CN107985313A - 用于自主车辆的基于弹簧系统的变换车道方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施方案中，响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象。针对所感知的对象中的每个对象，分配虚拟弹簧，以将对象和自主车辆相连接。每个虚拟对象与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和自主车辆的相对位置来生成力。将从与一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力。基于聚合力和聚合力的方向，确定自主车辆的一个或多个车道变换参数。

Description

用于自主车辆的基于弹簧系统的变换车道方法

技术领域

本发明的实施方案总体涉及操作自主车辆。更具体地，本发明的实施方案涉及使用基于弹簧的系统来变换车道。

背景技术

以自主模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自主模式运行时，车辆可以使用车载传感器导航到各种位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在一些没有任何乘客的情况下行驶。

运动规划和控制是自主驾驶的关键操作。变换车道是自主车辆(也被称为自主驾驶车辆或ADV)的基本功能，以避免障碍物并且提高行程时间效率。然而，安全且有效地进行车道变换是艰巨的任务，因为代替计算当前车道的驾驶状况，自主车辆需要考虑当前车道和目标车道两者的驾驶状况。此外，当前车道与目标车道之间的过渡路径是未知且动态改变的，这增加了做决定的复杂性。另外，需要在该过程期间不断地确定车道变换的状态，从而需要状态之间的复杂逻辑和定位的高准确性。

发明内容

本公开提供了一种用于操作自主车辆的计算机实施的方法、一种存储有指令的非暂时性机器可读介质以及一种数据处理系统。

根据本公开的一方面，提供了一种用于操作自主车辆的计算机实施的方法，所述方法包括：

响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象；

针对所感知的对象中的每个对象，分配连接所述对象和所述自主车辆的虚拟弹簧，其中每个虚拟弹簧与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和所述自主车辆的相对位置来生成力；

将从与所述一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力；以及

基于所述聚合力和所述聚合力的方向来确定所述自主车辆的一个或多个车道变换参数。

根据本公开的另一方面，提供了一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作自主车辆的操作，所述操作包括：

响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象；

针对所感知的对象中的每个对象，分配连接所述对象和所述自主车辆的虚拟弹簧，其中每个虚拟弹簧与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和所述自主车辆的相对位置来生成力；

将从与所述一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力；以及

基于所述聚合力和所述聚合力的方向来确定所述自主车辆的一个或多个车道变换参数。

根据本公开的再一方面，提供了一种数据处理系统，其包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器联接到所述处理器，以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：

响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象；

针对所感知的对象中的每个对象，分配连接所述对象和所述自主车辆的虚拟弹簧，其中每个虚拟弹簧与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和所述自主车辆的相对位置来生成力；

将从与所述一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力；以及

基于所述聚合力和所述聚合力的方向来确定所述自主车辆的一个或多个车道变换参数。

附图说明

本发明的实施方案在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考数字指示类似元件。

图1是示出根据本发明一个实施方案的网络化系统的框图。

图2是示出根据本发明一个实施方案的自主车辆的示例的框图。

图3是示出根据本发明一个实施方案的与自主车辆一起使用的感知与规划系统的示例的框图。

图4是示出根据本发明一个实施方案的虚拟弹簧模型的图。

图5A和图5B是示出根据本发明一个实施方案的由虚拟弹簧建模的车道变换场景的图。

图6A和图6B是示出根据本发明另一实施方案的由虚拟弹簧建模的车道变换场景的图。

图7A和图7B是示出根据本发明某些实施方案的由虚拟弹簧建模的车道变换的图。

图8是场景示出根据本发明一个实施方案的操作自主车辆的过程的流程图。

图9是示出根据本发明一个实施方案的创建用于操作自主车辆的弹簧模型的过程的流程图。

图10是示出根据一个实施方案的数据处理系统的框图。

具体实施方式

以下将参考所讨论的细节来描述本发明的各种实施方案和方面，附图将示出所述各种实施方案。下列描述和附图是对本发明的说明，而不应当解释为限制本发明。描述了许多特定细节以便提供对本发明各种实施方案的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节以便提供对本发明实施方案的简洁讨论。

本说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的提及意味着结合该实施方案所描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施方案中。短语“在一个实施方案中”在本说明书中各个地方的出现不必全部是指同一实施方案。

根据一些实施方案，如果规划变换车道活动，则利用基于弹簧的车道变换系统来决定应何时并且如何进行车道变换过渡。当作出决定从当前车道变换到目标车道时，调用基于弹簧的车道变换系统，以将虚拟弹簧模型应用于可以影响自主车辆的车道变换的每个对象(例如，车辆、障碍物、行人、当前车道、目标车道、相邻车道)。当自主车辆从当前车道变换到目标车道时，虚拟弹簧模型用来确定对象的潜在影响。鉴于胡克定律，虚拟弹簧的影响可以由虚拟弹簧生成的力表示。基于与自主车辆周围的对象相关联的虚拟弹簧的结果(例如，力)，可以作出关于自主车辆是否应变换车道的决定，并且如果是的话，则决定在该时间点如何变换车道。

在一个实施方案中，响应于变换车道的请求，感知并且识别自主车辆周围的一个或多个对象。针对每个对象，将虚拟弹簧分配给所述对象。虚拟弹簧将对象与自主车辆相连接。虚拟弹簧与基于自主车辆与对象之间的相对位置而生成力的弹簧模型(也被称为虚拟弹簧模型)相关联。将从与对象相关联的虚拟弹簧中生成的力(例如，力矢量)进行聚合，以生成聚合力(例如，聚合矢量)。基于聚合力来确定自主车辆的车道变换参数。车道变换参数是指车道变换的速度、车道变换的角度(例如，进入目标车道的角度)，或者完成从当前车道到目标车道的车道变换的距离等。在一个实施方案中，利用聚合力的方向来确定自主车辆是否应变换车道。聚合力的大小和方向可以用来确定自主车辆如何变换车道(例如，速度、转弯角、变换车道所需的距离)。

