JP7214017B2 - 異なる交差道路を走行する車両の共同制御 - Google Patents
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Description
式(2)は以下を条件とする。
式中、VRiおよびVRjは、それぞれ、道路Riおよび道路Rj上の平均車速である。制約(3)は、制御ゾーン内の車両の数が閾値を超えないことを保証する。制約(4)は、すべての関連道路を考慮する必要があることを示す。制約(5)は、車速を考慮する。車速が速いほど、ゾーンサイズは大きくなる。これは、高速道路ほど車間距離が大きくなるためである。
として定義され、最適化問題は、
として定義され、式(7)は以下を条件とし、
式中、theadwayは、道路上の隣接する車両間の運転間隔であり、異なる道路に対して異なり得る。理解されるように、MILP問題(7)の目的は、制御ゾーンを通るグループ(クラスタ)内のすべての車両の総走行時間を最小化することである。制約(8)は、車両が制御ゾーンを通して車速制限に違反しないことを保証する。他の2つの制約(9)は、同じ車線上の車両に対する安全性運転間隔が維持されることを保証する。(6)~(9)によって与えられる最適化問題を解くことは、グループ(クラスタ)内の車両について最適な到着時間を与える。定式化された問題を解くために、いくつかの最適化問題解法、例えば、IBM CPLEX解法を適用することが可能である。
として表わすことができ、数式(13)は、以下を条件とし、
式中、加速率aiは制御入力、Hは単位行列のような正定値行列、diは現在の制御点までの距離、Δtは時間ステップ、xi 0およびvi 0はそれぞれ時間t0における位置および速度、dheadwayは隣接する車両間の安全性距離である。
Claims (19)
- 車両を共同制御するためのシステムであって、
第1の道路と第2の道路との交差点を含み前記交差点から所定範囲内の交差点ゾーンの交通構成を記憶するように構成されたメモリを備え、前記交差点ゾーンは、前記交通構成において指定される順序付けゾーンと制御ゾーンとを含み、前記順序付けゾーンは、前記交差点の近くに前記第1の道路における第1セクションと前記第2の道路における第2セクションとを含み、前記制御ゾーンは、前記第1の道路における第3セクションおよび前記第2の道路における第4セクションを含み、前記第3セクションは前記第1セクションと前記交差点との間であり、前記第4セクションは前記第2セクションと前記交差点との間であり、前記システムはさらに、
プロセッサを備え、
前記プロセッサは、
前記順序付けゾーン内の前記第1の道路および前記第2の道路上を走行する車両を前記車両のグループの組にグループ化し、前記車両のグループの組の少なくとも1つのグループは、前記第1の道路を走行する車両および前記第2の道路を走行する車両を含んでおり、
異なるグループの車両が前記交差点に順次到着することを保証するために、後続グループの最初の車両が先行グループの最後の車両を追い越すことはできないように、異なるグループの車両が前記制御ゾーン内で同時に走行することを防ぐことによって、前記制御ゾーンにおいて許容される車両の最大数を制約するとともに、前記順序付けゾーンにおいて前記制御ゾーンに進入するグループの順序を決定し、
前記制御ゾーンにおける車両の前記最大数によって制約される計算複雑さを伴う最適化問題を解くことによって、前記第1の道路および前記第2の道路上の前記制御ゾーンを走行する同じグループの車両が前記交差点を通過する最適運動軌道を決定し、
対応する車両に前記最適運動軌道を送信するよう構成される、システム。 - 前記交差点ゾーンにおいて交通情報を受け入れるように構成された入力インターフェースをさらに備え、
前記プロセッサは、前記交通情報に基づいて、前記交差点ゾーンを前記順序付けゾーンと前記制御ゾーンとに区分するように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記交差点ゾーンにおいて交通情報を受け入れるように構成された入力インターフェースをさらに備え、
前記交差点ゾーンは、前記順序付けゾーンに先行する情報ゾーンを含み、
前記プロセッサは、
前記情報ゾーン内を走行する車両の状態を判断し、
前記情報ゾーン内の前記車両の状態を追跡して、前記順序付けゾーン内の前記車両の現在の状態を推定し、
それら車両の現在の状態に基づいて前記順序付けゾーンにおいて前記車両をグループ化するよう構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、異なるグループの車両について異なる運動制約を決定することによって、異なるグループの車両が前記制御ゾーン内で同時に走行することを防止し、前記後続グループの前記最初の車両が前記先行グループの前記最後の車両を追い越すことはできないようにすることを保証するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記運動に関する前記制約は、車線変更制約、車速制約、加速制約、および運転間隔制約のうちの1つまたは組み合わせを含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記順序付けゾーン内の車両は第1のグループと第2のグループとにグループ化され、
前記プロセッサは、前記第1のグループの車両に対する最小車速制約と前記第2のグループの車両に対する最大車速制約とを決定するように構成される、請求項4に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、車両が前記制御ゾーンに到着する時間、および前記制御ゾーンにおいて許容される車両の前記最大数に基づいて、前記順序付けゾーン内の車両を異なるグループに割り当てるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、混合整数線形問題を解くことによって、交差点に到着する車両の最適時間と車速制約とを決定し、異なるグループの車両が交差点に順次到着することを保証するように構成される、請求項7に記載のシステム。
- 前記システムは、前記交差点の近傍に配置されたエッジデバイス上に配置される、請求項1に記載のシステム。
- 前記エッジデバイスは、前記交差点ゾーン内において交通情報を収集するためのセンサの組を含み、
前記システムの前記プロセッサは、前記交通情報に基づいて前記グループ化および前記制御を行うように構成され、
