自动驾驶车辆的换道控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自动驾驶车辆的换道控制方法和装置，属于汽车电子控制技术领域。本发明专利技术实施例所提供的自动驾驶车辆的换道控制方法和装置，在换道时，先根据障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域。当调整后的引导轨迹位于可行驶区域内时，再准备换向，避免了因反复尝试换道而造成的方向盘抖动的问题。另外，采用梯度下降法确定方向盘转角，使换道过程中方向盘的角度变化是平缓的，缓解了传统的预瞄跟随算法造成横向转角突增而导致的乘坐舒适性较差的问题，提高了自动驾驶车辆的乘坐舒适度。

Lane change control method and device for automatic driving vehicle

The invention provides a lane change control method and device for an automatic driving vehicle, which belongs to the technical field of automobile electronic control. The invention provides an automatic lane changing control method and device provided by the embodiment of the invention, wherein, the moving area can be determined according to the distance between the obstacle and the vehicle and the current road condition at the time of lane changing. When the adjusted guide track is in the movable zone, the reverse direction is prepared, thereby avoiding the problem of the wobble of the steering wheel caused by repeated trial and change of lanes. In addition, drop method to determine steering angle by using the gradient, the direction of change lane change process wheel angle is gentle, alleviate the traditional preview follower algorithm caused by the sudden increase in the lateral angle of the ride comfort is poor, the automatic driving vehicle ride comfort and improve.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车电子控制
，具体而言，涉及一种自动驾驶车辆的换道控制方法和装置。
技术介绍
自动驾驶车辆驾驶场景需要在结构化道路和非结构化道路中切换。在结构化道路中正常情况下需要按照国家交通规则来选择换道方向；但在非结构化道路中自动驾驶车辆需要自己决定换道方向。所以复杂环境下一种合理、安全的换道方向选择对无人车的运行至关重要。常归的自动驾驶车换道时通过先确定当前预瞄轨迹，然后向换道方向平移当前预瞄轨迹，但采用上述方法容易造成预瞄轨迹阶跃跳变，这样的跳变会造成自动驾驶车的横向转角突增、横向加速度突增，从而导致较差的乘坐舒适性。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种自动驾驶车辆的换道控制方法和装置，能够缓解由于预瞄轨迹阶跃跳变造成的转角突变问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种自动驾驶车辆的换道控制方法，包括：当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域；根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹；判断调整后的所述引导轨迹是否位于所述可行驶区域内；如果是，根据调整后的所述引导轨迹上的路径点，采用梯度下降法确定方向盘转角；根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述确定可行驶区域的步骤，包括：根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，将极坐标系下的栅格区分为障碍物栅格和无障碍物栅格；将连续的无障碍物栅格组成的可行驶扇区作为初步可行驶区域；从所述初步可行驶区域中选取可行使区域。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述将连续的无障碍物栅格组成的可行驶扇区作为初步可行驶区域的步骤，包括：组合连续的无障碍物栅格，得到至少一个可行驶扇区；从所述可行驶扇区中随机选取一个可行驶扇区，作为初步可行驶区域；或者，从所述可行驶扇区中选取最大的可行驶扇区，作为初步可行驶区域。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，从所述初步可行驶区域中选取可行使区域的步骤，包括：确定车辆所处的当前路段为结构化道路或非结构化道路；如果是结构化道路，从位于车辆左前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域；如果是非结构化道路，从位于车辆左前方或右前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述确定可行驶区域的步骤之后，所述方法还包括：判断所述可行驶区域是否满足车辆通过条件；如果是，执行所述根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹的步骤；如果否，控制所述车辆停车。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述车辆通过条件，包括：所述可行驶扇区对应的圆心角大于设定的角度阈值；或者，按照设定的栅格宽度计算得到的可行驶扇区的宽度大于设定的宽度阈值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述采用梯度下降法确定方向盘转角的步骤，包括：根据调整后的所述引导轨迹上的各个路径点和车辆的当前航向角确定航向偏差角Δθ；计算对应于第i个路径点的方向盘的目标转角其中，k为预设的比例系数，wi为所述引导轨迹上的第i个路径点与车辆之间的横向距离，hi为所述引导轨迹上的第i个路径点与车辆之间的纵向距离，Δθi为所述引导轨迹上的第i个路径点的航向偏差角；采用梯度比例下降函数f(xi)＝-0.1xi-12+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述方法还包括：当车辆完成从存在障碍物的第一车道向属于可行驶区域的第二车道换道的过程后，保持车辆在第二车道上行驶；根据传感器探测到的障碍物纵向长度，确定车辆需在第二车道上行驶的最短距离；当车辆在第二车道上行驶的距离超过所述最短距离时，判断车辆前方路况是否满足并道条件；如果是，控制车辆向所述第一车道并道。结合第一方面的第七种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述方法还包括：在车辆行驶过程中，根据车辆的行进状态调节车速。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种自动驾驶车辆的换道控制装置，包括：可行驶区域标定模块，用于当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域；引导轨迹调整模块，用于根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹；转角计算模块，用于判断调整后的所述引导轨迹是否位于所述可行驶区域内；如果是，根据调整后的所述引导轨迹上的路径点，采用梯度下降法确定方向盘转角；信号输出模块，用于根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的自动驾驶车辆的换道控制方法和装置，在换道时，先根据障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域。当调整后的引导轨迹位于可行驶区域内时，再准备换向，避免了因反复尝试换道而造成的方向盘抖动的问题。另外，采用梯度下降法确定方向盘转角，使换道过程中方向盘的角度变化是平缓的，缓解了传统的预瞄跟随算法造成横向转角突增而导致的乘坐舒适性较差的问题，提高了自动驾驶车辆的乘坐舒适度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例所提供的自动驾驶车辆的换道控制方法的流程图；图2为本专利技术一实施例所提供的在极坐标系下栅格填充的状态图；图3为本专利技术另一实施例所提供的可行驶扇区的统计结果图；图4为本专利技术一实施例所提供的调整车辆引导轨迹前后的对比图；图5为本专利技术另一实施例所提供的自动驾驶车辆的换道控制方法的流程图；图6为本专利技术一实施例所提供的梯度下降法的原理图；图7为本专利技术一实施例所提供的梯度下降方法与纯比例角度变化曲线的对比图；图8为本专利技术一实施例所提供的车辆换道及并道的过程示意图；图9为利用本专利技术实施例所提供的方法避障过程中方向盘角度的变化图；图10为本专利技术一实施例所提供的自动驾驶车辆的换道控制装置的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，包括：当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域；根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹；判断调整后的所述引导轨迹是否位于所述可行驶区域内；如果是，根据调整后的所述引导轨迹上的路径点，采用梯度下降法确定方向盘转角；根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动。