图1是示出根据本发明的一个实施方式的自主车辆网络配置的框图。参考图1，配置100包括可以通过网络102通信地联接到一个或多个服务器103至104的自主车辆101。尽管示出一个自主车辆，但多个自主车辆可以通过网络102联接到彼此和/或联接到服务器103至104。网络102可以是任何类型的网络，例如，有线或无线的局域网(LAN)、诸如互联网、蜂窝网络、卫星网络的广域网(WAN)或其组合。服务器103至104可以是任何类型的服务器或服务器群集，诸如，网络或云服务器、应用服务器、后端服务器或其组合。服务器103至104可以是数据分析服务器、内容服务器、交通信息服务器、地图和兴趣点(MPOI)服务器或者位置服务器等。

自主车辆是指可以被配置成处于自主模式下的车辆，在所述自主模式下车辆在极少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自主车辆可以包括传感器系统，所述传感器系统具有被配置成检测与车辆运行环境有关的信息的一个或多个传感器。所述车辆和其相关联的控制器使用所检测的信息来导航通过所述环境。自主车辆101可以在手动模式下、在全自主模式下或者在部分自主模式下运行。

在一个实施方式中，自主车辆101包括，但不限于，感知与规划系统110、车辆控制系统111、无线通信系统112、用户接口系统113、信息娱乐系统114和传感器系统115。自主车辆101还可以包括普通车辆中包括的某些常用部件，诸如：发动机、车轮、方向盘、变速器等，所述部件可以由车辆控制系统111和/或感知与规划系统110使用多种通信信号和/或命令进行控制，例如，加速度信号或命令、减速度信号或命令、转向信号或命令、制动信号或命令等。

部件110至115可以经由互连件、总线、网络或其组合通信地联接到彼此。例如，部件110至115可以经由控域网(CAN)总线通信地联接到彼此。CAN总线是被设计成允许微控制器和装置在没有主机的应用中与彼此通信的车辆总线标准。它是基于消息的协议，最初是为汽车内的多路电线设计的，但也用于许多其他环境。

现在参考图2，在一个实施方式中，传感器系统115包括但不限于一个或多个摄像机211、全球定位系统(GPS)单元212、惯性测量单元(IMU)213、雷达单元214以及光探测和测距(LIDAR)单元215。GPS系统212可以包括收发器，所述收发器可操作以提供关于自主车辆的位置的信息。IMU单元213可以基于惯性加速度来感测自主车辆的位置和定向变化。雷达单元214可以表示利用无线电信号来感测自主车辆的本地环境内的对象的系统。在一些实施方式中，除感测对象之外，雷达单元214可以附加地感测对象的速度和/或前进方向。LIDAR单元215可以使用激光器来感测自主车辆所处环境中的对象。除其他系统部件之外，LIDAR单元215还可以包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器。摄像机211可以包括用来捕获自主车辆周围环境的图像的一个或多个装置。摄像机211可以是静物摄像机和/或视频摄像机。摄像机可以是可机械地移动的，例如，通过将摄像机安装在旋转和/或倾斜平台上。

传感器系统115还可以包括其他传感器，诸如：声纳传感器、红外传感器、转向传感器、油门传感器、制动传感器以及音频传感器(例如，麦克风)。音频传感器可以被配置成从自主车辆周围的环境中捕获声音。转向传感器可以被配置成感测方向盘、车辆的车轮或其组合的转向角度。油门传感器和制动传感器分别感测车辆的油门位置和制动位置。在一些情形下，油门传感器和制动传感器可以集成为集成式油门/制动传感器。

在一个实施方式中，车辆控制系统111包括但不限于转向单元201、油门单元202(也被称为加速度单元)和制动单元203。转向单元201用来调整车辆的方向或前进方向。油门单元202用来控制电动机或发动机的速度，电动机或发动机的速度转而控制车辆的速度和加速度。制动单元203通过提供摩擦使车辆的车轮或轮胎减慢而使车辆减速。应注意，如图2所示的部件可以在硬件、软件或其组合中实施。

回到图1，无线通信系统112允许自主车辆101与诸如装置、传感器、其他车辆等外部系统之间的通信。例如，无线通信系统112可以与一个或多个装置直接无线通信，或者经由通信网络进行无线通信，诸如，通过网络102与服务器103至104通信。无线通信系统112可以使用任何蜂窝通信网络或无线局域网(WLAN)，例如，使用WiFi，以与另一部件或系统通信。无线通信系统112可以例如使用红外链路、蓝牙等与装置(例如，乘客的移动装置、显示装置、车辆101内的扬声器)直接通信。用户接口系统113可以是在车辆101内实施的外围装置的部分，包括例如键盘、触摸屏显示装置、麦克风和扬声器等。

自主车辆101的功能中的一些或全部可以由感知与规划系统110控制或管理，尤其当在自主驾驶模式下操作时。感知与规划系统110包括必要的硬件(例如，处理器、存储器、存储设备)和软件(例如，操作系统、规划和安排路线程序)，以从传感器系统115、控制系统111、无线通信系统112和/或用户接口系统113接收信息，处理所接收的信息，规划从起始点到目的地点的路线或路径，随后基于规划和控制信息来驾驶车辆101。替代地，感知与规划系统110可以与车辆控制系统111集成在一起。

例如，作为乘客的用户可以例如经由用户接口来指定行程的起始位置和目的地。感知与规划系统110获得行程相关数据。例如，感知与规划系统110可以从MPOI服务器中获得位置和路线信息，所述MPOI服务器可以是服务器103至104的一部分。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI。替代地，此类本地和MPOI信息可以本地高速缓存在感知与规划系统110的永久性存储装置中。

当自主车辆101沿着路线移动时，感知与规划系统110也可以从交通信息系统或服务器(TIS)获得实时交通信息。应注意，服务器103至104可以由第三方实体进行操作。替代地，服务器103至104的功能可以与感知与规划系统110集成在一起。基于实时交通信息、MPOI信息和位置信息以及由传感器系统115检测或感测的实时本地环境数据(例如，障碍物、对象、附近车辆)，感知与规划系统110可以规划最佳路线并且根据所规划的路线例如经由控制系统111来驾驶车辆101，以安全有效地到达指定目的地。

