CN109334667A - 一种智能车变道控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能车变道控制方法，该方法通过判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；当所述智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离；根据智能车的速度得到安全车距；根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和安全车距，得到换道允许的时间；若所述换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制所述智能车向相邻车道换道。通过判断是否满足变道的时间要求来控制智能车变道，实现自动控制智能车变换到相邻车道，使智能车安全高效地进行变道。

Description

一种智能车变道控制方法及装置
技术领域
本发明涉及智能车控制领域，特别涉及一种智能车变道控制方法及装置。
背景技术
随着道路上行驶车辆的增多，交通事故在人们的日常生活中越来越常见。在众多的交通事故中，绝大部分是由驾驶员错误的变道导致的车辆发生追尾、刮擦，因此，如何保证车辆安全变道越来越受人们的重视。
现有技术中，驾驶员通过判断相邻车道的车辆的速度和距自身车辆的距离是否满足变换车道的要求，当满足变道的要求时，驾驶员控制方向盘使车辆从当前车道变换到相邻车道。
发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
在判断是否变道时，通过驾驶员自身对距离和速度的估算来进行控制车辆变道，安全性低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种智能车变道控制方法，以更好提高变道的安全性。具体而言，包括以下的技术方案：
根据本公开实施例的第一方面，提供了一种智能车变道控制方法，所述方法包括：
判断智能车的速度是否大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；
当所述智能车的速度大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，所述第一距离为所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，所述第二距离为垂直于所述智能车行驶方向上的所述智能车与所述相邻车道中的后方最近车辆间的距离；
根据所述智能车的速度得到安全车距；
根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和所述安全车距，得到换道允许的时间；
若所述换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制所述智能车向相邻车道换道。
可选的，所述根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和安全车距，得到换道允许的时间，包括：
将所述第一距离和所述第二距离输入到距离检测方程中，计算所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第三距离，所述第三距离为平行于所述智能车行驶方向上的所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的距离，所述距离检测方程为：
其中，D为第三距离，L为第一距离，d为第二距离；
将所述第三距离、所述安全车距和所述相对速度输入到时间检测方程中，计算所述换道允许的时间，所述时间检测方程为：
其中，D为第二距离，D安全为安全车距，V为相对速度，t为换道允许的时间。
可选的，所述根据所述智能车的速度得到安全车距，包括：
将所述智能车的速度输入到安全车距计算方程中，得到所述智能车的速度对应的所述安全车距，所述安全车距计算方程为：
其中，D安全为安全车距，V1为智能车的速度。
可选的，所述控制智能车向相邻车道换道，包括：
根据智能车与所述相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度；
控制所述智能车的方向盘向所述指定方向旋转指定角度。
可选的，根据智能车与所述相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度，包括：
根据所述横向偏差和所述航向角偏差，计算得到融合偏差；
根据所述融合偏差得到所述指定方向和所述指定角度。
可选的，所述根据所述横向偏差和所述航向角偏差，计算得到融合偏差，包括：
将所述横向偏差输入到第一方程中，得到归一化的横向偏差，所述第一方程为：
其中，为归一化的横向偏差，yLmax为横向偏差的最大值，yLmin为横向偏差的最小值，yL(k)为横向偏差；
将所述航向角偏差输入到第二方程中，得到归一化的航向角偏差，所述第二方程为：
其中，为归一化的航向角偏差，εLmax为航向角偏差的最大值，εLmin为航向角偏差的最小值，εL(k)为航向角偏差；
将所述归一化的横向偏差和归一化的航向角偏差输入到第三方程中，得到所述融合偏差，所述第三方程为：
其中，eL(k)为融合偏差，η1、η2为正数且η1+η2＝1，为归一化的航向角偏差，为归一化的横向偏差。
可选的，所述根据所述融合偏差得到所述指定方向和所述指定角度，包括：
将当前时刻的融合偏差和当前时刻的融合偏差的导数输入到滑模面函数中，得到当前时刻的滑模函数值，所述滑模面函数为：
其中，s(k)为当前时刻的滑模函数值，λ为滑模的斜率因子，eL(k)为当前时刻的融合偏差，为当前时刻的融合偏差的导数；
根据当前时刻的所述滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值；
根据所述方向盘转向值的符号确定指定方向；
将所述方向盘转向值的绝对值作为所述指定角度。
