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原文传递基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法

专利名称：	基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法
摘要：	本发明公开了基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法：步骤1，选定高速公路隧道路段，获取行车状态数据及车辆相关参数得到车辆的跟驰状态；步骤2，构建跟驰车辆驾驶人加减速决策行为模型，确定在不同行车情况的跟驰驾驶决策行为；步骤3，构建基于安全跟驰距离的车辆驾驶人效用最优函数，得到基于当前车速的最小跟驰距离；步骤4，基于感知速度对车辆驾驶人效用最优函数修正，得到修正后的最小安全跟驰距离；步骤5，建立基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道路段车辆跟驰模型；步骤6，通过改变前导车运行状态，设定隧道路段模拟交通场景；步骤7，基于模拟交通场景跟驰车辆按照车辆跟驰模型运行，仿真模拟t>0时跟驰车辆的运行状态。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海城建城市运营(集团)有限公司;上海城建智慧城市运营管理有限公司
发明人：	池瑜;朱俊易;唐弘;蔡健华;蔡晓敏;苏维吉;刘冠麟;陈炯臻;杨世英;陈霄玥;金燕
专利状态：	有效
申请日期：	2022-12-21T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202211648153.8
公开号：	CN117010134A
代理机构：	上海德昭知识产权代理有限公司
代理人：	卢泓宇
分类号：	G06F30/20;G08G1/01;G08G1/052;G;G06;G08;G06F;G08G;G06F30;G08G1;G06F30/20;G08G1/01;G08G1/052
申请人地址：	200023 上海市黄浦区打浦路600号;
主权项：	1.一种基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选定高速公路隧道路段，获取所述隧道路段行驶车辆的行车状态数据及车辆相关参数，并计算得到车辆的跟驰状态；步骤2，根据所述车辆的跟驰状态，构建跟驰车辆驾驶人加减速决策行为模型，确定其在不同行车情况的跟驰驾驶决策行为；步骤3，构建基于安全跟驰距离的车辆驾驶人效用最优函数，计算得到基于当前车速的最小跟驰距离；步骤4，基于感知速度选择所述跟驰车辆驾驶人加减速决策行为模型对所述车辆驾驶人效用最优函数进行修正，计算得到修正后的最小安全跟驰距离；步骤5，根据所述修正后的最小安全跟驰距离建立基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道路段车辆跟驰模型；步骤6，通过改变前导车运行状态，设定高速公路隧道路段模拟交通场景；步骤7，基于所述高速公路隧道路段模拟交通场景，跟驰车辆按照所述基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道路段车辆跟驰模型运行，仿真模拟t>0时所述跟驰车辆的运行状态。 2.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤1中，通过视频统计或实车试验获得所述行车状态数据，所述行车状态数据包括跟驰车辆的车速、加速度、跟驰距离、路段位置以及照度，所述车辆相关参数包括车辆的长度和宽度。 3.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤2中，所述跟驰车辆驾驶人加减速决策行为模型为跟驰车辆驾驶人在高速公路隧道路段的加减速决策行为模型，所述跟驰车辆驾驶人加减速决策行为模型的具体构建过程为：步骤2-1，用前后两车辆之间的行车速度差与跟驰车辆跟驰距离的比值表示所述车辆的跟驰状态，则有： θ＝dv/d dv＝vN+1-vN 式中，θ为跟驰车辆行车状态，dv为车速差，vN+1为跟驰车辆车速，vN为前方车辆车速，d为跟驰距离；步骤2-2，分别从跟驰车辆车速低于前车和高于前车的两个方面对不同行车状态的驾驶人加减速决策模型进行构建，则有： a＝αθ2+βθ+γ A＝αθ2+βθ+γ 式中，a为跟驰车辆车速低于前车时的加速度，A为跟驰车辆车速高于前车时的加速度，α，β和γ都为常数。 