前記エッジデバイスは、前記制御ゾーン内の車両に、対応する軌道を送信する送信機をさらに含む、請求項9に記載のシステム。 - 車両を共同制御するための方法であって、
前記方法は、第1の道路および第2の道路の交差点を含み前記交差点から所定範囲内の交差点ゾーンの交通構成を記憶するメモリに結合されるプロセッサを用い、
前記交差点ゾーンは、前記交通構成において指定される順序付けゾーンと制御ゾーンとを含み、
前記順序付けゾーンは、前記交差点の近くに前記第1の道路における第1セクションと前記第2の道路における第2セクションとを含み、
前記制御ゾーンは、前記第1の道路における第3セクションおよび前記第2の道路における第4セクションを含み、前記第3セクションは前記第1セクションと前記交差点との間であり、前記第4セクションは前記第2セクションと前記交差点との間であり、
前記プロセッサは、前記方法を実施する格納された命令と結合され、
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記方法のステップを実行し、
前記方法は、
前記順序付けゾーン内で前記第1の道路および前記第2の道路上を走行する車両を前記車両のグループの組にグループ化することを含み、前記車両のグループの組の少なくとも1つのグループは、前記第1の道路を走行する車両および前記第2の道路を走行する車両を含んでおり、
前記方法はさらに、
異なるグループの車両が前記交差点に順次到着することを保証するために、後続グループの最初の車両が先行グループの最後の車両を追い越すことはできないという意味で、異なるグループの車両が前記制御ゾーン内で同時に走行することを防止することによって、前記制御ゾーンにおいて許容される車両の最大数を制約するとともに、前記順序付けゾーンにおいて前記制御ゾーンに進入するグループの順序を決定することと、
前記制御ゾーンにおける車両の前記最大数によって制約される計算複雑さを伴う最適化問題を解くことによって、前記第1の道路および前記第2の道路上の前記制御ゾーンを走行する同じグループの車両が前記交差点を通過する最適運動軌道を決定することと、
前記制御ゾーン内の車両を対応する前記最適運動軌道に追従させることとを含む、車両を共同制御するための方法。 - 異なるグループの車両が前記制御ゾーン内で同時に走行することを防止することは、前記異なるグループの車両に異なる運動制約を課すことを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の道路の前記順序付けゾーン内の車両は、第1のグループと第2のグループとにグループ化され、前記防止することは、前記第1のグループの車両に最小車速制約を、前記第2のグループの車両に最大車速制約を課すことを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記運動に関する前記制約は、車線変更制約、加速制約、および近接度制約のうちの1つまたは組み合わせを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記グループ化は、前記第1の道路および前記第2の道路上の車両の現在の状態に基づいて、前記第1の道路上の車両をグループ化することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記順序付けゾーンに先行する情報ゾーン内の車両の状態を判断することと、
前記情報ゾーン内の車両の状態を追跡して、前記順序付けゾーン内の車両の現在の状態を推定することとをさらに含む、請求項15に記載の方法。 - 前記グループ化は、
前記第1の道路および前記第2の道路上の車両の現在の状態に基づいて、それら車両に対応する、制御ゾーンにへの進入時間を決定することと、
前記グループの組内の車両を、それら車両に対応する進入時間に基づいてグループ化することとを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記グループ化は、各車両の前記制御ゾーンへの近接度に基づいて、および前記制御ゾーン内の車両の最大許容数に基づいて、車両を異なるグループに割り当てることを含む、請求項15に記載の方法。
- 方法を実行するためにプロセッサによって実行可能なプログラムがその上で具現化される非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記方法は、
第1の道路と第2の道路との交差点を含み前記交差点から所定範囲内の交差点ゾーンの交通構成にアクセスすることを含み、前記交差点ゾーンは、前記交通構成において指定される順序付けゾーンと制御ゾーンとを含み、
前記順序付けゾーンは、前記交差点の近くに前記第1の道路における第1セクションおよび前記第2の道路における第2セクションを含み、
前記制御ゾーンは、前記第1の道路における第3セクションおよび前記第2の道路における第4セクションを含み、前記第3セクションは前記第1セクションと前記交差点との間であり、前記第4セクションは前記第2セクションと前記交差点との間であり、
前記方法はさらに、
前記順序付けゾーン内で前記第1の道路および前記第2の道路上を走行する車両を前記車両のグループの組にグループ化することを含み、前記車両のグループの組の少なくとも1つのグループは、前記第1の道路を走行する車両および前記第2の道路を走行する車両を含んでおり、
前記方法はさらに、
異なるグループの車両が前記交差点に順次到着することを保証するために、後続グループの最初の車両が先行グループの最後の車両を追い越すことはできないという意味で、異なるグループの車両が前記制御ゾーン内で同時に走行することを防止することによって、前記制御ゾーンにおいて許容される車両の最大数を制約するとともに、前記順序付けゾーンにおいて前記制御ゾーンに進入するグループの順序を決定することと、
前記制御ゾーンにおける車両の前記最大数によって制約される計算複雑さを伴う最適化問題を解くことによって、前記第1の道路および前記第2の道路上の前記制御ゾーンを走行する同じグループの車両が前記交差点を通過する最適運動軌道を決定することと、
前記制御ゾーン内の車両を対応する前記最適運動軌道に追従させることとを含む、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
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