可选的，所述根据当前时刻的所述滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值，包括：
对所述滑模函数值乘以量化因子，得到目标滑模函数值；
根据隶属度函数得到所述目标滑模函数值对应的模糊子集；
根据所述模糊控制规则库确定当前时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据所述模糊规则确定当前时刻的所述模糊子集的隶属度值；
根据当前时刻相邻的前一时刻的所述滑模函数值、所述隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值；
将所述当前时刻的所述隶属度参数值和所述隶属度值输入到第四方程中，得到当前时刻的方盘转向值，所述第四方程为：
其中，u(k)为当前时刻的方向盘转向值，Kc为比例因子，wi(k)为当前时刻的第i隶属度的隶属度值，i为正整数，l为规则数。
可选的，根据当前时刻相邻的前一时刻的所述滑模函数值、所述隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值，包括：
根据所述模糊控制规则库确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据所述模糊规则确定当前时刻相邻的前一时刻的所述模糊子集的隶属度值；
设置初始时刻的第i隶属度参数；
将当前时刻的前一时刻的第i隶属度参数、滑模函数值和隶属度值输入到第五方程中，得到该当前时刻的第i隶属度参数，所述当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻，所述第五方程为：
其中，ui(k)为当前时刻的第i隶属度参数，ui(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度参数，γ为学习强度因子，wi(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度的隶属度值，s(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值，λ为常数，i为正整数。
根据本公开实施例的第二方面，提供了一种智能车变道控制装置，所述装置包括：
判断模块，用于判断智能车的速度是否大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；
获取模块，用于当所述智能车的速度大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，所述第一距离为所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，所述第二距离为垂直于所述智能车行驶方向上的所述智能车与所述相邻车道中的后方最近车辆间的距离；
得到模块，用于根据所述智能车的速度得到安全车距；
第二得到模块，用于根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和所述安全车距，得到换道允许的时间；
控制模块，用于若所述换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制所述智能车向相邻车道换道。
可选的，所述第二得到模块还用于：
将所述第一距离和所述第二距离输入到距离检测方程中，计算所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第三距离，所述第三距离为平行于所述智能车行驶方向上的所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的距离，所述距离检测方程为：
其中，D为第三距离，L为第一距离，d为第二距离；
将所述第三距离、所述安全车距和所述相对速度输入到时间检测方程中，计算所述换道允许的时间，所述时间检测方程为：
其中，D为第二距离，D安全为安全车距，V为相对速度，t为换道允许的时间。
可选的，所述得到模块还用于：
将所述智能车的速度输入到安全车距计算方程中，得到所述智能车的速度对应的所述安全车距，所述安全车距计算方程为：
其中，D安全为安全车距，V1为智能车的速度。
可选的，所述控制模块还用于：
根据智能车与所述相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度；
控制所述智能车的方向盘向所述指定方向旋转指定角度。
可选的，所述控制模块还用于：
根据所述横向偏差和所述航向角偏差，计算得到融合偏差；
根据所述融合偏差得到所述指定方向和所述指定角度。
可选的，所述控制模块还用于：
将所述横向偏差输入到第一方程中，得到归一化的横向偏差，所述第一方程为：
其中，为归一化的横向偏差，yLmax为横向偏差的最大值，yLmin为横向偏差的最小值，yL(k)为横向偏差；
将所述航向角偏差输入到第二方程中，得到归一化的航向角偏差，所述第二方程为：
其中，为归一化的航向角偏差，εLmax为航向角偏差的最大值，εLmin为航向角偏差的最小值，εL(k)为航向角偏差；
将所述归一化的横向偏差和归一化的航向角偏差输入到第三方程中，得到所述融合偏差，所述第三方程为：
其中，eL(k)为融合偏差，η1、η2为正数且η1+η2＝1，为归一化的航向角偏差，为归一化的横向偏差。
可选的，所述控制模块还用于：
将当前时刻的融合偏差和当前时刻的融合偏差的导数输入到滑模面函数中，得到当前时刻的滑模函数值，所述滑模面函数为：
其中，s(k)为当前时刻的滑模函数值，λ为滑模的斜率因子，eL(k)为当前时刻的融合偏差，为当前时刻的融合偏差的导数；
根据当前时刻的所述滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值；
根据所述方向盘转向值的符号确定指定方向；
将所述方向盘转向值的绝对值作为所述指定角度。
可选的，所述控制模块还用于：
对所述滑模函数值乘以量化因子，得到目标滑模函数值；
根据隶属度函数得到所述目标滑模函数值对应的模糊子集；
