(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111430951.9 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 马艳丽　吕志良　徐小鹏　娄艺苧　 (51)Int.Cl. B60W 30/18(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) (54)发明名称 一种考虑多车博弈的车辆交 互换道方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑多车博弈的车辆交互 换道方法， 包括如下步骤： 步骤一、 计算换道前后 跟驰状态下车辆行驶的需求安全距离； 步骤二、 计算换道实施状态下车辆纵向需求安全距离和 侧向需求安全距离； 步骤三、 计算换道车辆的纵 向需求安全距离和侧向安全距离， 确定单个车辆 的交互区域； 步骤四、 根据交互区域的重叠面积 得出车辆间的交互程度； 步骤五、 计算车辆换道 驾驶收益， 得出换道驾驶收益函数。 本发明通过 多车交互运行规律下的车辆换道过程， 加入 博弈 理论， 能够为驾驶员换道决策提供方案， 提高了 行车的安全性， 并减 小对交互车辆的影响。 权利要求书4页 说明书7页 附图3页 CN 114148330 A 2022.03.08 CN 114148330 A 1.一种考虑多车 博弈的车辆交 互换道方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一、 计算换道前后跟驰状态下 车辆行驶的需求 安全距离； 步骤二、 计算换道实施状态下 车辆纵向需求 安全距离和 侧向需求 安全距离； 步骤三、 计算换道车辆的纵向需求安全距离和侧向安全距离， 确定单个车辆的交互区 域； 步骤四、 根据交 互区域的重 叠面积得 出车辆间的交 互程度； 步骤五、 计算车辆换道驾驶收益， 得 出换道驾驶收益 函数； 步骤六、 结合换道驾驶收益 函数确定换道方案 。 2.根据权利要求1所述的考虑多车博弈的车辆交互换道方法， 其特征在于， 步骤一中， 所述安全距离的具体 计算方式如下： 根据前车不同的运行状态计算跟驰需求安全距离； 设车辆性能相同， 即车辆的最大减 速度相同时： 1)VLC＞VCf， 需求安全距离Xv公式如式(1)所示： 式中， LCf为前车制动距离(m)； VCf为本车道前车的初始速度(km/h)； Td为制动踏板延迟 时间(s)； am为车辆的最大减 速度(m/s2)； VLC为换道车辆的初始速度(km/h)； Tr为驾驶员感知 反应时间(s)； d为紧急停车情况 下前后车间的最小安全距离； 2)VLC＝VCf， 需求安全距离如式(1)所示； 3)VLC＜VCf， 车辆间的运行状态 变化分为两个阶段， 首先前车减速到与后车的速度相同， 即VLC＝VCf为第一个阶段， 则此阶段 前车所用时间如式(2)所示： T1＝Td+(VCf‑VLC)/am                      (2) 式中， T1为前车减速到VLC＝VCf阶段所有时间(s)； 在T1阶段， 后车运行状态不变， 保持初始速度行驶状态， 行驶的路程为LLC,1， 其值等于变 换车道车辆的速度与T1的乘积； 当前车速度达到VLC＝VCf后， 跟随车为免碰撞须被动减 速， 所 行驶的路程 LLC,2如上式(1)所示， 即LLC,2＝LLC； 整个过程中跟随车行驶总距离为LLC,1和LLC,2之和； 前车均处于匀减速过程， 前车在整个 过程所行驶的距离如式(3)： 则此种情况 下， 跟驰行驶的需求 安全距离如式(4)： 3.根据权利要求1所述的考虑多车博弈的车辆交互换道方法， 其特征在于， 步骤二中， 纵向需求 安全距离计算方式如式(5)：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114148330 A 2式中， 设换道车辆为LC， 目标车道后车为Tb， 目标车道前车为Tf， 本车道后车为Cb， 本车 道前车为Cf； Xv为最小纵向需求安全距离(m)； aLC为LC的纵向加速度(m/s2)； aCf为Cf的纵向 加速度(m/s2)； aTf为Tf的纵向加速度(m/s2)； aCb为Cb的纵向加速度(m/s2)； VLC为LC的纵向速 度(km/h)； VCb为Cb的纵向速度(km/h)； VTb为Tb的纵向速度(km/h)； W为车辆宽度(m)； α 为换 道轨迹与中心车道线之间的夹角( °)； T为安全跟车阈值(s)； 式(5)中， (a)表示换道车辆LC与本车道前车Cf之间 的纵向需求安全距离； (b)表示换道 车辆LC与目标车道前车T f之间的纵向需求安全距离； (c)表示换道车辆LC与本车道后车Cb 之间的纵向需求安全距离； (d)表示换道车辆LC与目标车道后车Tb之间的纵向需求安全距 离； 侧向需求 安全距离计算方式如式(6)： Yh＝VLC·sinα·t+l                      (6) 式中， Yh为侧向需求 安全距离(m)； l 为满足车辆安全运行 所需要占用的侧向净空(m)。 4.根据权利要求1所述考虑多车博弈的车辆交互换道方法， 其特征在于， 步骤三中， 纵 向安全距离ai取决于i车的纵向需求安全距离， 根据纵向需求安全距离的计算， 引入与纵向 需求安全距离成正比的车辆尺寸影响因子、 车辆速度影响因子、 道路交通条件影响因子； 侧 向安全距离bi取决于i车的侧向需求安全距离， 根据侧向需求安全距离的计算方法， 引入与 侧向需求 安全距离成正比的车辆尺寸影响因子和车道宽度影响因子 。 5.根据权利要求1所述的考虑多车博弈的车辆交互换道方法， 其特征在于， 步骤四中， 由步骤三 得出交互区域， 即为以纵向安全距离ai为交互区域长轴， 以侧向安全距离bi为短轴 的椭圆型面积， 根据椭圆的面积计算方法可得车辆的交互区域面积Si； 确定每个车辆 的交 互区域参数， 计算出各自的交互区域面积， 首先计算出i车与j车各自的车辆交互 区域， 然后 根据两车间交互区域的重叠面积， 可定义车辆间的交互程度为 fij， 其值等于i车与j车的重 叠面积与i车与j车的最大重 叠面积之比。 6.根据权利要求1所述的考虑多车博弈的车辆交互换道方法， 其特征在于， 步骤五中， 车辆换道驾驶总收益包括 安全收益、 空间收益和速度收益： 安全收益以换道过程中的车辆运行安全系数表示， 安全收益如式(7)： 式中， SPt为换道t时刻的安全系数； S P0为换道初始时刻的安全系数； 空间收益Uspace估计空间因子RP的变化， RP定义为两个交互车辆间相对位置的函数； Uspace如式(8)： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114148330 A 3