一种自动驾驶车辆的换道控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自动驾驶车辆的换道控制方法，包括：实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离、前车速度；若相对距离小于或等于设定速度阈值或者前车速度小于或等于设定距离阈值，换道触发因子进行累加，当换道触发因子等于设定换道触发阈值时，则判断产生换道动机，否则判断不产生换道动机；若不产生换道动机，则控制本车跟车行驶；若产生换道动机，则判断道路结构信息；计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离；判断换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离是否满足预设条件；如果是，则控制换道，否则，控制减速。考虑了换道准确率及驾驶员驾驶特性，引入了换道触发因子及安全换道因子，大大提高了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶车辆的换道控制方法和系统
本专利技术属于自动驾驶安全控制
，具体地涉及一种自动驾驶车辆的换道控制方法及系统。
技术介绍
近些年来，自动驾驶已经成为当前热门研究，各大高校、车企以及互联网企业均纷纷加入自动驾驶研究的行列中。其中，智能车辆的自主换道控制涉及到换道环境的感知，换道动机确定和换道控制策略的制定等，包含车辆的横向控制和纵向控制，是国内外智能车辆实现自动驾驶的重点也是难点之一。现有对于自动驾驶换道方面的研究仅局限于换道预警或简化车辆换道自动控制。且现有算法只考虑了本车及周围车辆和障碍物的状态，并没有考虑道路几何结构对智能车辆换道的影响，这显然不符合驾驶员的一般换道习惯。公告号为：CN109017785A的中国专利公开了一种车辆换道行驶方法，包括：车辆接收服务器发送的行驶路径和行驶速度，根据行驶路径和行驶速度行驶；获取行驶路径的路况信息；获取车辆的干扰目标信息和道路结构信息；判断行驶速度是否大于干扰目标的速度，并且相对距离是否小于第一距离阈值；如果是，则判断道路结构信息是否满足第一预设条件；如果是，则获取目标车道上的换道切入点位置、换道切入点的前方车辆的速度、换道切入点的后方车辆的速度以及换道切入点与前方车辆和后方车辆之间的距离；判断换道切入点与前方车辆、后方车辆之间的距离是否满足第二预设阈值；如果是，则生成横向换道路径和第一纵向速度控制指令；车辆根据横向换道路径和第一纵向速度控制指令进行换道行驶。该方法主要根据车辆在行驶过程中获取的路况信息进行判断，并没有考虑其他因素，例如驾驶员驾驶特性等等，大大影响了换道的准确率。
技术实现思路
针对上述技术方案存在的问题，本专利技术提出了一种自动驾驶车辆的换道控制方法及系统，考虑换道准确率及驾驶员驾驶特性，引入了换道触发因子及安全换道因子，全面考虑本车及周围车辆和障碍物和道路几何结构等对车辆换道的影响，解决现有换道算法误报率水平不能控制在较低水平的问题，极大降低由于换道决策失误所引起道路交通事故的概率。本专利技术的技术方案是：一种自动驾驶车辆的换道控制方法，包括以下步骤：S01：实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_fh、及相对速度，得到前车速度V_front；S02：若V_front小于或等于设定速度阈值或者D_fh小于或等于设定距离阈值，换道触发因子i进行累加，当换道触发因子i大于等于设定换道触发阈值时，则判断产生换道动机，并重置换道触发因子，否则判断不产生换道动机；S03：若不产生换道动机，则控制本车跟车行驶；若产生换道动机，则判断道路结构信息是否满足第一预设条件；S04：若是，则获取目标车道上的换道切入点位置，计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离；S05：判断所述换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离是否满足第二预设条件；S06：如果是，则控制换道，否则，控制减速。优选的技术方案中，所述步骤S04中第二预设条件包括，若换道切入点后方无障碍物或者换道切入点后障碍物与本车的相对距离大于或等于可换道的最小安全距离，安全换道触发因子累加，判断安全换道因子大于等于设定安全换道阈值，换道后重置安全换道因子。优选的技术方案中，所述步骤S03中第一预设条件为本车的左和/或右存在车道。优选的技术方案中，所述步骤S04中计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离，包括以下步骤：S21：判断换道切入点的前方探测区域内是否有障碍物；S22：若换道切入点前方有障碍物，实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_f、相对速度、相对加速度，并根据相对速度和本车速度V_h得到前障碍物速度V_f，根据相对加速度和本车加速度a_h得到前障碍物加速度a_f，计算可换道的最小安全距离MSS_f，计算公式如下：MSS_f=(V_f–V_h)T+(a_f–a_h)T2/2；其中，T为换道时间；S23：若换道切入点前方无障碍物或者前障碍物与本车的相对距离D_f大于或等于可换道的最小安全距离MSS_f，则进一步判断换道切入点的后方探测区域内是否有障碍物；S24：若换道切入点后方有障碍物，实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_r、相对速度、相对加速度，并根据相对速度和本车速度V_h得到后障碍物速度V_r，根据相对加速度和本车加速度a_h得到后障碍物加速度a_r,计算可换道的最小安全距离MSS_r，计算公式如下：MSS_f=(V_h–V_rl)T+(a_h–a_r)T2/2。优选的技术方案中，所述换道时间T=T0+T1，其中，T0为纵向行驶安全时间为经验值，T1为横向换道时间，T1=S/(V_h*cosδ)，S为本车与车道线的距离，δ为本车与车道线的纵向夹角。本专利技术还公开了一种自动驾驶车辆的换道控制系统，包括：换道环境感知单元：实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_fh、及相对速度，得到前车速度V_front；换道动机确定单元：若V_front小于或等于设定速度阈值或者D_fh小于或等于设定距离阈值，换道触发因子i进行累加，当换道触发因子i大于等于设定换道触发阈值时，则判断产生换道动机，并重置换道触发因子，否则判断不产生换道动机；换道控制策略制定单元：若不产生换道动机，则控制本车跟车行驶；若产生换道动机，则判断道路结构信息是否满足第一预设条件；a）若是，则获取目标车道上的换道切入点位置，计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离；b）判断所述换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离是否满足第二预设条件；c）如果是，则控制换道，否则，控制减速。优选的技术方案中，所述换道控制策略制定单元中第二预设条件包括，若换道切入点后方无障碍物或者换道切入点后障碍物与本车的相对距离大于或等于可换道的最小安全距离，安全换道触发因子累加，判断安全换道因子大于等于设定安全换道阈值，换道后重置安全换道因子。优选的技术方案中，所述换道控制策略制定单元中第一预设条件为本车的左和/或右存在车道。优选的技术方案中，所述换道控制策略制定单元中计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离，包括以下步骤：S21：判断换道切入点的前方探测区域内是否有障碍物；S22：若换道切入点前方有障碍物，实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_f、相对速度、相对加速度，并根据相对速度和本车速度V_h得到前障碍物速度V_f，根据相对加速度和本车加速度a_h得到前障碍物加速度a_f，计算可换道的最小安全距离MSS_f，计算公式如下：MSS_f=(V_f–V_h)T+(a_f–a_h)T2/2；其中，T为换道时间；S23：若换道切入点前方无障碍物或者前障碍物与本车的相对距离D_f大于或等于可换道的最小安全距离MSS_f，则进一步判断换道切入点的后方探测区域内是否有障碍物；S24：若换道切入点后方有障碍物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS01：实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_fh、及相对速度，得到前车速度V_front；/nS02：若V_front小于或等于设定速度阈值或者D_fh小于或等于设定距离阈值，换道触发因子i进行累加，当换道触发因子i大于等于设定换道触发阈值时，则判断产生换道动机，并重置换道触发因子，否则判断不产生换道动机；/nS03：若不产生换道动机，则控制本车跟车行驶；若产生换道动机，则判断道路结构信息是否满足第一预设条件；/nS04：若是，则获取目标车道上的换道切入点位置，计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离；/nS05：判断所述换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离是否满足第二预设条件；/nS06：如果是，则控制换道，否则，控制减速。/n