根据所述模糊控制规则库确定当前时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据所述模糊规则确定当前时刻的所述模糊子集的隶属度值；
根据当前时刻相邻的前一时刻的所述滑模函数值、所述隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值；
将所述当前时刻的所述隶属度参数值和所述隶属度值输入到第四方程中，得到当前时刻的方向盘转向值，所述第四方程为：
其中，u(k)为当前时刻的方向盘转向值，Kc为比例因子，wi(k)为当前时刻的第i隶属度的隶属度值，i为正整数，l为规则数。
可选的，所述控制模块还用于：
根据所述模糊控制规则库确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据所述模糊规则确定当前时刻相邻的前一时刻的所述模糊子集的隶属度值；
设置初始时刻的第i隶属度参数；
将当前时刻的前一时刻的第i隶属度参数、滑模函数值和隶属度值输入到第五方程中，得到该当前时刻的第i隶属度参数，所述当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻，所述第五方程为：
其中，ui(k)为当前时刻的第i隶属度参数，ui(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度参数，γ为学习强度因子，wi(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度的隶属度值，s(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值，λ为常数，i为正整数。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种智能车变道控制方法，判断智能车的速度是否大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；当所述智能车的速度大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，第一距离为智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，所述第二距离为垂直于智能车行驶方向上的所述智能车与所述相邻车道中的后方最近车辆间的距离；根据所述智能车的速度得到安全车距；根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和所述安全车距，得到换道允许的时间；若所述换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制所述智能车向相邻车道换道。通过判断是否满足变道的时间要求来控制智能车变道，实现自动控制智能车变换到相邻车道，使智能车安全高效地进行变道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种智能车变道控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种智能车变道控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种车辆位置示意图；
图4为本发明实施例提供的一种隶属度函数的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种模糊规则库；
图6是本发明实施例提供的一种智能车变道控制装置的框图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本公开一示例性实施例提供了一种智能车变道控制方法，如图1所示，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
步骤S110，判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度。
步骤S120，当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，所述第一距离为所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，第二距离为垂直于所述智能车行驶方向上的智能车与相邻车道中的后方最近车辆间的距离。
步骤S130，根据智能车的速度得到安全车距。
步骤S140，根据第一距离、相对速度、第二距离和安全车距，得到换道允许的时间。
步骤S150，若换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制智能车向相邻车道换道。
通过本公开提供的方法，判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，第二距离为垂直于所述智能车行驶方向上的智能车与相邻车道中的后方最近车辆间的距离；根据智能车的速度得到安全车距；根据第一距离、相对速度、第二距离和安全车距，得到换道允许的时间；若换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制智能车向相邻车道换道。通过判断是否满足变道的时间要求来控制智能车变道，实现自动控制智能车变换到相邻车道，使智能车安全高效地进行变道。
图2是本发明实施例提供的一种智能车变道控制方法的流程图。该方法由智能车执行，参见图2，该方法包括步骤S210-步骤S260。下面具体介绍该方法的各个步骤。
步骤S210，判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度。
需要说明的是，在同一车道上，当速度快的车辆跟随速度慢的车辆行驶时，速度快的车辆为使自己车速不至于下降很多而采取变换车道的措施。因此，需要判断当前车道上的前方最近车辆的速度是否小于智能车的速度。
