重庆大学廖孝勇获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利基于CPS的多交叉口信号配时与车辆速度协同控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118609391B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410629355.0,技术领域涉及:G08G1/083;该发明授权基于CPS的多交叉口信号配时与车辆速度协同控制方法是由廖孝勇;贺昌鹏;曾德涛;林景栋;郑高翔;游锐;李源琼设计研发完成,并于2024-05-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于CPS的多交叉口信号配时与车辆速度协同控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于智能交通领域,涉及一种基于CPS的多交叉口信号配时与车辆速度协同控制方法,包括:S1.构建典型网联环境和混合交通流下多个相邻信号交叉口场景,场景内车辆由CAV和HDV共同组成;S2.构建混合队列模型,设计“1+N”逻辑子群、领航CAV速度控制模型、跟驰HDV速度预测模型、等候队列长度和消散时间估计模型;S3.设计基于信息共享的分布式多交叉口云控制算法模型;S4.建立混合交通环境下多个交叉口与车辆速度协同控制综合模型,并求解。本发明充分考虑了交叉口停止线处等候队列对混合交通控制的影响以及混合交通流条件下CAV和HDV的相互作用对通行能力、效率和安全的影响,从信息物理系统的视角系统性考虑交叉口信号与车辆速度的协调优化。
本发明授权基于CPS的多交叉口信号配时与车辆速度协同控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于CPS的多交叉口信号配时与车辆速度协同控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.构建典型网联环境和混合交通流下多个相邻信号交叉口场景,场景内车辆由CAV和HDV共同组成; 其中,节点级CAV具备DSRC或V2X通信功能,能够获取信号灯状态、接受边缘云下发控制指令;子系统级边缘云能够通过网络通信获取CAV的速度、位置以及加速度;HDV仅能通过固定传感器获取HDV进入控制区域时的初始速度和位置,信息物理系统的控制决策层无法直接对HDV进行控制;系统级区域云能够与各个交叉口进行网络通信,并协调各个交叉口; S2.构建混合队列模型,设计“1+N”逻辑子群、领航CAV速度控制模型、跟驰HDV速度预测模型、等候队列长度和消散时间估计模型; 所述步骤S2中,“1+N”逻辑子群,即一个可控的CAV作为领航车辆,领航车辆后的HDV保持跟驰行为; 在每一个“1+N”逻辑子群中,作为领航车的CAV通过协同控制策略进行控制,作为跟驰车的HDV按跟车模型跟随前方车辆行驶; S3.设计基于信息共享的分布式多交叉口云控制算法模型; S3.1采用基于信息共享的分布式控制思想,实时共享信号灯配时计划以及控制区域内车辆的状态信息,以便控制信号交叉口的交通信号; 将交通网络中每个交叉口的信号灯控制器嵌入边缘云中,具备完整的信号灯配时决策能力,能够独立完成单个交叉口信号灯与车辆速度协同控制,同时交通网络中任意信号交叉口之间通过区域云完成信息交换; 对于交叉口子系统级智能汽车信息物理系统能够分析获取未来一定时间范围内附近所有车辆的位置序列和信号相位,并能通过网络实时传输到相邻交叉口使得能够在考虑未来一段时间内交通流量变化趋势的情况下生成最佳信号相位; S3.2优化交叉口的信号灯配时; 在时刻ks,的相邻信号交叉口获取通信范围内车辆状态,并求解交叉口的子系统级多尺度问题Q1,从而得到预测时域[ks,ks+Ts]内车辆的关键位置序列; 式中,Ts表示预测时域步长数;表示交叉口的车道j上第i辆车在kf时刻是否通过信号交叉口停止线;ΔTs表示交通信号灯优化时间间隔; 获得车辆的位置序列,协调网络内的各个信号交叉口,求解最优的信号灯配时,优化信号控制方案; S4.建立混合交通环境下多个交叉口与车辆速度协同控制综合模型,并求解; 交叉口等候队列的长度和消散时间估计,车辆在交叉口不停车通过交叉口需满足下式: 式中,表示被控CAV前方的等候队列长度;l表示车辆长度: 对于所有的交叉口在子系统级尺度时刻ks首先通过系统级区域云收集相邻交叉口在ks-1时刻产生的车辆位置序列然后收集控制区内所有CAV车辆的状态信息,并根据优化过的IDM模型估计HDV的状态,在预测时域Ts内求解Q1得到交叉口的最优相位计划和控制区内车辆的轨迹序列对于控制区内的每辆CAV,在节点级尺度时刻kf依据上层计算得到轨迹序列,在预测时域Tf内求解下层车辆速度优化问题,得到车辆最优速度;以滚动时域的形式重复上述过程,直至优化完成。
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