基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法及装置与流程

1.本发明属于路径规划技术领域，更具体地，涉及一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法及装置。


背景技术：

2.现阶段高等级面向l3，l4的自动驾驶汽车仍旧不能自我上下高速，其根本原因为车辆在进出高速路口时，车道线不清晰很难依据车道线进行自主引导，当前的通行方式为利用外部环境识别装置识别是否出现收费站，然后在定位和地图的辅助下通过自动驾驶控制器规划出行进路线并且在确认etc装置缴费完成后自动驾驶通过收费站。
3.由于收费站进出口车道线不清晰或者没有车道线，且收费站可能出现改造，此时etc通道和手动收费通道可能发生互换或是某些etc通道被临时关闭都会导致车辆无法自动驾驶通过收费站区域。
4.由于自动驾驶车辆都是按照固定的规则行驶，不能做到像驾驶员那样和周围的车辆做到协同，当大量的自动驾驶车辆聚集到一起均准备自动驾驶通过收费站时，完全依靠车辆自动驾驶系统，没有统一的协同规则，则无法自动驾驶通过。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法及装置，通过v2x无线通信技术收集即将通过收费站的车辆的基本状态信息和行驶状态信息进行统一处理，对即将通过的自动驾驶车辆进行统筹规划，给每辆车辆推送行驶路线和行驶速度，以便于自动驾驶车辆平稳、舒适地自动驾驶通过收费站。
6.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法，包括：
7.(1)规划收费站正规宽度道路区每个车道出口经过收费站前端车道扩展区到达相应闸机口的行驶路线；
8.(2)计算出每条行驶路线中当前车辆通过闸机口的时间，选择出每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆；
9.(3)从每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆中选择时间短且满足限高和限重因素对应的行驶路线推送给待进入收费站前端车道扩展区的目标车辆；
10.(4)根据目标车辆当前时刻的行驶速度和到闸机口的行驶距离，向目标车辆推送车辆行驶的加速度。
11.在一些可选的实施方案中，步骤(2)包括：
12.(2.1)对于每条行驶路线，假设该条行驶路线中，根据距离收费站闸机口最近的第一车辆行驶至闸机口的行驶距离、第一车辆的当前行驶速度、收费站要求的收费距离和缴费速度最高速度，得到第一车辆通过闸机口的时间；
13.(2.2)对于位于第一车辆后面的各第二车辆，根据第二车辆距离收费站闸机口的
行驶距离、第二车辆的当前行驶速度、收费站要求的收费距离和缴费速度最高速度，得到第二车辆通过闸机口的时间，其中，第二车辆在整个行驶过程中与最邻近的前车之间的车间距大于等于预设安全距离。
14.在一些可选的实施方案中，步骤(2.1)包括：
15.当第一车辆到闸机口的距离小于等于收费站要求的收费距离时，第一车辆通过闸机口的时间其中，s
a1
为行驶路线上距离收费站闸机口最近的第一车辆行驶至闸机口的行驶距离，v
a1
为第一车辆的当前行驶速度；
16.当第一车辆到闸机口的距离大于收费站要求的收费距离且v
a1
≤v时，第一车辆通过闸机口的时间其中，v为收费站要求的缴费速度最高速度；
17.当第一车辆到闸机口的距离大于收费站要求的收费距离且v
a1
＞v时，第一车辆通过闸机口的时间其中，s为收费站要求的收费距离。
18.在一些可选的实施方案中，步骤(2.2)包括：
19.对于位于第一车辆后面的各第二车辆，由得到第二车辆通过闸机口的时间t
an
，其中，s
an
为位于第一车辆后面的各第二车辆距离收费站闸机口的行驶距离，v
an
为位于第一车辆后面的各第二车辆的当前行驶速度，s为收费站要求的收费距离，v为收费站要求的缴费速度最高速度，n＝2,3,
…
。
20.在一些可选的实施方案中，在第二车辆在整个行驶过程中与最邻近的前车之间的车间距小于预设安全距离时，增加第二车辆减速度的数值直到满足第二车辆在整个行驶过程中与最邻近的前车之间的车间距大于等于预设安全距离，进而求出第二车辆通过闸机口的时间。
21.在一些可选的实施方案中，步骤(4)包括：由确定目标车辆行驶的加速度a
e
，其中，v
e
为目标车辆当前时刻的行驶速度，s
e
为目标车辆到推荐的行驶路线对应的闸机口的行驶距离。
22.在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：
23.判断目标车辆以建议的加速度a
e
行驶是否会与最邻近前车发生碰撞，若目标车辆与最邻近前车之间的距离大于等于预设安全距离，则目标车辆以建议的加速度a
e
行驶，若目标车辆与最邻近前车之间的距离小于预设安全距离，则确定加速度其中，s
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车距离收费站闸机口的行驶距离，v