根据一个实施方案，当自主车辆101决定从当前车道变换车道到目标车道时，感知与规划系统110感知潜在地影响自主车辆101的车道变换的一个或多个对象。对象可以是车辆、行人、障碍物(例如，停放的车辆或自行车、建筑物)、当前车道、目标车道、或相邻车道等。针对每个对象，将虚拟弹簧分派并分配给对象。每个虚拟弹簧连接自主车辆101和对应的对象。针对每个虚拟弹簧，基于依据胡克定律配置或建模的一套规则或参数集来计算力。随后将虚拟弹簧的力进行聚合，以生成聚合力。聚合力用来确定自主车辆101是否应变换车道(例如，安全地变换)，并且如果是的话，则确定如何变换车道。

在一个实施方案中，虚拟弹簧与弹簧参数的集合或弹簧模型相关联或者被配置成具有弹簧参数的集合或弹簧模型。弹簧参数(例如，强度系数、初始长度)可以基于自主车辆101与对象之间的关系进行配置，诸如，自主车辆101与对象之间的相对位置。有关虚拟弹簧的弹簧参数、规则或弹簧模型可以由数据分析系统基于大量的驾驶统计数据进行离线配置，诸如，数据分析系统或服务器103。

在一个实施方案中，数据分析系统103包括数据收集器121和机器学习引擎122。数据收集器121从各种车辆收集驾驶统计数据123。驾驶统计数据123可以包括有关当在相同或类似驾驶环境中变换车道时典型车辆将如何做的信息。例如，当车辆试图从当前车道变换车道到目标车道而目标车道中有另一车辆时，车辆是怎么做的。鉴于车辆与另一车辆之间的相对位置，车辆超车还是让行。机器学习引擎122分析驾驶统计数据123，以便针对车道变换的许多不同驾驶场景来学习并创建许多虚拟弹簧模型或规则124。弹簧模型或规则124随后可以上传到自主车辆101的数据处理系统110，以便用于车道变换的在线决定。

图3是示出根据本发明一个实施方案的与自主车辆一起使用的感知与规划系统的示例的框图。系统300可以实施为图1的自主车辆101的一部分，包括但不限于，感知与规划系统110、控制系统111和传感器系统115。参考图3，感知与规划系统110包括，但不限于，定位模块301、感知模块302、决定模块303、规划模块304、控制模块305、弹簧连接器307、弹簧分析器308以及车道分析器309。

模块301至305中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如，这些模块可以安装在永久性存储装置352中、加载到存储器351中，并且由一个或多个处理器(未示出)执行。应注意，这些模块中的一些或全部可以通信地联接到图2的车辆控制系统111的一些或全部模块或者与它们集成在一起。模块301至305中的一些可以一起集成为集成模块。

定位模块301(也被称为地图与路线模块)管理与用户的行程或路线相关的任何数据。用户可以例如经由用户接口登录并且指定行程的起始位置和目的地。定位模块301与自主车辆300的其他部件通信，诸如地图和路线信息311，以获得行程相关数据。例如，定位模块301可以从位置服务器和地图与POI(MPOI)服务器获得位置和路线信息。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI，从而可以作为地图和路线信息311的一部分高速缓存。当自主车辆300沿着路线移动时，定位模块301也可以从交通信息系统或服务器获得实时交通信息。

基于由传感器系统115提供的传感器数据和由定位模块301获得的定位信息，感知模块302确定周围环境的感知。感知信息可以表示普通驾驶员在驾驶员正驾驶的车辆周围将感知到的东西。感知可以包括车道配置(例如，直线车道或弯曲车道)、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行横道或例如采用对象形式的其他交通相关标志(例如，停止标志、让路标志)等。

感知模块302可以包括计算机视觉系统或计算机视觉系统的功能，以处理并分析由一个或多个摄像机捕获的图像，以便识别自主车辆环境中的对象和/或特征。所述对象可以包括交通信号、道路边界、其他车辆、行人和/或障碍物等。计算机视觉系统可以使用对象识别算法、视频跟踪以及其他计算机视觉技术。在一些实施方式中，计算机视觉系统可以绘制环境地图，跟踪对象，以及估算对象的速度等。感知模块302也可以基于由诸如雷达和/或LIDAR的其他传感器提供的其他传感器数据来检测对象。

针对每个对象，决定模块303作出关于如何处置对象的决定。例如，针对特定对象(例如，交叉路线中的另一车辆)以及描述对象的元数据(例如，速度、方向、转弯角度)，决定模块303决定如何遇到所述对象(例如，超车、让路、停止、超过)。决定模块303可以根据诸如交通规则的一套规则来作出此类决定，所述规则可以存储在永久性存储装置352(未示出)中。

基于针对所感知到的对象中的每个的决定，规划模块304为自主车辆规划路径或路线以及驾驶参数(例如，距离、速度和/或转弯角度)。换言之，针对给定的对象，决定模块303决定对该对象做什么，而规划模块304确定如何去做。例如，针对给定的对象，决定模块303可以决定超过所述对象，而规划模块304可以确定在所述对象的左侧还是右侧超过。规划和控制数据由规划模块304生成，包括描述车辆300在下一移动循环(例如，下一路线/路径段)中将如何移动的信息。例如，规划和控制数据可以指示车辆300以30英里每小时(mph)的速度移动10米，随后以25mph的速度变到右侧车道。

基于规划和控制数据，控制模块305根据由规划和控制数据限定的路线或路径通过将适当的命令或信号发送到车辆控制系统111来控制并驾驶自主车辆。所述规划和控制数据包括足够的信息，以沿着路径或路线在不同的时间点使用适当的车辆设置或驾驶参数(例如，油门、制动和转弯命令)将车辆从路线或路径的第一点驾驶到第二点。

应注意，决定模块303和规划模块304可以集成为集成模块。决定模块303/规划模块304可以包括导航系统或导航系统的功能，以确定自主车辆的驾驶路径。例如，导航系统可以确定用于实现自主车辆沿着以下路径移动的一系列速度和定向前进方向：所述路径在使自主车辆沿着通往最终目的地的基于车行道的路径前进的同时，基本上避免感知到的障碍物。目的地可以根据经由用户接口系统113进行的用户输入来设定。导航系统可以在自主车辆正在运行的同时动态地更新驾驶路径。导航系统可以将来自GPS系统和一个或多个地图的数据合并，以确定用于自主车辆的驾驶路径。

