(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210655825.1 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 青岛科技大 学 地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路 99号 (72)发明人 王涛　李发宝　袁子鉴　张晶　 田钧方　 (74)专利代理 机构 青岛中天汇智知识产权代理 有限公司 37241 专利代理师 许莉 (51)Int.Cl. G08G 1/01(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种在信号交叉口处设立预停止线及预信 号灯的车辆诱 导驾驶方法 (57)摘要 本发明公开一种在信号交叉口处设立预停 止线及预信号灯的车辆诱导驾驶模型。 步骤： 1) 配置仿真所涉及的参数(车 队中车辆数， 车辆初 始速度及位置， 头车驾驶模型， 仿真时长， 仿真步 长， 仿真信号灯配时， 驾驶员反应相关参数)； 2) 判断仿真时间是否超过所需仿真时长， 若没有， 则继续运行， 若超 过， 则停止； 3)按照模型设定 更 新头车运动状态； 4)按照给定模型监测跟驰 车运 动状态； 5)判断仿真时间是否在设定的信号灯配 时周期范围内， 若是， 则记录该时刻车 队中所有 车辆的实时数据， 否则不进行记录； 6)判断是否 存在未通过交叉口的跟驰车辆， 若存在， 则采集 车辆编号， 重复步骤4)； 若不存在， 则进入下一 步； 7)更新仿真时间 并保存车辆数据。 权利要求书3页 说明书6页 附图5页 CN 115311843 A 2022.11.08 CN 115311843 A 1.在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾驶方法， 其特征在于， 包括 步骤： 1)配置仿真所涉及的参数， 包括车队中车辆数， 车辆初始速度及位置， 头车驾驶模型， 仿真时长， 仿真步长， 仿真信号灯配时， 驾驶员反应相关参数； 仿真场景为一个交叉口东西向主干道作为开放道路场景， 在距主停止线L处设立预停 止线及预信号灯， 车队中共有NUM辆车均匀分布在道路上， 车辆编号自东向西开始依次增 大， 例如头车位于车队最东侧， 编号为1； 最西侧的车辆编号为NUM， 车队中车辆自西向东呈 跟驰状态， 不 考虑换道和超车等行为； 2)判断仿真时间是否超过 所需仿真时长， 若没有， 则继续 运行， 若超过， 则停止； 3)按照模型设定更新头车运动状态， 更新包括头车的实时位置及速度信息； 4)按照给定模型监测跟驰车运动状态， 更新包括旅行时间、 加速度、 速度以及实时位 置； 5)判断仿真时间是否在设定的信号灯配时周期范围内， 若是， 则记录该时刻车队中所 有车辆的实时数据， 否则不进行记录； 6)判断是否存在未通过交叉口的跟驰车辆， 若存在， 则采集车辆编号， 重复步骤4)； 若 不存在， 则进入下一 步； 7)更新仿真时间 并保存车辆数据， 返回步骤2)。 2.根据权利要求1所述的一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾 驶方法， 其特 征在于， 所建立模型表示： 对于进入 控制区域的头车， 其状态向量x(t)定义 为： 其中， s(t)是车辆在t时刻与初始点的距离长度， 而v(t)则表示车辆在t时刻的速度。 车 辆位置s(t)， 速度v(t)和 加速度a(t)之间的关系表示 为： 这两个常微分方程在车辆动力学 方程矢量形式 中表示形式如下 所示： 控制变量u(t)表示加速度向量， 即： 为了确保车辆能够在主信号灯绿灯开始时刻到达停车线， 我们对第i辆智能车的终端 时间 设置如下： 其中， 表示车辆到达停止线处所用时间； 表示自由流条件下车辆以最大限速到 达停止线的行驶时间， 表示第i‑1辆车的终端时间； h表示车辆之间的安全车头时距。 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115311843 A 2分两种情况： 如果第i ‑1辆车是CAV， 则 可以通过V2I通讯获得其预测的终端时间信息； 如果 它是属于HV， 那么就通过车头时距来进行估算。 表示最接近 的主信号灯绿灯开始时间。 公式如下 所示： 其中， 与 分别表示主信号灯周期c中绿灯的开始时间以及红灯的开始时间。 3.根据权利要求2所述的一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾 驶方法， 其特 征在于， 所确定车辆 轨迹优化规则如下： 首先根据车辆运行状态， 将车辆模型划分为三个阶段： (1)制动阶段。 该阶段车辆从初 始位置行使到预停止线处并停车； (2)预停止线处停车等待阶段； (3)启动加速阶段。 该阶段 保证车辆在终端时刻的速度达 到期望值。 改进后的最优 控制模型如下 所示： F＝α1+β1PT+( β2ma2v)a＞0 PT＝max{0,d1v+d2v2+d3v3+mav} t0≤t1≤t2,t1≤t2≤tf ‑6≤a1(t)≤0,0≤a2(t)≤3 其中， PT是驾驶车辆所需的总功率， 是滑行时拖动功率、 惯性功率和额外发动机功率的 总和， PT是非负的。 第三项表示加速过程中的额外发动机阻力， 仅在加速度大于零时才存 在。 tf为到达主停车线位置的终端 时间， a1为第一阶段减速下的最佳减速度， a2为最终阶段 的加速度， t0,tf， 与 分别表示车辆的初始位置以及终端时刻的位置， 与 分别表 示车辆的初始速度以及终端时刻的最终速度， t1为到达预停止线处停车的时刻， t2为预信号 红灯结束绿灯开始的时间。 4.根据权利要求3所述的一种在信号交叉口处设立预停止线及预信号灯的车辆诱导驾 驶方法， 其特 征在于， 预信号配时规则如下： 在主信号灯绿灯相位开启时， 预信号应提前开启绿灯相位， 让预停止线处的车辆在预 留区域加速， 在交叉口以最大限速驶出 交叉口， 以提高其通行能力。 而在 主信号灯红灯相位 开始时， 预信号灯需提前开启红灯相位， 防止当前绿灯信号周期未能通过交叉 口的车辆进 入前方预留区域， 以免影响下一信号周期的控制策略执行。 所以可知预信号的红灯开启时 间要比主信号 早rs。 r的计算公式如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115311843 A 3