【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，包括以下步骤：
S01：实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_fh、及相对速度，得到前车速度V_front；
S02：若V_front小于或等于设定速度阈值或者D_fh小于或等于设定距离阈值，换道触发因子i进行累加，当换道触发因子i大于等于设定换道触发阈值时，则判断产生换道动机，并重置换道触发因子，否则判断不产生换道动机；
S03：若不产生换道动机，则控制本车跟车行驶；若产生换道动机，则判断道路结构信息是否满足第一预设条件；
S04：若是，则获取目标车道上的换道切入点位置，计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离；
S05：判断所述换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离是否满足第二预设条件；
S06：如果是，则控制换道，否则，控制减速。


2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，所述步骤S04中第二预设条件包括，若换道切入点后方无障碍物或者换道切入点后障碍物与本车的相对距离大于或等于可换道的最小安全距离，安全换道触发因子累加，判断安全换道因子大于等于设定安全换道阈值，换道后重置安全换道因子。


3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，所述步骤S03中第一预设条件为本车的左和/或右存在车道。


4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，所述步骤S04中计算换道切入点前障碍物和后障碍物与本车的相对距离，包括以下步骤：
S21：判断换道切入点的前方探测区域内是否有障碍物；
S22：若换道切入点前方有障碍物，实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_f、相对速度、相对加速度，并根据相对速度和本车速度V_h得到前障碍物速度V_f，根据相对加速度和本车加速度a_h得到前障碍物加速度a_f，计算可换道的最小安全距离MSS_f，计算公式如下：
MSS_f=(V_f–V_h)T+(a_f–a_h)T2/2；其中，T为换道时间；
S23：若换道切入点前方无障碍物或者前障碍物与本车的相对距离D_f大于或等于可换道的最小安全距离MSS_f，则进一步判断换道切入点的后方探测区域内是否有障碍物；
S24：若换道切入点后方有障碍物，实时获取与本车纵向距离最小的障碍物与本车的相对距离D_r、相对速度、相对加速度，并根据相对速度和本车速度V_h得到后障碍物速度V_r，根据相对加速度和本车加速度a_h得到后障碍物加速度a_r,计算可换道的最小安全距离MSS_r，计算公式如下：
MSS_f=(V_h–V_rl)T+(a_h–a_r)T2/2。


5.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，所述换道时间T=T0+T1，其中，T0为纵向行驶安全时间为经验值，T1为横向换道时间，T1=S/(V_h*cosδ)，S为本车与车道线的距离，δ为本车与车道线的纵向夹角。


6.一种自...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴希，徐巍，戴一凡，
申请(专利权)人：清华大学苏州汽车研究院吴江，清华大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32