在本发明实施例中，可以通过检测智能车与当前行驶车道上的前方最近车辆之间的距离来判断智能车与当前行驶车道上的前方最近车辆的速度的大小，若检测智能车与当前行驶车道上的前方最近车辆之间的距离变小，则智能车的速度大于当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；若检测智能车与当前行驶车道上的前方最近车辆之间的距离变大，则智能车的速度小于当前行驶车道上的前方最近车辆的速度。
步骤S220，当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，第一距离为智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，第二距离为垂直于智能车行驶方向上的智能车与相邻车道中的后方最近车辆间的距离。
需要说明的是，当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆时，才进行判断相邻车道上的行车条件是否满足智能车的变道需求，当相邻车道上的行车条件不能满足智能车的变道需求，智能车将以小于当前行驶车道上的前方最近车辆的速度进行行驶。
在本发明实施例中，相邻车道为智能车当前行驶车道的左侧的车道或右侧的车道。
如图3所示，以相邻车道为智能车当前行驶车道的左侧的车道为例，障碍车A为当前行驶车道上的前方最近车辆，箭头指示方向为智能车的行驶方向，障碍车B为位于相邻车道中的后方最近车辆，L为第一距离，d为第二距离，本发明实施例中的第一距离、相对速度和第二距离可以通过智能车上的雷达设备来获取。
步骤S230，将智能车的速度输入到安全车距计算方程中，得到智能车的速度对应的安全车距，安全车距计算方程为：
其中，D安全为安全车距，V1为智能车的速度。
步骤S240，将第一距离和第二距离输入到距离检测方程中，计算智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第三距离，第三距离为平行于智能车行驶方向上的智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的距离，距离检测方程为：
其中，D为第三距离，L为第一距离，d为第二距离；
将第三距离、安全车距和相对速度输入到时间检测方程中，计算换道允许的时间，时间检测方程为：
其中，D为第二距离，D安全为安全车距，V为相对速度，t为换道允许的时间。
步骤S250，判断换道允许的时间是否大于换道预设的时间，若否，则执行步骤S260，若是，则执行步骤S270。
在本发明实施例中，换道预设的时间是预先设置的，例如：换道预设的时间可以为10s、20s、30s等。
步骤S260，控制智能车以小于当前行驶车道上的前方最近车辆的速度进行行驶。
步骤S270，根据智能车与相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度；控制智能车的方向盘向指定方向旋转指定角度。
其中，根据智能车与相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度的过程可以由以下步骤来实现：根据横向偏差和航向角偏差，计算得到融合偏差；根据融合偏差得到指定方向和指定角度。
在本发明实施例中，若进行换道时，用相邻车道的位置信息替换当前车道的位置信息，由于目标车道发生了变化，则横向偏差和航向角偏差将发生变化，需要根据横向偏差和航向角偏差计算方向盘旋转的指定方向以及旋转的指定角度，使得智能车变化到相邻车道行驶。
其中，根据横向偏差和航向角偏差，计算得到融合偏差可以由以下步骤来实现：将横向偏差输入到第一方程中，得到归一化的横向偏差，第一方程为：
其中，为归一化的横向偏差，yLmax为横向偏差的最大值，yLmin为横向偏差的最小值，yL(k)为横向偏差；
将航向角偏差输入到第二方程中，得到归一化的航向角偏差，第二方程为：
其中，为归一化的航向角偏差，εLmax为航向角偏差的最大值，εLmin为航向角偏差的最小值，εL(k)为航向角偏差；
将归一化的横向偏差和归一化的航向角偏差输入到第三方程中，得到融合偏差，第三方程为：
其中，eL(k)为融合偏差，η1、η2为正数且η1+η2＝1，为归一化的航向角偏差，为归一化的横向偏差。
其中，根据融合偏差得到指定方向和指定角度可以由以下步骤来实现：将当前时刻的融合偏差和当前时刻的融合偏差的导数输入到滑模面函数中，得到当前时刻的滑模函数值，滑模面函数为：
其中，s(k)为当前时刻的滑模函数值，λ为滑模的斜率因子，eL(k)为当前时刻的融合偏差，为当前时刻的融合偏差的导数；
根据当前时刻的滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值；根据方向盘转向值的符号确定指定方向；将方向盘转向值的绝对值作为指定角度。
方向盘转向值的符号用来作为方向盘向左或向右转的控制信号。在本发明实施例中，方向盘转向值的符号为正时，则控制方向盘向左转；方向盘转向值的符号为负时，则控制方向盘向左转方向盘向右转；也可以设置为方向盘转向值的符号为正时，则控制方向盘向右左转；方向盘转向值的符号为负时，则控制方向盘向左转方向盘向左转。
其中，根据当前时刻的滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值，可以由以下步骤来实现：对滑模函数值乘以量化因子，得到目标滑模函数值；根据隶属度函数得到目标滑模函数值对应的模糊子集；根据模糊控制规则库确定当前时刻的模糊子集对应的模糊规则；根据模糊规则确定当前时刻的模糊子集的隶属度值；根据当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值、隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值；
将当前时刻的隶属度参数值和隶属度值输入到第四方程中，得到当前时刻的方向盘转向值，第四方程为：
其中，u(k)为当前时刻的方向盘转向值，Kc为比例因子，wi(k)为当前时刻的第i隶属度的隶属度值，i为正整数，l为规则数。
