匝道车队类型，根据所述主车道控制区域的主车道编队条件对主车道车辆进行编队，确定主车道车队；
信息确定模块，用于根据所述匝道车队和所述主车道车队的行驶情况，确定所述匝道车队的匝道车队行驶信息和所述主车道车队的主车道车队行驶信息；
汇入判断模块，用于根据所述匝道车队行驶信息、所述主车道车队行驶信息和所述匝道车队类型，判断所述匝道车队能否从合流区控制区域的主车道上汇入；
方案确定模块，用于若否，则根据所述匝道车队行驶信息，确定所述匝道车队到达所述合流区控制区域中合流点的合流时间，根据所述主车道车队行驶信息，确定所述合流时间内的所述主车道车队的速度协同控制方案。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230829 |