(19)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 202210695896.4 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 长沙理工大 学 地址 410114 湖南省长 沙市天心区万家丽 南路2段96 0号 (72)发明人 刘洋　龙科军　吴伟　徐帆　赵斌　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) (54)发明名称 一种自动驾驶环境下交叉口车辆路径规划 方法 (57)摘要 本发明公开了一种自动驾驶环境下交叉口 车辆路径规划方法， 属于智能交通与交通规划领 域。 针对典型平面交叉口， 首先， 对交叉口内部冲 突区域空间栅格化处理； 其次， 在不考虑交叉口 进口车道的车道功能划分的情况下， 根据各方向 进口车道和出口车道的组合， 确定交叉口内部的 所有行驶路径； 再次， 确定每条路径经过的栅格； 采集车辆状态信息， 以交叉口空间利用率最大和 冲突最小加权和为目标， 建立自动驾驶车辆路径 规划模型， 本方法不优化车辆进入交叉口的时 刻， 仅根据车辆所在位置和转向， 规划车辆在交 叉口内部的最佳行驶路径， 本方法的目标不是消 除所有冲突， 而是通过规划路径尽可能降低车辆 在交叉口内部冲突同时提高交叉口的空间利用 率。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115099021 A 2022.09.23 CN 115099021 A 1.一种自动驾驶环境下交叉口车辆路径规划方法， 其特 征在于， 该 方法包括如下步骤： 步骤1： 针对自动驾驶交叉口内部冲突区域空间建模； 针对典型平面交叉口， 首先将内 部区域栅格化处理， 划分为若干个小栅格， 根据进口车道的宽度确定栅格的边长， 在交叉口 内部建立直角坐标系， 并根据建立的直角坐标系确定每个栅格的边界方程， 对每个栅格进 行编号； 步骤2： 确定交叉口内部的所有行驶路径； 分别对进出口车道进行编号， 在自动驾驶交 叉口， 不考虑交叉口进口车道的车道功能划分， 即交叉口进口道不划分左转、 直行和右 转车 道， 车辆可以在任一进口道完成左转、 直行或右转； 根据各方向进口车道和出口车道的组 合， 确定交叉口内部的所有 行驶路径并编号； 在考虑车辆物理尺寸的条件下， 确定每条路径 的内、 外边界方程， 其中转弯路径的内、 外边界方程用椭圆 曲线刻画、 直行路径的内、 外边界 方程用点斜式直线方程刻画； 联立步骤1 中确定的栅格边界方程， 判断每个栅格是否在路径 上； 步骤3： 在自动驾驶车辆进入交叉口前， 采集车辆信息， 包括车辆数集合， 用I表示； 车辆 i当前所在的进口方向， 用oi表示， 其中i∈I， o∈O、 进口车道li、 出口方向di和出口车道Li信 息； 步骤4： 以交叉口空间利用率 最大和冲突 最小加权为目标， 建立车辆路径规划模型。 2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶环境下交叉口车辆路径规划方法， 其特征在于， 所述步骤4包括如下步骤： 步骤41： 车辆只能选择一条路径通过交叉口， 满足约束如公式(1)所示： 式中， Φi， r为0‑1变量， 表示车辆i是否通过路径r通过交叉口， 当Φi， r＝1时， 表示车辆i 从路径r通过交叉口， 当Φi， r＝0时， 表 示车辆i不从路径r 通过交叉口； r表 示路径， r∈R， R表 示各方向所有路径集 合； i表示车辆， I表示车辆数集 合， i∈I。 优化路径后， 车辆选择最佳进口道用li′表示， 选择最佳出口道用Li′表示， 分别由公式 (2)‑(3)计算： 式中， Ar表示路径 r对应的进口道编号， Br表示路径 r对应的出口道编号； 车辆优化路径后经 过的栅格由公式(4)计算： 式中， σi， g为0‑1变量， 表示车辆i是否经过栅格g， 当σi， g＝1表示车辆i经过栅格g， 否则 未经过； g表示栅格， g∈G， G表示所有栅格的集合； 表示车辆i经过的栅格g是否在o进 口方向、 d出 口方向的路径r上， 为0‑1变量， 当 时， 表示车辆i经过在o进口 方向、 d出口方向路径r上的栅格g， 否则 oi表示车辆i的进口方向， di表示车辆i的 出口方向， o∈O， d∈D， O， D分别表示进口方向、 出口方向集 合； 由公式(5)计算 I辆车中经 过栅格g的车辆数： 式中， Ωg表示所有车辆I中经 过栅格g的车辆数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099021 A 2步骤42： 以每个栅格通过车辆数最小和所有车辆经过栅格数最大的加权和为目标函 数； 经过所有栅格的最大 车辆数由公式(6)计算： Ω＝maxg∈GΩg  (6) 式中Ω表示所有栅格中的最大 车辆数； 目标函数1， 每个栅格通过车辆数最少， 即保证尽可能少的车辆通过同一个栅格， 能保 证车辆在交叉口内部冲突 最少， 如公式(7)所示： minmaxg∈GΩg  (7) 目标函数2， 所有车辆经过栅格数最多， 能保证交叉口的空间利用率最大， 如公式(8)所 示： max∑i∈I∑g∈Gσi， g  (8) 其中目标函数1中包 含max函数， 为非线性约束， 对其线性 化处理， 得到公式(9) ‑(10)： minΩ  (9) 通过引入权重系数将目标函数1和目标函数2合并， 得到合并后的目标函数如公式(11) 所示： min(10·ω·Ω‑(1‑ω)·∑i∈I∑g∈Gσi， g)  (11) 式中， ω为权重系数， 0≤ω≤1， 公式(11)中系数10为优先级系数； 以每个栅格通过车 辆数最小， 能保证车辆在交叉口内部冲突最小； 以所有 车辆经过栅格数最大， 能保证交叉口 内部区域的空间利用率 最大化。 3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶环境下交叉口车辆路径规划方法， 其特征在于， 所述典型平面交叉口， 包括十 字交叉口、 T型交叉口或Y型交叉口。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099021 A 3