本發明涉及自動駕駛環境下的隊列協同換道控制領域，具體涉及到一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略。

背景技術：

1、隨著物聯網、大數據、人工智能等技術在交通領域的推廣應用，以往蓮花、智能化、協同化為特征的只能車路協同系統成為提升交通效率、保障交通安全的重要手段。可以預見的是，當自動駕駛技術發展到一定程度時，車輛以隊列形式將成為一種常見的交通流組織形式。因此，充分利用智能網聯汽車和車路協同環境的優勢，提出一種隊列協同換道策略對提升交通效率和保障交通安全具有重要意義。

2、目前，關于協同換道策略的研究大部分都關注自由單車換道入隊列場景。elham將單車入隊列的場景拆分為同步車速、產生間隙、合并三個階段，首先換道車輛將其速度調整為目標車道車隊速度，并發出合并請求，目標車道后車收到請求后開始減速以產生間隙，同時換道車輛也減速與前車產生間隙，當后車判斷以達到安全間隙，向換道車輛發送合并信號，換道車輛接收到信號后檢查是否與前車達到安全間隙，安全則開始實際合并。朱旭將整個單車道隊列拓展過程分為預留空間和車道融合兩個階段，在此基礎上設計了分布式模型預測控制器，協同實現單車道隊列拓展。也有部分學者關注隊列合并場景，hsu等針對隊列合并場景，設計了所有車輛同時并入隊列的協同策略，當隊列間的距離小于安全距離時，首先擴大車間距達到安全間距，然后所有車輛同時換道，最后隊列恢復初始車間距。

3、現有關于協同換道策略的研究已經較為完善，但在模型的設計中，考慮到安全性的較少。針對這一問題，本文提出一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，以提高換道行為的安全性和效率。

技術實現思路

1、本發明正是基于現有技術的上述情況而提出的，本發明要解決的技術問題是提供一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，以提高自動駕駛車輛在換道時的效率和安全性。

2、為了解決該技術問題，本發明提供的技術方案包括：1.一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，包括如下步驟：

3、步驟一、構建隊列協同換道控制架構，以考慮動態風險信息的隊列協同換道決策方法作為決策層，基于四元素法的隊列協同換道控制作為控制層，二者協同配合完成隊列車輛和換道車輛的決策與控制。

4、步驟二、基于換道車輛和隊列車輛的行駛狀態，確定換道車輛的最佳切入位置并給出換道允許條件，并進行換道車輛的動態軌跡規劃。在進行換道軌跡規劃時，充分考慮交通環境中的動態風險，基于風險場理論量化換道車輛所面臨的風險值，并將其應用于軌跡參數的優化中。

5、步驟三、基于四元素模型設計隊列協同換道控制方法，充分以隊列為交通流組織形式時車輛的跟馳行為特點，選擇車輛的節點動力學、隊列的信息流拓撲結構和期望構型，并設計所有隊列車輛的分布式控制器。

6、上述技術方案通過量化換道過程中換道車輛所面臨的動態風險，并根據車輛運動狀態，基于考慮動態風險信息的動態路徑規劃和協同控制，在保障安全性的前提下實現隊列的協同換道。

技術特征：

1.一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，其特征在于，量化動態風險的方法為：

3.根據權利要求1所述的一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，其特征在于，確定最佳期望軌跡縱向長度的方法為：

技術總結
本發明提出了一種考慮動態風險信息的自動駕駛車輛協同換道策略，該方法主要分為三個部分，首先構建隊列協同換道控制架構，以考慮動態風險信息的隊列協同換道決策方法作為決策層，基于四元素法的隊列協同換道控制作為控制層，二者協同配合完成隊列車輛和換道車輛的決策與控制。之后通過分析換道車輛和隊列車輛的運動狀態，將相對位置和相對速度作為主要影響因素，給出換道車輛的最佳切入位置確定方法和換道允許條件；基于場論設計以道路交通參與者為場源的風險場，并將其作為換道車輛橫向換道軌跡的決策因素，構建橫向換道軌跡動態規劃模型。最終基于四元素模型的基本結構，將線性二自由度動力學模型作為車輛節點的橫向動力學，考慮隊列車輛相較于單車的特征，將質量?彈簧?阻尼器模型作為車輛節點的縱向動力學；隊列期望構型選擇恒定車頭時距策略；以PLF結構作為隊列的信息流拓撲結構；分別設計基于MPC的橫向控制器和基于線性控制的縱向控制器。

技術研發人員：劉淼淼,姚民坤,朱明月,李蓬睿,劉曉晨,胡明洲,馮甘霖,湯認京,林偉群
受保護的技術使用者：北京航空航天大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28