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，包括：当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域；根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹；判断调整后的所述引导轨迹是否位于所述可行驶区域内；如果是，根据调整后的所述引导轨迹上的路径点，采用梯度下降法确定方向盘转角；根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定可行驶区域的步骤，包括：根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，将极坐标系下的栅格区分为障碍物栅格和无障碍物栅格；将连续的无障碍物栅格组成的可行驶扇区作为初步可行驶区域；从所述初步可行驶区域中选取可行使区域。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将连续的无障碍物栅格组成的可行驶扇区作为初步可行驶区域的步骤，包括：组合连续的无障碍物栅格，得到至少一个可行驶扇区；从所述可行驶扇区中随机选取一个可行驶扇区，作为初步可行驶区域；或者，从所述可行驶扇区中选取最大的可行驶扇区，作为初步可行驶区域。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述初步可行驶区域中选取可行使区域的步骤，包括：确定车辆所处的当前路段为结构化道路或非结构化道路；如果是结构化道路，从位于车辆左前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域；如果是非结构化道路，从位于车辆左前方或右前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定可行驶区域的步骤之后，所述方法还包括：判断所述可行驶区域是否满足车辆通过条件；如果是，执行所述根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹的步骤；如果否，控制所述车辆停车。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆通过条件，包括：所述可行驶区域中的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪灿雄，
申请(专利权)人：地壳机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11