决定模块303/规划模块304还可以包括防撞系统或防撞系统的功能，以识别、评估并且避免或以其他方式越过自主车辆的环境中的潜在障碍物。例如，防撞系统可以通过以下方式实现自主车辆的导航中的变化：操作控制系统111中的一个或多个子系统来采取转向操纵、转弯操纵、制动操纵等。防撞系统可以基于周围的交通模式、道路状况等自动确定可行的障碍物回避操纵。防撞系统可以被配置成使得当其他传感器系统检测到位于自主车辆将转向进入的相邻区域中的车辆、建筑障碍物等时不采取转向操纵。防撞系统可以自动选择既可使用又使得自主车辆乘员的安全性最大化的操纵。防撞系统可以选择预测的避开操纵以致使自主车辆的乘客舱中出现最小量的加速度。

根据一个实施方案，针对所感知的对象中的每个，系统确定所述对象是否可能潜在地影响自主车辆从当前车道到目标车道的车道变换。例如，如果另一车辆在自主车辆的预定接近距离内，那么无论是在当前车道还是在目标车道，所述车辆都可被视作影响自主车辆的车道变换。如果车辆不在当前车道或目标车道中，但基于所述车辆的预定轨迹，所述车辆可能进入当前车道或目标车道，那么所述车辆也可能影响自主车辆的车道变换。

在一个实施方案中，针对可能影响自主车辆300的车道变换的每个对象，弹簧连接器307分派并分配虚拟弹簧，以将自主车辆300与所述对象相连接。针对每个虚拟弹簧，弹簧分析器308分析自主车辆300与对象之间的关系，以确定弹簧参数的集合。例如，弹簧分析器308确定自主车辆300与对象之间的相对位置。基于自主车辆与对象之间的相对位置，弹簧分析器308确定虚拟弹簧的初始长度(X₀)和虚拟弹簧的强度系数(K)。K可以是表示虚拟弹簧的特性(例如，刚度)的常数。或者，弹簧分析器308可以将预定弹簧模型(作为弹簧模型312的一部分)应用到虚拟弹簧，以确定这些弹簧参数。在另一实施方案中，弹簧分析器308可以基于自主车辆与对象之间的关系在数据库或查找表(未示出)中执行查找操作，以获取弹簧参数。弹簧模型312和/或查找表可以由数据分析系统或服务器离线构建，诸如，数据分析服务器103。

根据胡克定律，将弹簧延长或压缩距离ΔX所需的力(F)与所述距离ΔX成比例，其中ΔX＝X–X₀。距离X表示自主车辆和与弹簧相关联的对象之间的当前距离。从自主车辆与对象之间的相对位置得到的力(F)由具有大小和方向的力矢量表示。力可以为正或负，取决于鉴于弹簧初始长度的、自主车辆与对象之间的距离。力可以用来确定自主车辆是否应朝向对象移动或远离对象移动，并且如果是的话，则确定如何移动。

现在参考图4，在此示例中，在位置401处，弹簧处于初始或“松弛”位置，并且弹簧的长度被称为初始长度(例如，没有被压缩或拉伸)。在初始位置，弹簧中没有生成力。在位置402至403处，弹簧被压缩，因为弹簧的长度比初始长度短，其中与位置401相比，自主驾驶车辆或ADV更靠近对象。因此，压缩的弹簧中生成力，其将ADV从对象推开。当随着ADV更靠近对象而弹簧在位置403处被压缩得更深时，生成更大的力。在位置404至405处，弹簧被拉伸，因为弹簧的长度比初始长度长，其中ADV更为远离对象。因此，生成力，其将ADV拉向对象。

在一个实施方案中，通过分析由将ADV与对象连接的虚拟弹簧生成的力，ADV可以确定ADV应朝向对象移动还是远离对象移动。在车道变换场景下，对象可以表示目标车道或者目标车道中的另一车辆。在位置402至403处，由于力将ADV从对象推开，因此所述力可以表明ADV不应朝向对象移动(例如，变换车道)。另一方面，在位置404至405处，由于力将ADV拉向对象，因此所述力可以表明ADV可以朝向对象移动。

回到图3，实际上，驾驶环境中可能存在多于一个对象。每个对象被分配虚拟弹簧。每个虚拟弹簧将生成具有特定方向和大小的力，取决于对应的对象与自主车辆之间的相对位置。在一个实施方案中，车道分析器309分析由所有虚拟弹簧生成的力，并且将力聚合成聚合力。聚合力随后用来确定车辆是否应变换车道，并且如果是的话，则确定如何变换车道(例如，转弯角、速度或距离)。例如，聚合力的方向可以用来确定车辆是否应变换车道。聚合力的方向和大小可以用来确定如何变换车道。车道分析器的决定或建议可以由决定模块304用来作出车道变换的最终决定。之后，规划模块305基于决定模块304的决定来规划变换车道的路线或路径。控制模块306随后相应地发出适当的控制命令，以控制并驾驶车辆。

图5A和图5B是示出根据本发明某些实施方案的某些驾驶场景的图。参考图5A，在此示例中，自主车辆500在当前车道501中驾驶，并且决定从当前车道501变换车道到目标车道502。响应于变换车道的请求，分配虚拟弹簧511以连接ADV 500和对象503，其中对象503表示当前车道501。此外，分配虚拟弹簧512以连接ADV 500和对象504，其中对象504表示目标车道502。在一个实施方案中，对象503相对于目标车道502位于当前车道501的远侧，并且对象504相对于当前车道501位于目标车道502的远侧。诸如虚拟弹簧511至512的初始长度和强度系数等弹簧参数基于ADV 500与对象503至504之间的关系进行配置。