4.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤3中，驾驶人在隧道路段行车过程中，发现前方物体并进行判断决策，具体分为3个阶段：第1阶段行车过程中前方物体出现；第2阶段驾驶人发现并判断前方物体为障碍物或车辆，准备应对；第3阶段驾驶人做出决策，采取减速或制动措施应对，以保证行车安全，从时间效用和安全效用两个方面来评估隧道路段行车过程中跟驰车辆的总效用，构建所述基于安全跟驰距离的车辆驾驶人效用最优函数，计算基于当前车速的最小跟驰距离，所述时间效用以跟驰车速反映，所述安全效用反映在跟驰距离上。 5.根据权利要求4所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤3中，计算所述最小跟驰距离的具体过程为；步骤3-1，为保证行车安全，跟驰车速应当满足以下安全条件： dmin≤d 式中，dmin为当前跟驰车速下的最小安全跟驰距离，d为跟驰车辆的跟驰距离；步骤3-2，当前跟驰车速下的最小安全跟驰距离计算方法为： dmin＝LN+1-LN+β 式中，LN+1为N+1车制动刹车距离，LN为N车制动刹车距离，β为车辆停2止后N+1车与N车的距离；步骤3-3，在跟驰安全距离的确定时，以最危险情况考虑，即前车处于匀减速制动状态时，得到最小跟驰距离为：式中，β0为驾驶人期望安全距离，v为跟驰车辆制动前速度，tr为制动迟滞时间，ta为在隧道进出口处明适应或暗适应的时间，AN+1为N+1车的最大减速度，AN为N车的最大减速度；步骤3-4,当车辆处于跟驰状态时，前后两车速度相差较小，因此将vN+1和vN看作两个近似相等的值，同时不考虑车辆的减速性能差异，将两车的加速度视为相等，从而得到汽车跟驰行驶时的最小安全跟驰距离： Lm＝vN+1(tr+ta)+β0 式中，Lm为当前跟驰车速下的最小安全跟驰距离。 6.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤4具体包括以下步骤：步骤4-1，在日间行车中，隧道外部行车路段即为白天行车，而隧道内部路段视为夜间条件行车，因此根据白天与夜间驾驶人感知速度函数对隧道路段跟驰车辆速度进行修正： Δvo＝vN+1-f(vN+1) Δvi＝vN+1-p(vN+1) 式中，Δvo为隧道外部路段驾驶人速度感知偏差，Δvi为隧道内部路段驾驶人速度感知偏差，f(vN+1)为隧道外部路段驾驶人感知速度函数，p(vN+1)为隧道内部路段驾驶人感知速度函数；步骤4-2，以速度偏差修正隧道路段跟驰车速，得到驾驶人行车时的感知速度： V＝vN+1+Δv 式中，V为修正后的高原高速公路特长隧道路段理论最高限速值，Δv为驾驶人速度感知偏差值；步骤4-3，计算得到修正后的最小跟驰距离： Lm＝V(tr+ta)+β0 式中，Lm为修正后的当前跟驰车速下的最小安全跟驰距离。 7.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤5中，从跟驰车辆局部最优的角度，考虑时间效用和安全效用，将所述修正后的最小安全跟驰距离函数作为跟驰车辆驾驶人决策目标函数，跟驰车辆驾驶人采取加减速措施，使行驶车速和跟驰距离向最优状态修正。 8.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤6中，所述运行状态包括车辆速度和车辆位置。 9.根据权利要求1所述的基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道段车辆跟驰建模方法，其特征在于：其中，步骤7中，假设前导车按照预先设定的情形改变运动状态，而跟驰车辆按照基于驾驶人视觉特性的高速公路隧道路段车辆跟驰模型运行，考察t>0时跟驰车辆的运行状态，更新规则为：车辆速度：vn+1(t+Δt)＝vn+1(t)+an+1(t)×Δt,n＝1,...,N 车辆位置：式中，Δt为加速度调节时间。
所属类别：	发明专利