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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种智能网联队列换道方法，包括：产生队列换道意图；计算目标车道车辆动态间隙；计算队列换道所需间隙；判断目标车道车辆动态间隙是否大于队列换道所需间隙，若大于则选择此间隙作为换道目标间隙；若没有则判断是否属于强制换道，若是则目标车道车辆协助实现队列协同换道；若不是，则等待下一个间隙；队列内车辆逐个开始换道，获得换道车辆与各车辆的实际距离间隙，并计算换道车辆与各车辆的安全间隙，若各实际距离间隙全部满足了计算的安全间隙，则继续进行换道，否则调整换道车辆的运动状态；待所有队列内车辆逐个实现换道，则队列换道完成。本发明可有效实现队列整体换道，为智能网联队列实现安全、稳定地换道提供支撑。

主权项：1.一种智能网联队列换道方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：队列在行驶过程中，产生队列换道意图；S2：通过车路协同技术获得目标车道上队列前后范围内存在的车辆数量、车辆位置信息和各车辆的运动状态，计算并跟踪目标车道车辆之间的动态间隙；S3：根据车路协同技术或者队列内部通信获得队列内车辆数量、车辆位置信息和各车辆的运动状态，计算队列换道所需间隙，具体为：S3-1：计算跟驰时队列内车辆i与其前方车辆之间的动态间隙： 其中n＞i≥2 式中，Di为队列内第i辆车在跟驰过程中与前方车辆所需保持的安全间隙，n为队列内车辆的数量；IPF表示队列车辆关系下的安全距离评估，Ev为队列关系下距离风险评估的阈值；表示车辆i行驶方向前方的安全距离下界，表示车辆i的队列前方车辆i-1在行驶方向后方的安全距离下界，ai和ai-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的行驶加速度，vi和vi-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的行驶速度；α和τ是与速度和车道宽度相关的常数，λ和β分别是与虚拟质量和顺时针夹角相关的常数，γ表示队列车辆关系下车辆整体性相关的常数；Mi和Mi-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的虚拟质量，其具体公式如下：Mi＝mi1.566×10-14vi6.687+0.3345式中，mi是车辆i的实际质量，vi是车辆i当前的行驶速度；S3-2：计算跟驰时队列头车与目标车道前方车辆之间为行驶安全所需保持的安全间隙，若无前方车辆则所需间隙为0m； 式中，D1表示队列头车与目标车道前方车辆之间为行驶安全所需保持的安全间隙，RPF表示非队列车辆关系下的安全距离评估，Er为非队列关系下距离风险评估的阈值；表示队列头车行驶方向前方的安全距离，表示队列头车的目标车道前方车辆在行驶方向后方的安全距离，a1和af分别表示队列头车和目标车道前方车辆的行驶加速度，v1和vf分别表示队列头车和目标车道前方车辆的行驶速度，M1和Mf分别表示队列头车和目标车道前方车辆的虚拟质量；S3-3：计算跟驰时队列尾车与目标车道后方车辆之间为行驶安全所需保持的安全间隙，若无后方车辆则所需间隙为0m： 式中，Dr表示队列尾车与目标车道后方车辆之间为行驶安全所需保持的安全间隙，表示目标车道后方车辆行驶方向前方的安全距离，表示队列尾车行驶方向后方的安全距离，ar和an分别表示目标车道后方车辆与队列尾车的行驶加速度，vr和vn分别表示目标车道后方车辆与队列尾车的行驶速度，Mr和Mn分别表示目标车道后方车辆与队列尾车的虚拟质量；S3-4：计算队列换道所需间隙： 