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车当前时刻的行驶速度，t
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车通过闸机口的时间，d为预设安全距离，a
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车当前时刻的加
速度。
24.按照本发明的另一方面，提供了一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站装置，包括：
25.总路线规划模块，用于规划收费站正规宽度道路区每个车道出口经过收费站前端车道扩展区到达相应闸机口的行驶路线；
26.行驶时间计算模块，用于计算出每条行驶路线中当前车辆通过闸机口的时间，选择出每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆；
27.行驶路线规划模块，用于从每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆中选择时间短且满足限高和限重因素对应的行驶路线推送给待进入收费站前端车道扩展区的目标车辆；
28.加速度建议模块，用于根据目标车辆当前时刻的行驶速度和到闸机口的行驶距离，向目标车辆推送车辆行驶的加速度。
29.按照本发明的另一方面，提供了一种包括上述所述的基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站装置的云平台。
30.按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
31.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
32.(1)本发明通过v2x无线通信技术收集即将通过收费站的车辆的基本状态信息和行驶状态信息进行统一处理，对即将通过的自动驾驶车辆进行统筹规划，给每辆车辆推送行驶路线和行驶速度，以便于自动驾驶车辆平稳、舒适地自动驾驶通过收费站。
33.(2)通过本发明由云平台统一规划准备自动驾驶通过高速公路收费口的行驶路线以及行驶状态，做到了车车协同，因为当前自动驾驶系统达不到驾驶员驾驶车辆时，何时减速让道何时加速抢道，完全由单车自动驾驶系统进行判断很容易造成整个交通系统的混乱。本发明同时也给出了具体推送行驶路线的逻辑方法，以及驾驶数据的计算方法。
附图说明
34.图1是本发明实施例提供的一种车辆
‑
云端(v2n)通信系统架构示意图；
35.图2是本发明实施例提供的一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法的流程示意图；
36.图3是本发明实施例提供的一种正规宽度路口到闸机口的行驶路线示意图；
37.图4是本发明实施例提供的一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站装置的结构示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
40.实施例一
41.自动驾驶车辆可以通过搭载的惯导、gps等定位装置得到自身的位置信息，然后通过车与外界信息交换(vehicle to everything，v2x)无线通信技术将自身基本状态信息(包括但不限于车辆长、宽、高以及车辆唯一标志等信息)和行驶状态信息(包括但不限于位置、速度以及加速度等信息)上传到云平台。
42.如图1所示给出了车辆
‑
云平台(vehicle to network，v2n)通信系统架构，其通常包括了以下几个子系统：
43.1)无线电通信子系统
‑‑‑
接收和发送v2n信号。
44.2)天线
‑‑‑
实现射频信号的接收和发送。
45.3)信息处理计算单元
‑‑‑
主要负责将其接收到的数据进行统一规划处理。
46.如图2所示是本发明实施例提供的一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法的流程示意图，在图2所示的方法中包括以下步骤：
47.s1：规划收费站正规宽度道路区每个车道出口经过收费站前端车道扩展区到达相应闸机口的行驶路线；
48.在本实施例中，云平台提前规划收费站正规宽度道路区每个车道出口经过收费站前端车道扩展区到达相应闸机口的行驶路线，如图3所示，行驶路线分别为b1、b2、b3和b4，长度分别为s
b1
、s
b2
、s
b3
和s
b4
。
49.s2：计算出每条行驶路线中当前车辆通过闸机口的时间，选择出每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆；
50.在本实施例中，步骤s2可以通过以下方式实现：
51.s2.1：对于每条行驶路线，假设该条行驶路线中，根据距离收费站闸机口最近的第一车辆行驶至闸机口的行驶距离、第一车辆的当前行驶速度、收费站要求的收费距离和缴费速度最高速度，得到第一车辆通过闸机口的时间；
