CN107215339A - 自动驾驶车辆的换道控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

自动驾驶车辆的换道控制方法和装置
技术领域
本发明涉及汽车电子控制技术领域，具体而言，涉及一种自动驾驶车辆的换道控制方法和装置。
背景技术
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。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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-1 2+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，本发明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，本发明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，本发明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。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明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。
本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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。
为使本发明的上述目的、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发明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发明的一些实施方式，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为本发明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为本发明一实施例所提供的在极坐标系下栅格填充的状态图；
图3为本发明另一实施例所提供的可行驶扇区的统计结果图；
图4为本发明一实施例所提供的调整车辆引导轨迹前后的对比图；
图5为本发明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为本发明一实施例所提供的梯度下降法的原理图；
图7为本发明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为本发明一实施例所提供的车辆换道及并道的过程示意图；
图9为利用本发明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为本发明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
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有的自动驾驶车辆换道时容易造成横向转角突增的问题。本发明实施例提供了一种自动驾驶车辆的换道控制方法和装置，以下首先对本发明的自动驾驶车辆的换道控制方法进行详细介绍。
实施例一
该实施例提供了一种自动驾驶车辆的换道控制方法，该方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：
步骤S101，当监测到车辆行进前方出现障碍物时，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。
其中，障碍物与车辆之间的距离和当前路况可以通过雷达、导航或摄像头等传感器得到。根据传感器传输的数据，将极坐标系下的栅格区分为障碍物栅格和无障碍物栅格。例如，如图2所示，将传感器的数据填充到极坐标系下，按二值化填充。即障碍物栅格填充1，无障碍物栅格填充0，考虑到车辆本身的运动特性，车辆两侧一定范围车辆是无法到达的，所以在这些位置也填充1。
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。具体地说，组合连续的无障碍物栅格，得到至少一个可行驶扇区。即对填充0的扇区进行统计，得到可行驶扇区，可按照设定的栅格宽度计算得到可行驶扇区的宽度，将可行驶扇区转换为如图3所示的形式。可将多个可行驶扇区均作为初步可行驶区域；也从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。
再从初步可行驶区域中选取可行使区域。例如，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。
由于在结构化道路中，需要按照国家交通规则来选择换道方向。在车辆前方出现障碍物时，只能向左侧变道，因此，设计了上述步骤，控制车辆向左换道。而在非结构化道路中，则可以根据可行驶区域所在的方位向左换道或向右换道。
为了保证安全，避免车辆在换道过程中发生碰撞，在确定可行驶区域的步骤之后，该方法还包括，判断可行驶区域是否满足车辆通过条件的步骤，如果是，执行步骤S102；如果否，执行步骤S104。
判断可行驶区域是否满足车辆通过条件，可以采用如下两种方式。方式一：判断可行驶区域中的连续的可行驶扇区对应的圆心角是否大于设定的角度阈值；所述的角度阈值是根据车辆的宽度确定的。方式二：按照设定的栅格宽度计算可行驶扇区的宽度，判断可行驶扇区的宽度是否大于设定的宽度阈值；所述的宽度阈值也是根据车辆的宽度确定的。