如上所述，可以基于某一时间点的车道配置(例如，车道宽度)而动态地确定此类参数。或者，可以通过在将特定车道配置映射到弹簧参数的集合的映射表或数据库中执行查找操作来确定此类参数。此外，也可以通过应用与某一时间点的车道配置相关联的弹簧模型来确定此类参数。映射表/数据库或弹簧模型的弹簧参数可以由数据分析系统(例如，数据分析系统103)基于类似驾驶环境或驾驶场景中的多种车辆的大量驾驶统计数据来离线确定并创建。

在一个实施方案中，虚拟弹簧511至512可以根据胡克定律基于它们的弹簧参数(例如，强度系数和初始长度)来提供力。每个虚拟弹簧511至512的力的方向和大小可以用来确定ADV 500是否应变换车道以及如何变换车道。在此示例中，假设周围没有潜在地影响ADV 500的车道变换的其他车辆(例如，不在预定接近距离内)。也假设与当前车道501相关联的虚拟弹簧511被压缩(例如，比初始长度短)，因为ADV 500位于当前车道501内。与目标车道502相关联的虚拟弹簧512被拉伸(例如，比初始长度长)。

因此，基于胡克定律，由虚拟弹簧511生成的力会将ADV 500从右到左推向目标车道502，并且由虚拟弹簧512生成的力会将ADV从右到左拉向目标车道502。基于从虚拟弹簧511中生成的力和从虚拟弹簧512中生成的力，生成聚合力，如图5B所示。现在参考图5B，单独的力531由弹簧511生成，并且单独的力532由弹簧512生成。基于力531至532来计算聚合力533，在此示例中，通过简单地将力531至532加在一起来计算，因为它们具有相同的方向。因此，基于与虚拟弹簧511至512相关联的聚合力，在此示例中为从右指向左，可以确定ADV500可以以任何角度来变换车道。

随着越多的周围对象或车辆位于ADV 500的驾驶区域内，分派越多的虚拟弹簧。生成更多的力，并且聚合力和它的方向因此可以改变，从而可以影响ADV的车道变换的决定。现在参考图6A，在此示例中，除了表示当前车道501和目标车道502的对象503至504，ADV500的前方还有另一车辆505。因此，分配虚拟弹簧513以连接ADV 500和车辆505。诸如强度系数和初始长度等弹簧参数基于车辆505与ADV 500之间的关系(例如，前方车辆配置)进行配置。

根据车辆505与ADV 500之间的距离，弹簧513可以处于压缩形状或拉伸形状。因此，从弹簧513中生成的力可以将ADV 500拉向车辆505(如果弹簧513被拉伸的话)或者将ADV 500从车辆505推开(如果弹簧513被压缩的话)。从弹簧511至513中生成的所有力进行聚合，以确定聚合力及其方向。聚合力及其方向用来确定ADV 500是否应在某一时间点变换车道，并且如果是的话，确定如何变换车道(例如，速度、角度)。例如，根据聚合力的最终大小和它的方向，ADV 500可以经由路径521或路径522从当前车道501变换到目标车道502。如果车辆505与ADV 500之间的距离相对较大(例如，弹簧513拉伸得更远)，那么ADV500会想要经由路径521来变换车道。如果车辆505与ADV 500之间的距离相对较小(例如，弹簧513拉伸得更短，但仍拉伸)，那么ADV 500会想要经由路径522来变换车道，以避免碰撞车辆505。

现在参考图6B，从弹簧513中生成的力的不同大小和方向可影响ADV 500是否变换车道和如何变换车道的决定。假设弹簧513以更小的拉伸形状拉伸(例如，车辆505更靠近ADV 500)，生成力534。通过将力531至532和534聚合，确定聚合力542，聚合力542可以用来确定路径522。另一方面，如果弹簧513以更大的拉伸形状拉伸(例如，ADV 500更为远离车辆505)，那么生成力535并且计算聚合力541，聚合力541可以用来确定路径521。然而，如果弹簧513被压缩(例如，ADV 500和车辆505太靠近彼此)，那么从弹簧513中生成力536并且计算聚合力543，聚合力543表明ADV 500不应在某一时间点变换车道。

图7A和图7B示出一些其他场景，并且上述技术可以应用于确定ADV 500是否应变换车道，并且如果是的话，如何变换车道。参考图7A，在此示例中，基于其对应的虚拟弹簧，目标车道502上的额外车辆506至507可以影响ADV 500是否应变换车道和/或如何变换车道的决定。参考图7B，在此示例中，尽管车辆508不在目标车道502内移动，但ADV500可以确定或预测车辆508的轨迹可能变换车道并且进入目标车道502。因此，分派额外的虚拟弹簧以将ADV 500与车辆508连接，从而也可影响ADV 500的车道变换决定。

图8是示出根据本发明一个实施方案的操作自主车辆的过程的流程图。过程800可以由处理逻辑执行，所述处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程800可以由执行自主车辆的规划和控制的数据处理系统执行，诸如，感知与规划系统110。参考图8，在框801处，处理逻辑观察并感知自主车辆附近或周围的一个或多个对象(例如，车辆、车道、行人)。在框802处，处理逻辑确定哪些对象将影响自主车辆的车道变换。针对可能影响自主车辆的车道变换的每个对象，在框803处，处理逻辑分派虚拟弹簧，以基于自主车辆与对象之间的关系(例如，相对位置)来连接自主车辆和对象。在框804处，处理逻辑使用与虚拟弹簧对应的公式或弹簧模型来计算从每个虚拟弹簧中生成的力矢量(例如，力的大小和方向)。将所有虚拟弹簧的所有力进行聚合，以生成聚合力矢量。在框805处，基于聚合力矢量来确定车道变换的驾驶参数，驾驶参数可以包括速度、进入目标车道的角度，和/或完成车道变换的距离等。在框806处，基于驾驶参数来生成车道变换的规划和控制数据，以控制并驾驶自主车辆来变换车道。