在本发明实施例中，对滑模函数值乘以量化因子，得到目标滑模函数值是将输入的滑模函数值的实际变化范围通过尺度变换为定义的论域范围，如图4为三角隶属度函数，将滑模函数值转化为模糊子集，模糊子集为NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB，其中NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB分别表示“负大”、“负中”、“负小”、“零”、“正小”、“正中”、“正大”。
图5为模糊规则库，该模糊规则库有7条规则组成，规则为：规则1：当输入s为NB时，输出u为NB；规则2：当输入s为NM时，输出u为NM；规则3：当输入s为NS时，输出u为NS；规则4：当输入s为ZO时，输出u为ZO；规则5：当输入s为PS时，输出u为PS；规则6：当输入s为PM时，输出u为PM；规则7：当输入s为PB时，输出u为PB；
例如：当目标滑模函数值为-1.5时，目标滑模函数值对应的模糊子集为NM、NS，模糊子集为NM、NS对应的隶属度值都为0.5。当模糊子集为NM、NS时，根据模糊规则库得到规则2和规则3，则第2和第3隶属度对应的隶属度值为0.5，隶属度参数值为第2和第3隶属度的隶属度参数值其中，根据当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值、隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值可以由以下步骤来实现：
根据模糊控制规则库确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集对应的模糊规则；根据模糊规则确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集的隶属度值；设置初始时刻的第i隶属度参数；将当前时刻的前一时刻的第i隶属度参数、滑模函数值和隶属度值输入到第五方程中，得到该当前时刻的第i隶属度参数，所述当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻，所述第五方程为：
其中，ui(k)为当前时刻的第i隶属度参数，ui(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度参数，γ为学习强度因子，wi(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度的隶属度值，s(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值，λ为常数，i为正整数。
在本发明实施例中，初始时刻的第i隶属度参数是预先设置的，γ的取值范围为0<γ<1，一般γ＝0.5，λ＝20，i为1，2，3，…，7。
通过本公开提供的方法，判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度的速度时，获取智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，第一距离为智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，第二距离为垂直于智能车行驶方向上的智能车与相邻车道中的后方最近车辆间的距离；根据智能车的速度得到安全车距；根据第一距离、相对速度、第二距离和安全车距，得到换道允许的时间；若换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制智能车向相邻车道换道。通过自动的判断是否满足变道的时间要求来控制智能车变道，在变道过程中，自动控制智能车变换到相邻车道，使智能车安全高效地进行变道。
图6是本发明实施例提供的一种智能车变道控制装置，装置包括：
判断模块610，用于判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；
获取模块620，用于当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，第一距离为智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，第二距离为垂直于智能车行驶方向上的智能车与相邻车道中的后方最近车辆间的距离；
得到模块630，用于根据智能车的速度得到安全车距；
第二得到模块640，用于根据第一距离、相对速度、第二距离和安全车距，得到换道允许的时间；
控制模块650，用于若换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制智能车向相邻车道换道。
可选的，第二得到模块640还用于：
将第一距离和第二距离输入到距离检测方程中，计算智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第三距离，第三距离为平行于智能车行驶方向上的智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的距离，距离检测方程为：
其中，D为第三距离，L为第一距离，d为第二距离；
将第三距离、安全车距和相对速度输入到时间检测方程中，计算换道允许的时间，时间检测方程为：
其中，D为第二距离，D安全为安全车距，V为相对速度，t为换道允许的时间。
可选的，得到模块630还用于：
将智能车的速度输入到安全车距计算方程中，得到智能车的速度对应的安全车距，安全车距计算方程为：
其中，D安全为安全车距，V1为智能车的速度。
可选的，控制模块650还用于：
根据智能车与相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度；
控制智能车的方向盘向指定方向旋转指定角度。
可选的，控制模块650还用于：
根据横向偏差和航向角偏差，计算得到融合偏差；
根据融合偏差得到指定方向和指定角度。