步骤S102，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，调整车辆的引导轨迹。
步骤S103，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，执行步骤S105，如果否，执行步骤S104。
如图4所示，车辆在道路上行驶的初始引导轨迹(图4中的一次轨迹)为沿第一车道的直线。根据车辆的横向车宽与障碍物的位置，采用平移轨迹法确定引导轨迹平移量的大小，按照确定的轨迹平移量调整车辆的引导轨迹至二次轨迹。为了避免碰撞，平移后的二次轨迹必须处于可行驶区域内，若不处于可行驶区域则不允许换道，无人车进行停车动作。
步骤S104，控制车辆停车。
步骤S105，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。
考虑到无人车可以不设置方向盘，此处的方向盘转角也可以理解为车轮转角。
进一步地，采用梯度下降法确定方向盘转角或车轮转角，可以包括如下步骤：
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-1 2+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。
步骤S106，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。
本实施例提供的自动驾驶车辆的换道控制方法，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。
考虑到现有的自动驾驶车换道成功后会进行并道动作，在无法得知障碍物纵向深度情况下，自动驾驶车会反复尝试并道，当不满足并道条件时保持原车道驾驶，当满足并道条件后再进行并道动作。这种并道决策会造成无人车严重的方向盘抖动现象。为了改善上述现象，本实施例的方法还包括如下步骤：
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。
上述方法能够尽量避免出现障碍物纵向深度造成的无人车反复尝试换道的现象，缓解方向盘的抖动，进一步提高乘坐舒适性。
实施例二
该实施例提供了另一种自动驾驶车辆的换道控制方法，该方法的流程图如图5所示，包括如下步骤：
步骤S501，当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定初步可行驶区域。具体实现方法可以参照实施例一中记载的在极坐标系下进行标记和统计的方法。
步骤S502，判断车辆所处的当前路段是否为结构化道路；如果是，执行步骤S503，如果否，则认为当前路段为非结构化道路，执行步骤S504。
可以根据预先存储的电子地图数据，确定车辆所处的当前路段为结构化道路或非结构化道路。对于结构化双向单车道，无人车只能从左侧道路换道。如果处于城市道路单向多车道上或者特定行驶路线上非结构道路上，无人车则应依据实时道路环境选择换道方向。
步骤S503，按照左换道预备，确定可行驶区域。即从位于车辆左前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域。
步骤S504，按照向可行驶区域换道预备，确定可行驶区域。可以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。
步骤S505，判断可行驶区域是否满足车辆通过条件；如果是，执行步骤S506；如果否，执行步骤S514。
此处的车辆通过条件，包括：可行驶区域中的连续的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。
步骤S506，根据车辆的横向车宽和障碍物与车辆之间的距离，调整车辆的引导轨迹。
步骤S507，判断调整后的引导轨迹是否位于可行驶区域内；如果是，执行步骤S508，如果否，执行步骤S514。
步骤S508，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。
由图4中的一次轨迹和二次轨迹可以看出，无人车在进行换道时引导路点的变化情况：路径点跳变属于阶跃跳变。无人车依据预瞄跟随算法计算目标转角过程中，在跳变的地图上选取预瞄点就会造成无人车横向转角突然增加，突增的转角容易造成换道中横向加速度突增从而导致较差的乘坐舒适性甚至会造成驾驶安全问题。为了缓解这一问题，本实施例采用梯度下降法来确定方向盘转角。
如图6所示，梯度下降法是用负梯度方向为搜索方向的，最速下降法越接近目标值，步长越小，前进越慢。
梯度下降法的迭代公式为：ak+1＝ak+ρks-(k)
其中，s-(k)代表梯度负方向，ρk表示梯度方向上的搜索步长。
本实施例采用梯度下降法来确定方向盘转角，具体包括以下步骤：
步骤一，确定各个路径点上的方向盘的目标转角。
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；公式为：Δθ＝θj-θi，其中，θj为预瞄航向角，θi为当前航向角。
计算对应于第n个路径点的方向盘的目标转角
其中，k为预设的比例系数，一般取值范围在[-1,1]之间，且k值的正负与wn的正负相关：左负右正。wn为所述引导轨迹上的第n个路径点与车辆之间的横向距离，hn为所述引导轨迹上的第n个路径点与车辆之间的纵向距离，Δθn为所述引导轨迹上的第n个路径点的航向偏差角。
采用上述公式计算得到的方向盘的目标转角为梯度下降模型的输入值，xn的值域范围在[0,180]。
步骤二，建立梯度下降模型。依据目标转角与方向盘转角的对应关系建立梯度下降比例因子S(x)＝-0.1x+17，方向盘转角以1024度(三圈)为基准。确定梯度比例下降函数f(x)＝1024+S(x)×Δx，其中，Δx＝x-90。