图9是示出根据本发明一个实施方案的创建用于操作自主车辆的弹簧模型的过程的流程图。过程900可以由处理逻辑执行，处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程900可以由数据分析系统执行，诸如，图1的数据分析系统103。参考图9，在框901处，处理逻辑收集多种车辆的驾驶统计数据，包括车辆的车道变换行为。在框902处，处理逻辑分析在某一时间点鉴于周围对象(例如，车辆和车道配置)而变换了车道的每个车辆的驾驶统计数据。在框903处，处理逻辑基于分析来确定许多车道变换场景。每个车道变换场景还可以限定讨论中的自主车辆周围的接近距离或驾驶区域。如果对象位于接近距离或驾驶区域内，那么它可以被视作影响自主车辆的车道变换。针对每个车道变换场景，在框904处，处理逻辑创建虚拟弹簧模型(或公式以计算弹簧参数，或者预定义弹簧参数的集合，诸如，强度系数和初始长度)。在框905处，将虚拟弹簧模型提供到自主车辆，以便在自主车辆的在线车道变换期间使用。

应注意，如上文示出和描述的部件中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如，此类部件可以实施为安装并存储在永久性存储装置中的软件，所述软件可以通过处理器(未示出)加载在存储器中并在存储器中执行以实施贯穿本申请所述的过程或操作。替代地，此类部件可以实施为编程或嵌入到专用硬件(诸如，集成电路(例如，专用集成电路或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))中的可执行代码，所述可执行代码可以经由来自应用的相应驱动程序和/或操作系统来访问。此外，此类部件可以实施为处理器或处理器内核中的特定硬件逻辑，作为可由软件部件通过一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。

图10是示出可以与本发明的一个实施方式一起使用的数据处理系统的示例的框图。例如，系统1500可以表示以上所述的执行上述过程或方法中的任一个的任何数据处理系统，例如，图1的感知与规划系统110或者服务器103至104中的任一个。系统1500可以包括许多不同的部件。这些部件可以实施为集成电路(IC)、集成电路的部分、分立电子装置或适用于电路板的其他模块(诸如，计算机系统的主板或插入卡)或者实施为以其他方式并入计算机系统的底盘内的部件。

还应注意，系统1500旨在示出计算机系统的许多部件的高级视图。然而，应当理解的是，某些实施例中可以具有附加的部件，此外，其他实施例中可以具有所示部件的不同配置。系统1500可以表示台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、移动电话、媒体播放器、个人数字助理(PDA)、智能手表、个人通信器、游戏装置、网络路由器或集线器、无线接入点(AP)或中继器、机顶盒或其组合。此外，虽然仅示出了单个机器或系统，但是术语“机器”或“系统”还应当被理解为包括单独地或共同地执行一个(或多个)指令集以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的机器或系统的任何集合。

在一个实施方式中，系统1500包括通过总线或互连件1510连接的处理器1501、存储器1503以及装置1505至1508。处理器1501可以表示其中包括单个处理器内核或多个处理器内核的单个处理器或多个处理器。处理器1501可以表示一个或多个通用处理器，诸如，微处理器、中央处理单元(CPU)等。更具体地，处理器1501可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、或实施其他指令集的处理器、或实施指令集组合的处理器。处理器1501还可以是一个或多个专用处理器，诸如，专用集成电路(ASIC)、蜂窝或基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、通信处理器、加密处理器、协同处理器、嵌入式处理器，或者能够处理指令的任何其他类型的逻辑。

处理器1501(其可以是低功率多核处理器插座，诸如超低电压处理器)可以充当用于与所述系统的各种部件通信的主处理单元和中央集线器。这种处理器可以实施为片上系统(SoC)。处理器1501被配置成执行用于执行本文所讨论的操作和步骤的指令。系统1500还可以包括与可选的图形子系统1504通信的图形接口，图形子系统1504可以包括显示控制器、图形处理器和/或显示装置。

处理器1501可以与存储器1503通信，存储器1503在一个实施方式中可以经由多个存储器装置实施以提供给定量的系统存储器。存储器1503可以包括一个或多个易失性存储(或存储器)装置，诸如，随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)或者其他类型的存储装置。存储器1503可以存储包括由处理器1501或任何其他装置执行的指令序列的信息。例如，各种操作系统、装置驱动程序、固件(例如，输入输出基本系统或BIOS)和/或应用的可执行代码和/或数据可以加载到存储器1503中并由处理器1501执行。操作系统可以是任何类型的操作系统，例如，机器人操作系统(ROS)、来自公司的操作系统、来自苹果公司的Mac来自公司的LINUX、UNIX，或者其他实时或嵌入式操作系统。

系统1500还可以包括I/O装置，诸如装置1505至1508，包括网络接口装置1505、可选的输入装置1506，以及其他可选的I/O装置1507。网络接口装置1505可以包括无线收发器和/或网络接口卡(NIC)。所述无线收发器可以是WiFi收发器、红外收发器、蓝牙收发器、WiMax收发器、无线蜂窝电话收发器、卫星收发器(例如，全球定位系统(GPS)收发器)或其他射频(RF)收发器或者它们的组合。NIC可以是以太网卡。

输入装置1506可以包括鼠标、触摸板、触敏屏幕(其可以与显示装置1504集成在一起)、指针装置(诸如，指示笔)和/或键盘(例如，物理键盘或作为触敏屏幕的一部分显示的虚拟键盘)。例如，输入装置1506可以包括联接到触摸屏的触摸屏控制器。触摸屏和触摸屏控制器例如可以使用多种触敏技术(包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术)中的任一种，以及用于确定与触摸屏接触的一个或多个接触点的其他接近传感器阵列或其他元件来检测其接触和移动或间断。

I/O装置1507可以包括音频装置。音频装置可以包括扬声器和/或麦克风，以促进支持语音的功能，诸如语音识别、语音复制、数字记录和/或电话功能。其他I/O装置1507还可以包括通用串行总线(USB)端口、并行端口、串行端口、打印机、网络接口、总线桥(例如，PCI-PCI桥)、传感器(例如，运动传感器，诸如加速度计、陀螺仪、磁强计、光传感器、罗盘、接近传感器等)或者它们的组合。装置1507还可以包括成像处理子系统(例如，摄像机)，所述成像处理子系统可以包括用于促进摄像机功能(诸如，记录照片和视频片段)的光学传感器，诸如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光学传感器。某些传感器可以经由传感器集线器(未示出)联接到互连件1510，而诸如键盘或热传感器的其他装置可以由嵌入式控制器(未示出)控制，这取决于系统1500的具体配置或设计。