52.s2.2：对于位于第一车辆后面的各第二车辆，根据第二车辆距离收费站闸机口的行驶距离、第二车辆的当前行驶速度、收费站要求的收费距离和缴费速度最高速度，得到第二车辆通过闸机口的时间，其中，第二车辆在整个行驶过程中与最邻近的前车之间的车间距大于等于预设安全距离。
53.具体地，假设b1轨迹上距离收费站闸机口最近的第一车辆a1行驶至闸机口的行驶距离为s
a1
，当前行驶速度为v
a1
，结合收费站要求的收费距离s和缴费速度最高速度v，计算出第一车辆a1通过闸机口的时间为t
a1
。
54.a)当第一车辆a1到闸机口的距离小于等于s时，
55.b)当第一车辆a1到闸机口的距离大于s且v
a1
≤v时，
56.c)当第一车辆a1到闸机口的距离大于s且v
a1
＞v时，此时
则a
a1
为第一车辆a1的加速度值。
57.假设b1轨迹上位于第一车辆a1后面的第二车辆a2距离收费站闸机口的行驶距离为s
a2
，当前行驶速度为v
a2
，结合收费站要求的收费距离s、计算出第二车辆a2通过闸机口的时间为t
a2
，由则
58.第二车辆a2整个行驶过程中要求与最邻近前车之间的车间距要大于等于预设安全距离d，即有如下要求：
[0059][0060]
若出现时，可以增加第二车辆a2减速度a
a2
的数值直到满足δs≥d，进而由求出t
a2
。
[0061]
通过以上方法求出t
a1
、t
a2
…
t
an
，t
b1
、t
b2
…
t
bn
，t
c1
、t
c2
…
t
cn
和t
d1
、t
d2
…
t
dn
等并将以上数据储存在云端。
[0062]
其中，预设安全距离d的大小可以根据实际需要确定，本实施例不做唯一性限定。
[0063]
s3：从每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆中选择时间短且满足限高和限重因素的行驶路线推送给待进入收费站前端车道扩展区的目标车辆；
[0064]
其中，在推荐路线时，要同时满足时间较短和限高限重，比如可以对每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆所花费的时间进行从短到长排序，理论上是推荐最短时间对应的路线，但若该最短时间对应的路线不满足限高限重要求，则推荐次短时间路线，依次类推。
[0065]
s4：根据目标车辆当前时刻的行驶速度和到闸机口的行驶距离，向目标车辆推送车辆行驶的加速度。
[0066]
在本实施例中，根据目标车辆e当前时刻的行驶速度v
e
和目标车辆到推荐的行驶路线对应的闸机口的行驶距离s
e
，向目标车辆推送车辆行驶的加速度a
e
以便于车辆平稳顺利行驶，其中，
[0067]
在本实施例中，该方法还包括：判断目标车辆e以建议的加速度a
e
行驶是否会与最邻近前车发生碰撞危险，假设经过判定推送的车道为b2，其中，目标车辆与最邻近前车之间的距离为的距离为当δs≥d时，目
标车辆e以建议的加速度行驶；当δs＜d时，s
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车距离收费站闸机口的行驶距离，v
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车当前时刻的行驶速度，t
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车通过闸机口的时间，d为预设安全距离，a
bn
为推荐的行驶路线中与目标车辆最邻近前车当前时刻的加速度。
[0068]
实施例二
[0069]
如图4所示是本发明实施例提供的一种基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站装置的结构示意图，包括：
[0070]
总路线规划模块201，用于规划收费站正规宽度道路区每个车道出口经过收费站前端车道扩展区到达相应闸机口的行驶路线；
[0071]
行驶时间计算模块202，用于计算出每条行驶路线中当前车辆通过闸机口的时间，选择出每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆；
[0072]
行驶路线规划模块203，用于从每条行驶路线中当前到达闸机口需要最长时间的车辆中选择时间短且满足限高和限重因素对应的行驶路线推送给待进入收费站前端车道扩展区的目标车辆；
[0073]
加速度建议模块204，用于根据目标车辆当前时刻的行驶速度和到闸机口的行驶距离，向目标车辆推送车辆行驶的加速度。
[0074]
其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本实施例将不再复述。
[0075]
需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
[0076]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。