步骤三，计算方向盘转角函数。将梯度下降比例因子S(x)和Δx带入确定梯度比例下降函数f(x)＝1024+S(x)×Δx，得到f(x)＝-0.1x2+26x-506。对于引导轨迹上的第n个路径点，可以得到f(xn)＝-0.1xn-1 2+26xn-1-506。
从图7中可以看出，与传统的转角确定方法相比，随着目标转角的增大，本实施例提供的梯度下降法可以很好地克制90度以上方向盘转角的线性增长，同时缓解90度以下方向盘角度直线下降的趋势。以上两点表明梯度下降法在目标角度变化剧烈时可以减缓方向盘角度变换，从而达到乘坐舒适性的要求。
步骤S509，根据车辆的行进状态调节车速。
发明人将无人车换道的整个过程划分按照车辆的行进状态划分属性，给不同的行进状态属性赋予预瞄车速。如表1所示。
表1
行进状态属性 属性值 预瞄车速(km/h)
准备换道 7 10
换道进行中 8 8
换道完成保持车道 9 12
并道 10 8
根据预先建立的行进状态与预瞄车速之间的对应关系，确定与车辆的当前行进状态相对应的预瞄车速；按照预瞄车速，调节车辆的车速。
例如，车辆在换道过程中，包括两种状态。当车辆处于准备换道状态时，预瞄车速为10km/h，当车辆处于换道进行中状态时，预瞄车速为8km/h。
步骤S510，换道成功，进行车道保持，根据车辆的行进状态调节车速。
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。此时，车辆处于换道完成保持车道状态中，按照预瞄车速12km/h调节当前车速。
步骤S511，根据障碍物纵向长度确定车道保持距离。
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。
步骤S512，判断车辆行驶距离是否大于车道保持距离，并且判断当前路况是否满足并道条件；如果是，执行步骤S513，如果否，执行步骤S510，继续沿当前车道行驶。
步骤S513，控制车辆进行并道。
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。此处的并道条件为：原引导轨迹是否位于初步可行驶区域内。即车辆需按照步骤S501的方法确定初步可行驶区域。如果原引导轨迹位于初步可行驶区域内，则取消路径平移量，采用梯度下降法计算并道转角，依据车辆行驶状态控制车速，进行并道。车辆换道和并道的过程如图8所示。
步骤S514，控制车辆停车。
为了验证本发明实施例所提供的换道控制方法的效果，特制定如下实验：在两车道的地图轨迹上放置障碍物，无人车在预设轨迹中自动驾驶，当遇到障碍物时执行换道操作，当到达安全区域后执行并道操作。在车辆换道过程中，实时记录方向盘的实际转角。图9为整个过程中方向盘转角变化图。从图9中可以看出，无人车在换道、并道过程中角度变化是缓慢的，没有出现瞬时大幅度转角，且在换道、并道中每个周期的转角平均只有10度，由此可见，采用本发明实施例提供的换道控制方法，极大的制约了无人车换道、回道过程中的大幅度转角，增加了无人车的乘坐舒适度。
实施例三
与上述方法实施例相对应地，本实施例提供了一种自动驾驶车辆的换道控制装置。如图10所示，该装置包括：
可行驶区域标定模块901，用于当监测到车辆行进前方出现障碍物时，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。
引导轨迹调整模块902，用于根据车辆的横向车宽和障碍物与车辆之间的距离，调整车辆的引导轨迹。
转角计算模块903，用于判断调整后的引导轨迹是否位于可行驶区域内；如果是，根据调整后的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904，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。
其中，转角计算模块903又包括：
航向偏差角确定单元，用于根据引导路径点和车辆的当前航向角确定航向偏差角Δθ；
目标转角计算单元，用于采用公式计算对应于第i个路径点的方向盘的目标转角；
目标转角优化单元，采用方向盘转角函数f(xi)＝-0.1xi-1 2+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。
在较优选的实施例中，该装置还可包括并道控制模块，该模块用于在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。
本发明实施例提供的自动驾驶车辆的换道控制方法和装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
需要说明的是，在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

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行驶扇区对应的圆心角大于设定的角度阈值；或者，对于可行驶区域中的可行驶扇区，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。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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-1 2+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，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。
10.一种自动驾驶车辆的换道控制装置，其特征在于，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。
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