为了提供诸如数据、应用、一个或多个操作系统等信息的永久性存储，大容量存储设备(未示出)也可以联接到处理器1501。在各种实施方式中，为了实现更薄且更轻的系统设计并且改进系统响应性，这种大容量存储设备可以经由固态装置(SSD)来实施。然而，在其他实施方式中，大容量存储设备可以主要使用硬盘驱动器(HDD)来实施，其中较小量的SSD存储设备充当SSD高速缓存以在断电事件期间实现上下文状态以及其他此类信息的非易失性存储，从而使得在系统活动重新启动时能够实现快速通电。另外，闪存装置可以例如经由串行外围接口(SPI)联接到处理器1501。这种闪存装置可以提供系统软件的非易失性存储，所述系统软件包括所述系统的BIOS以及其他固件。

存储装置1508可以包括计算机可访问的存储介质1509(也被称为机器可读存储介质或计算机可读介质)，其上存储有体现本文所述的任何一种或多种方法或功能的一个或多个指令集或软件(例如，模块、单元和/或逻辑1528)。处理模块/单元/逻辑1528可以表示上述部件中的任一个，例如诸如控制模块305或机器学习引擎122。处理模块/单元/逻辑1528还可以在其由数据处理系统1500、存储器1503和处理器1501执行期间完全地或至少部分地驻留在存储器1503内和/或处理器1501内，数据处理系统1500、存储器1503和处理器1501也构成机器可访问的存储介质。处理模块/单元/逻辑1528还可以通过网络经由网络接口装置1505进行传输或接收。

计算机可读存储介质1509也可以用来永久性地存储以上描述的一些软件功能。虽然计算机可读存储介质1509在示例性实施方式中被示为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括存储所述一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应当被认为包括能够存储或编码指令集的任何介质，所述指令集用于由机器执行并且使得所述机器执行本发明的任何一种或多种方法。因此，术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括但不限于固态存储器以及光学介质和磁性介质，或者任何其他非暂时性机器可读介质。

本文所述的处理模块/单元/逻辑1528、部件以及其他特征可以实施为分立硬件部件或集成在硬件部件(诸如，ASIC、FPGA、DSP或类似装置)的功能中。此外，处理模块/单元/逻辑1528可以实施为硬件装置内的固件或功能电路。此外，处理模块/单元/逻辑1528可以以硬件装置和软件部件的任何组合来实施。

应注意，虽然系统1500被示出为具有数据处理系统的各种部件，但是并不旨在表示使部件互连的任何特定架构或方式；因为此类细节和本发明的实施方式没有密切关系。还应当认识到，具有更少部件或可能具有更多部件的网络计算机、手持计算机、移动电话、服务器和/或其他数据处理系统也可以与本发明的实施方式一起使用。

前述详细描述中的一些部分已经根据在计算机存储器内对数据位的运算的算法和符号表示而呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员所使用的方式，以将他们的工作实质最有效地传达给本领域中的其他技术人员。本文中，算法通常被认为是导致所期望结果的自洽操作序列。这些操作是指需要对物理量进行物理操控的操作。

然而，应当牢记，所有这些和类似的术语均旨在与适当的物理量关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非在以上讨论中以其他方式明确地指出，否则应当了解，在整个说明书中，利用术语(诸如所附权利要求书中所阐述的术语)进行的讨论是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，所述计算机系统或电子计算装置操控计算机系统的寄存器和存储器内的表示为物理(电子)量的数据，并将所述数据变换成计算机系统存储器或寄存器或者其他此类信息存储设备、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其他数据。

本发明的实施方式还涉及用于执行本文中的操作的设备。这种计算机程序被存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何机构。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器装置)。

前述附图中所描绘的过程或方法可以由处理逻辑来执行，所述处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。尽管所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的，但是应当了解，所述操作中的一些可以按不同的顺序执行。此外，一些操作可以并行地执行而不是顺序地执行。

本发明的实施方式并未参考任何特定的编程语言进行描述。应认识到，可以使用多种编程语言来实施如本文描述的本发明的实施方式的教导。

在以上的说明书中，已经参考本发明的具体示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述。将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的更宽泛精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims (24)

1.一种用于操作自主车辆的计算机实施的方法，所述方法包括：

响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象；

针对所感知的对象中的每个对象，分配连接所述对象和所述自主车辆的虚拟弹簧，其中每个虚拟弹簧与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和所述自主车辆的相对位置来生成力；

将从与所述一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力；以及

基于所述聚合力和所述聚合力的方向来确定所述自主车辆的一个或多个车道变换参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中基于强度系数以及相对于所述虚拟弹簧的初始长度的所述自主车辆与对应对象之间的距离来对每个虚拟弹簧建模。

3.如权利要求2所述的方法，其中基于所述自主车辆和所述对应对象的相对位置来确定虚拟弹簧的所述强度系数和所述初始长度。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括确定所述周围对象中的哪些将影响所述自主车辆的车道变换，其中只有在对象潜在地影响所述自主车辆的所述车道变换时，虚拟弹簧才连接在所述自主车辆与所述对象之间。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合力的方向和大小用来确定所述自主车辆是否应在某一时间点上变换车道。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合力的方向用来确定所述自主车辆的所述车道变换的转弯角，并且其中所述聚合力的大小用来确定所述车道变换的速度。

7.如权利要求1所述的方法，其中分配虚拟弹簧包括：

分配第一虚拟弹簧，以将所述自主车辆与所述自主车辆从中变换车道的当前车道相连接，所述第一虚拟弹簧与第一弹簧模型相关联；以及

分配第二虚拟弹簧，以将所述自主车辆与所述自主车辆变换车道到达的目标车道相连接，所述第二虚拟弹簧与第二弹簧模型相关联，其中基于从所述第一弹簧模型中得到的第一力和从所述第二弹簧模型中得到的第二力来确定所述车道变换参数。