式中，Dlane为队列换道所需的安全间隙；S4：在目标车道上队列前后范围内，判断目标车道车辆之间的动态间隙是否大于队列换道所需间隙，若大于则选择此间隙作为换道目标间隙，转S5；若没有满足此条件的目标车道车辆之间的动态间隙，则判断此时队列换道是否属于强制换道，若是则目标车道车辆协助实现队列协同换道；若不是，则队列等待下一个适合换道的间隙再进行换道，转S2；S5：队列内车辆逐个开始换道：获得换道车辆与当前车道前方车辆、目标车道前方车辆和目标车道后方车辆之间的实际距离间隙，并计算换道车辆与当前车道前方车辆之间的安全间隙、换道车辆与目标车道前方车辆之间的安全间隙、换道车辆与目标车道后方车辆之间的安全间隙，若获得的各实际距离间隙全部满足了所述计算的三种安全间隙，则继续进行换道，否则调整换道车辆的运动状态以满足各安全间隙要求；其中，所述计算换道车辆与目标车道前方车辆之间的安全间隙包括：判断目标车道前方车辆是否为换道车辆所在队列内部车辆，并分别计算当目标车道前方车辆为非队列内部车辆或队列内部车辆时的安全间隙，具体为：S5-1：计算换道时队列中第i辆车与当前车道前方车辆之间所需保持的安全间隙1； 其中，式中，表示队列中第i辆车与当前车道前方车辆之间所需保持的安全间隙1，RPF表示非队列车辆关系下的安全距离评估，Er为非队列关系下距离风险评估的阈值；表示车辆i行驶方向前方的安全距离，表示车辆i的前方车辆在行驶方向后方的安全距离，θi表示车辆i在换道过程中的转向角，Li和Lf分别表示车辆i和目标车道前方车辆的车长；S5-2：计算换道时队列中第i辆车与目标车道前方车辆之间所需保持的安全间隙；S5-2.1：当目标车道前方车辆为非队列车辆时，计算队列中第i辆车与当前车道前方车辆的安全间隙2： 其中，式中，表示队列中第i辆车与作为非队列车辆的目标车道前方车辆之间所需保持的安全间隙2；S5-2.2：当目标车道前方车辆同为队列内部车辆时，计算队列中第i辆车与当前车道前方车辆之间所需保持的安全间隙3，此时的安全要求为间隙维持在区间中，其中安全间隙下界计算公式如下： 其中， 式中，表示队列中第i辆车与当前车道前方车辆之间的安全间隙3的安全下界，IPF表示队列车辆关系下的安全距离评估，Ev为队列关系下距离风险评估的阈值；表示车辆i行驶方向前方的安全距离下界，θi表示车辆i在换道过程中的转向角，表示车辆i的队列前方车辆i-1在行驶方向后方的安全距离下界，Li和Li-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的车长，ai和ai-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的行驶加速度，vi和vi-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的行驶速度，Mi和Mi-1分别表示车辆i和队列前方车辆i-1的虚拟质量；其中安全间隙上界计算公式如下： 其中， 式中，表示队列中第i辆车与当前车道前方车辆之间安全间隙3的安全上界，表示车辆i行驶方向前方的安全距离上界，表示车辆i的队列前方车辆i-1在行驶方向后方的安全距离上界；S5-3：计算换道时队列中第i辆车与目标车道后方车辆之间所需保持的安全间隙4： 其中，式中，表示队列中第i辆车与目标车道后方车辆之间所需保持的安全间隙4，Di+1表示队列内各车辆i+1与前方同队列车辆i之间的动态安全间隙，RPF表示非队列车辆关系下的安全距离评估，Er为非队列关系下距离风险评估的阈值；表示车辆i的后方车辆在行驶方向前方的安全距离，表示车辆i行驶方向后方的安全距离，n为队列内车辆的数量，θi表示车辆i在换道过程中的转向角，Li和Lr分别表示车辆i和目标车道后方车辆的车长；S6：在队列内换道车辆实现在目标车道上水平行驶后，换道车辆调整运动状态，实现小间隙队列跟驰行驶；S7：待所有队列内车辆逐个实现以上步骤，则队列换道完成。

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