重庆邮电大学黄鑫获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利基于路侧引导的城市路段多车协同轨迹规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119811119B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411935817.8,技术领域涉及:G01C21/34;该发明授权基于路侧引导的城市路段多车协同轨迹规划方法是由黄鑫;王潇洋;李永福;赵杭设计研发完成,并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于路侧引导的城市路段多车协同轨迹规划方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于路侧引导的城市路段多车协同轨迹规划方法,属于智能交通技术领域。解决了现有技术下单车轨迹规划通行效率不高的技术问题,其技术方案要点是通过部署在路侧协同控制单元的多车协同轨迹规划算法生成网联车辆控制指令,并下发到车端执行。具体来说,多车协同轨迹规划算法是将协作范围内的车辆投影至相对坐标系中,再将轨迹规划分解为路径规划和速度规划两个过程,在调控阶段综合考虑了车辆的协同驾驶规则、策略、协作群体、周围车辆状态等信息,获取满足安全性、舒适性、高效性等要求的多车协同最优轨迹。本发明能够实现在混行交通环境下网联车辆的协同轨迹规划,具有很强的实用性以及广阔的商业应用场景。
本发明授权基于路侧引导的城市路段多车协同轨迹规划方法在权利要求书中公布了:1.基于路侧引导的城市路段多车协同轨迹规划方法,其特征在于:该方法包括以下步骤: S1、在城市道路部署路侧感知设备、路侧协同控制单元、路侧单元RSU,道路上行驶的车辆包括网联车辆和人工驾驶车辆HDV; 其中,网联车辆包括具备自动驾驶和网联通信功能的L4级自动驾驶车辆和具备辅助驾驶和网联通信功能的L2级自动驾驶车辆; S2、接入外部输入数据:协同驾驶规则、周围车辆意图、周围车辆轨迹信息、协作车辆和关键车辆信息、行为决策信息、高精地图和全局路径规划信息; S3、依据外部输入数据建立基于关键车、全局路径、静态风险场和动态风险场的相对坐标系; S4、采用五次多项式拟合变道轨迹的方法规划变道路径,其中目标约束1包含安全类:静态障碍物;法规类:压线时长、连续变道;舒适度类:避免急转弯; S5、采用改进的跳点搜索JPS算法对规划出来的变道路径进行速度规划,其中目标约束2包含安全类:动态障碍物;法规类:速度限制、交通规则;舒适度类:加速度限制,效率类:TTC允许值小于等于3秒;具体包括以下步骤: S51、基于S4规划的变道路径及自车周围车辆信息,构建S-T空间,将S-T空间进行栅格化处理,并利用当前时刻t0处障碍物的位置st0、速度vt0以及加速度at0信息,推算出该障碍物在未来任意时刻tk的位置; S52、速度可行域与搜索目标确定,在获得S-T搜索空间后,部分栅格因障碍物占据而不可用,剩余未被占用的栅格则形成自由区域,这些自由区域共同构成了速度规划的可行空间; S53、基于JPS算法进行速度曲线规划; 在使用A*算法进行路径搜索时,每个节点的代价函数通常采用以下形式: fn=gn+hn9 其中,fn表示当前节点n的总代价;gn表示从起始节点到当前节点n的累计代价;hn表示从当前节点到目标节点的估计代价; 采用JPS算法对节点的扩展方向进行约束,在S-T空间中,车辆的运动状态限制为仅能向右、向上或沿右上对角线方向移动;在算法的迭代过程中,当前节点的代价为其父节点的代价加上父节点到当前节点的代价; S54、基于二次规划的速度曲线优化,由于JPS算法生成的速度曲线由折线段构成,速度的突变会显著影响乘坐的舒适性;对S-T空间中生成的速度曲线进行优化,在S-T图中,速度曲线表示为相对于时间戳和车道沿线站点的映射函数,表示为vi=fti,si,其中ti和si表示沿路径的时间和弧长;在优化过程中,综合考虑乘坐舒适性、加速度平顺性以及通行效率,以实现平衡的表现,时间序列t=[t0,t1,...,tn]T保持不变,而对位置序列s=[s0,s1,...,sn]T进行调整优化;对于速度曲线上的任意点ti,si,通过纵向扩展得到位置si的可行空间范围upi,bottomi; 确定速度规划的可行域后,离散位置序列[s0,s1,...,sn]T作为优化的核心目标;此时,速度规划问题的优化目标表示如下: 在优化目标函数时,综合考虑行驶效率和乘坐舒适性,引入与速度曲线粗解之间的偏差指标,具体目标函数表述为: fs=costref+costexp+costa+costj13 其中,costref表示优化速度曲线与粗解之间的偏差代价,旨在使优化后的曲线尽量贴近粗解所在的剖面;costexp为期望速度代价,用于让优化后的车速接近期望的行驶速度;costa和costj分别表示加速度与加加速度的代价,用于提升速度曲线的平滑性,从而改善乘坐舒适性;这些代价的计算公式分别如下: i为车道编号,最内侧车道i=0,由内向外编排,N为车道总数;s′i代表当前的纵向速度,s″i表示当前的纵向加速度; 在优化速度曲线时,保证车辆在行驶过程中不会与障碍物发生碰撞,满足车辆的动力学约束; 对车辆的纵向位置进行约束,避免与障碍物产生干涉: bottomi≤si≤upi18 满足车辆的稳定性约束: 其中,ay,max为车辆行驶时允许的最大横向加速度,κmax为路径的最大曲率,vlimit为道路的速度限制; 纵向加速度和加加速度不得超过各自的上下限: ax,min≤s″i≤ax,max20 jx,min≤s″′i≤jx,max21 确保速度曲线的起点符合车辆当前的状态约束,以避免车辆在按照该速度曲线行驶时出现速度突变;对速度曲线起点的状态进行限制; s0=sstart,s′0=s′start,s″0=s″start22 S6、将规划好的变道路径和速度合成为规划轨迹,并将轨迹信息发送至车辆控制器,实现多车协同变道。
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