8.如权利要求1所述的方法，其中分配虚拟弹簧包括：

分配第一虚拟弹簧，以将所述自主车辆与第一车辆相连接，所述第一车辆在所述自主车辆从中变换车道的当前车道中移动，所述第一虚拟弹簧与第一弹簧模型相关联；以及

分配第二虚拟弹簧，以将所述自主车辆与第二车辆相连接，所述第二车辆在所述自主车辆变换车道到达的目标车道中移动，所述第二虚拟弹簧与第二弹簧模型相关联，其中基于从所述第一弹簧模型中得到的第一力和从所述第二弹簧模型中得到的第二力来确定所述车道变换参数。

9.一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作自主车辆的操作，所述操作包括：

响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象；

针对所感知的对象中的每个对象，分配连接所述对象和所述自主车辆的虚拟弹簧，其中每个虚拟弹簧与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和所述自主车辆的相对位置来生成力；

将从与所述一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力；以及

基于所述聚合力和所述聚合力的方向来确定所述自主车辆的一个或多个车道变换参数。

10.如权利要求9所述的机器可读介质，其中基于强度系数以及相对于所述虚拟弹簧的初始长度的所述自主车辆与对应对象之间的距离来对每个虚拟弹簧建模。

11.如权利要求10所述的机器可读介质，其中基于所述自主车辆和所述对应对象的相对位置来确定虚拟弹簧的所述强度系数和所述初始长度。

12.如权利要求9所述的机器可读介质，其中所述操作还包括确定所述周围对象中的哪些将影响所述自主车辆的车道变换，其中只有在对象潜在地影响所述自主车辆的所述车道变换时，虚拟弹簧才连接在所述自主车辆与所述对象之间。

13.如权利要求9所述的机器可读介质，其中所述聚合力的方向和大小用来确定所述自主车辆是否应在某一时间点上变换车道。

14.如权利要求9所述的机器可读介质，其中所述聚合力的方向用来确定所述自主车辆的所述车道变换的转弯角，并且其中所述聚合力的大小用来确定所述车道变换的速度。

15.如权利要求9所述的机器可读介质，其中分配虚拟弹簧包括：

分配第一虚拟弹簧，以将所述自主车辆与所述自主车辆从中变换车道的当前车道相连接，所述第一虚拟弹簧与第一弹簧模型相关联；以及

分配第二虚拟弹簧，以将所述自主车辆与所述自主车辆变换车道到达的目标车道相连接，所述第二虚拟弹簧与第二弹簧模型相关联，其中基于从所述第一弹簧模型中得到的第一力和从所述第二弹簧模型中得到的第二力来确定所述车道变换参数。

16.如权利要求9所述的机器可读介质，其中分配虚拟弹簧包括：

分配第一虚拟弹簧，以将所述自主车辆与第一车辆相连接，所述第一车辆在所述自主车辆从中变换车道的当前车道中移动，所述第一虚拟弹簧与第一弹簧模型相关联；以及

分配第二虚拟弹簧，以将所述自主车辆与第二车辆相连接，所述第二车辆在所述自主车辆变换车道到达的目标车道中移动，所述第二虚拟弹簧与第二弹簧模型相关联，其中基于从所述第一弹簧模型中得到的第一力和从所述第二弹簧模型中得到的第二力来确定所述车道变换参数。

17.一种数据处理系统，其包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器联接到所述处理器，以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：

响应于变换车道的请求，感知自主车辆周围的一个或多个对象；

针对所感知的对象中的每个对象，分配连接所述对象和所述自主车辆的虚拟弹簧，其中每个虚拟弹簧与特定弹簧模型相关联，以基于相关联的对象和所述自主车辆的相对位置来生成力；

将从与所述一个或多个周围对象对应的一个或多个虚拟弹簧中生成的一个或多个力进行聚合，以生成聚合力；以及

基于所述聚合力和所述聚合力的方向来确定所述自主车辆的一个或多个车道变换参数。

18.如权利要求17所述的系统，其中基于强度系数以及相对于所述虚拟弹簧的初始长度的所述自主车辆与对应对象之间的距离来对每个虚拟弹簧建模。

19.如权利要求18所述的系统，其中基于所述自主车辆和所述对应对象的相对位置来确定虚拟弹簧的所述强度系数和所述初始长度。

20.如权利要求17所述的系统，其中所述操作还包括确定所述周围对象中的哪些将影响所述自主车辆的车道变换，其中只有在对象潜在地影响所述自主车辆的所述车道变换时，虚拟弹簧才连接在所述自主车辆与所述对象之间。

21.如权利要求17所述的系统，其中所述聚合力的方向和大小用来确定所述自主车辆是否应在某一时间点上变换车道。

22.如权利要求17所述的系统，其中所述聚合力的方向用来确定所述自主车辆的所述车道变换的转弯角，并且其中所述聚合力的大小用来确定所述车道变换的速度。

23.如权利要求17所述的系统，其中分配虚拟弹簧包括：

分配第一虚拟弹簧，以将所述自主车辆与所述自主车辆从中变换车道的当前车道相连接，所述第一虚拟弹簧与第一弹簧模型相关联；以及

分配第二虚拟弹簧，以将所述自主车辆与所述自主车辆变换车道到达的目标车道相连接，所述第二虚拟弹簧与第二弹簧模型相关联，其中基于从所述第一弹簧模型中得到的第一力和从所述第二弹簧模型中得到的第二力来确定所述车道变换参数。

24.如权利要求17所述的系统，其中分配虚拟弹簧包括：

分配第一虚拟弹簧，以将所述自主车辆与第一车辆相连接，所述第一车辆在所述自主车辆从中变换车道的当前车道中移动，所述第一虚拟弹簧与第一弹簧模型相关联；以及

分配第二虚拟弹簧，以将所述自主车辆与第二车辆相连接，所述第二车辆在所述自主车辆变换车道到达的目标车道中移动，所述第二虚拟弹簧与第二弹簧模型相关联，其中基于从所述第一弹簧模型中得到的第一力和从所述第二弹簧模型中得到的第二力来确定所述车道变换参数。