可选的，控制模块650还用于：
将横向偏差输入到第一方程中，得到归一化的横向偏差，第一方程为：
其中，为归一化的横向偏差，yLmax为横向偏差的最大值，yLmin为横向偏差的最小值，yL(k)为横向偏差；
将航向角偏差输入到第二方程中，得到归一化的航向角偏差，第二方程为：
其中，为归一化的航向角偏差，εLmax为航向角偏差的最大值，εLmin为航向角偏差的最小值，εL(k)为航向角偏差；
将归一化的横向偏差和归一化的航向角偏差输入到第三方程中，得到融合偏差，第三方程为：
其中，eL(k)为融合偏差，η1、η2为正数且η1+η2＝1，为归一化的航向角偏差，为归一化的横向偏差。
可选的，控制模块650还用于：
将当前时刻的融合偏差和当前时刻的融合偏差的导数输入到滑模面函数中，得到当前时刻的滑模函数值，滑模面函数为：
其中，s(k)为当前时刻的滑模函数值，λ为滑模的斜率因子，eL(k)为当前时刻的融合偏差，为当前时刻的融合偏差的导数；
根据当前时刻的滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值；
根据方向盘转向值的符号确定指定方向；
将方向盘转向值的绝对值作为指定角度。
可选的，控制模块650还用于：
对滑模函数值乘以量化因子，得到目标滑模函数值；
根据隶属度函数得到目标滑模函数值对应的模糊子集；
根据模糊控制规则库确定当前时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据模糊规则确定当前时刻的模糊子集的隶属度值；
根据当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值、隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值；
将当前时刻的隶属度参数值和隶属度值输入到第四方程中，得到当前时刻的方向盘转向值，第四方程为：
其中，u(k)为当前时刻的方向盘转向值，Kc为比例因子，wi(k)为当前时刻的第i隶属度的隶属度值，i为正整数，l为规则数。
可选的，控制模块650还用于：
根据模糊控制规则库确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据模糊规则确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集的隶属度值；
设置初始时刻的第i隶属度参数；
将当前时刻的前一时刻的第i隶属度参数、滑模函数值和隶属度值输入到第五方程中，得到该当前时刻的第i隶属度参数，当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻，第五方程为：
其中，ui(k)为当前时刻的第i隶属度参数，ui(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度参数，γ为学习强度因子，wi(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度的隶属度值，s(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值，λ为常数，i为正整数。
本发明实施例提供了一种智能车变道控制方法，判断智能车的速度是否大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；当智能车的速度大于智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，第一距离为智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，第二距离为垂直于智能车行驶方向上的智能车与相邻车道中的后方最近车辆间的距离；根据智能车的速度得到安全车距；根据第一距离、相对速度、第二距离和安全车距，得到换道允许的时间；若换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制智能车向相邻车道换道。通过判断是否满足变道的时间要求来控制智能车变道，实现自动控制智能车变换到相邻车道，使智能车安全高效地进行变道。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能车变道控制方法，其特征在于，包括：
判断智能车的速度是否大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；
当所述智能车的速度大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，所述第一距离为所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，所述第二距离为垂直于所述智能车行驶方向上的所述智能车与所述相邻车道中的后方最近车辆间的距离；
根据所述智能车的速度得到安全车距；
根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和所述安全车距，得到换道允许的时间；
若所述换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制所述智能车向相邻车道换道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和安全车距，得到换道允许的时间，包括：
将所述第一距离和所述第二距离输入到距离检测方程中，计算所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第三距离，所述第三距离为平行于所述智能车行驶方向上的所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的距离，所述距离检测方程为：
其中，D为第三距离，L为第一距离，d为第二距离；
将所述第三距离、所述安全车距和所述相对速度输入到时间检测方程中，计算所述换道允许的时间，所述时间检测方程为：
其中，D为第二距离，D安全为安全车距，V为相对速度，t为换道允许的时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述智能车的速度得到安全车距，包括：
将所述智能车的速度输入到安全车距计算方程中，得到所述智能车的速度对应的所述安全车距，所述安全车距计算方程为：
其中，D安全为安全车距，V1为智能车的速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制智能车向相邻车道换道，包括：
根据智能车与所述相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度；
控制所述智能车的方向盘向所述指定方向旋转指定角度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据智能车与所述相邻车道的横向偏差和航向角偏差确定指定方向和指定角度，包括：
根据所述横向偏差和所述航向角偏差，计算得到融合偏差；
根据所述融合偏差得到所述指定方向和所述指定角度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述横向偏差和所述航向角偏差，计算得到融合偏差，包括：
将所述横向偏差输入到第一方程中，得到归一化的横向偏差，所述第一方程为：
其中，为归一化的横向偏差，yLmax为横向偏差的最大值，yLmin为横向偏差的最小值，yL(k)为横向偏差；
将所述航向角偏差输入到第二方程中，得到归一化的航向角偏差，所述第二方程为：
其中，为归一化的航向角偏差，εLmax为航向角偏差的最大值，εLmin为航向角偏差的最小值，εL(k)为航向角偏差；
将所述归一化的横向偏差和归一化的航向角偏差输入到第三方程中，得到所述融合偏差，所述第三方程为：
其中，eL(k)为融合偏差，η1、η2为正数且η1+η2＝1，为归一化的航向角偏差，为归一化的横向偏差。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述融合偏差得到所述指定方向和所述指定角度，包括：
将当前时刻的融合偏差和当前时刻的融合偏差的导数输入到滑模面函数中，得到当前时刻的滑模函数值，所述滑模面函数为：
其中，s(k)为当前时刻的滑模函数值，λ为滑模的斜率因子，eL(k)为当前时刻的融合偏差，为当前时刻的融合偏差的导数；
根据当前时刻的所述滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值；
根据所述方向盘转向值的符号确定指定方向；
将所述方向盘转向值的绝对值作为所述指定角度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据当前时刻的所述滑模函数值得到当前时刻的方向盘转向值，包括：
对所述滑模函数值乘以量化因子，得到目标滑模函数值；
根据隶属度函数得到所述目标滑模函数值对应的模糊子集；
根据所述模糊控制规则库确定当前时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据所述模糊规则确定当前时刻的所述模糊子集的隶属度值；
根据当前时刻相邻的前一时刻的所述滑模函数值、所述隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值；
将所述当前时刻的所述隶属度参数值和所述隶属度值输入到第四方程中，得到当前时刻的方向盘转向值，所述第四方程为：
其中，u(k)为当前时刻的方向盘转向值，Kc为比例因子，wi(k)为当前时刻的第i隶属度的隶属度值，i为正整数，l为规则数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据当前时刻相邻的前一时刻的所述滑模函数值、所述隶属度值和模糊控制规则库得到当前时刻的模糊子集对应的隶属度参数值，包括：
根据所述模糊控制规则库确定当前时刻相邻的前一时刻的模糊子集对应的模糊规则；
根据所述模糊规则确定当前时刻相邻的前一时刻的所述模糊子集的隶属度值；
设置初始时刻的第i隶属度参数；
将当前时刻的前一时刻的第i隶属度参数、滑模函数值和隶属度值输入到第五方程中，得到该当前时刻的第i隶属度参数，所述当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻，所述第五方程为：
其中，ui(k)为当前时刻的第i隶属度参数，ui(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度参数，γ为学习强度因子，wi(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的第i隶属度的隶属度值，s(k-1)为当前时刻相邻的前一时刻的滑模函数值，λ为常数，i为正整数。
10.一种智能车变道控制装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断智能车的速度是否大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度；
获取模块，用于当所述智能车的速度大于所述智能车当前行驶车道上的前方最近车辆的速度时，获取所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆的第一距离、相对速度和第二距离，所述第一距离为所述智能车与位于相邻车道中的后方最近车辆间的直线距离，所述第二距离为垂直于所述智能车行驶方向上的所述智能车与所述相邻车道中的后方最近车辆间的距离；
得到模块，用于根据所述智能车的速度得到安全车距；
第二得到模块，用于根据所述第一距离、所述相对速度、所述第二距离和所述安全车距，得到换道允许的时间；
控制模块，用于若所述换道允许的时间大于换道预设的时间，则控制所述智能车向相邻车道换道。
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