CN110304063A - 一种车辆自动变道方法及系统、车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种车辆自动变道方法及系统、车辆，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达；该方法包括：检测当前车辆是否满足变道触发条件，若满足，通过摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过短波雷达获取周边车辆的第二运动参数；判断当前车辆是否满足低速探测条件，若不满足，基于摄像装置以及短波雷达各自对应的融合权重，对第一运动参数和第二运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速；基于周边车辆的第一目标位置以及周边车辆的第一目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道，并控制当前车辆从当前车道变道至目标车道。实施本发明实施例，能够改善车辆变道的安全性。

Description

一种车辆自动变道方法及系统、车辆
技术领域
本发明涉及智能汽车技术领域，具体涉及一种车辆自动变道方法及系统、车辆。
背景技术
目前，车辆在行驶过程中，若遇上前方车辆行驶速度缓慢的情况，通常会为了追求更快的车速和更自由的驾驶空间而进行车道变换。现有的车道变换方式主要是利用设于当前车辆的单个传感器(比如摄像装置)探测相邻车道上周边车辆的车速、位置等运动参数，来分析两侧相邻车道的道路环境，从而选择一条最优车道进行变道。然而，实践中发现，由于单个传感器的探测精度往往有限，这种方式难以保证对周边车辆探测到的运动参数的准确度，使得车辆未能基于准确的道路环境做出变道决策，增加了车辆变道的安全隐患。
发明内容
本发明实施例公开了一种车辆自动变道方法及系统、车辆，能够改善车辆变道的安全性。
本发明实施例第一方面公开一种车辆自动变道方法，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达，所述方法包括：
检测所述当前车辆是否满足变道触发条件，若满足所述变道触发条件，通过所述摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过所述短波雷达获取所述周边车辆的第二运动参数；
判断所述当前车辆是否满足低速探测条件；
若不满足所述低速探测条件，基于所述摄像装置以及所述短波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数和所述第二运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速；
基于所述周边车辆的第一目标位置以及所述周边车辆的第一目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道；
控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，在检测到所述当前车辆满足变道触发条件之后，所述方法还包括：
识别所述当前车辆两侧的相邻车道的道路标识；
根据所述当前车辆两侧的相邻车道的道路标识，判断所述当前车辆两侧的相邻车道是否均属于可变道车道；
若所述当前车辆两侧的相邻车道均属于所述可变道车道，执行所述通过所述摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过所述短波雷达获取所述周边车辆的第二运动参数的步骤。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述当前车辆还设有超声波雷达；所述方法还包括：
若所述当前车辆满足所述低速探测条件，通过所述超声波雷达获取所述周边车辆的第三运动参数；
基于所述摄像装置、所述短波雷达以及所述超声波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数、所述第二运动参数以及所述第三运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的第二目标位置以及第二目标车速；
基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述第一运动参数包括第一横向车速、第一纵向车速、第一横向位置以及第一纵向位置，所述第二运动参数包括第二横向车速、第二纵向车速、第二横向位置以及第二纵向位置，所述第三运动参数包括第三横向车速、第三纵向车速、第三横向位置以及第三纵向位置；所述周边车辆的第二目标位置包括所述周边车辆的目标横向位置和目标纵向位置，所述周边车辆的第二目标车速包括所述周边车辆的目标横向车速和目标纵向车速；
所述基于所述摄像装置、所述短波雷达以及所述超声波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数、所述第二运动参数以及所述第三运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标位置以及目标车速，包括：
基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的纵向取值，对所述第一纵向车速、所述第二纵向车速以及所述第三纵向车速进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标纵向车速，以及，基于所述第一融合权重、所述第二融合权重以及所述第三融合权重各自对应的纵向取值，对所述第一纵向位置、所述第二纵向位置以及所述第三纵向位置进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标纵向位置；
基于所述第一融合权重、所述第二融合权重以及所述第三融合权重各自对应的横向取值，对所述第一横向车速、所述第二横向车速以及所述第三横向车速进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标横向车速，以及，基于所述第一融合权重、所述第二融合权重以及所述第三融合权重各自对应的横向取值，对所述第一横向位置、所述第二横向位置以及所述第三横向位置进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标横向位置；
其中，所述第一融合权重为所述摄像装置对应的融合权重，所述第二融合权重为所述短波雷达对应的融合权重，所述第三融合权重为所述超声波雷达对应的融合权重；所述第二融合权重的纵向取值以及所述第三融合权重的纵向取值均小于所述第一融合权重的纵向取值，所述第一融合权重的横向取值小于所述第二融合权重的横向取值，且所述第二融合权重的横向取值小于所述第三融合权重的横向取值。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述当前车辆两侧的相邻车道包括左侧相邻车道以及右侧相邻车道；所述周边车辆包括所述左侧相邻车道上的左侧车辆以及所述右侧相邻车道上的右侧车辆；
所述基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之前，所述方法还包括：
根据所述左侧车辆的目标纵向车速，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一纵向空间；以及，根据所述左侧车辆的目标横向位置以及所述左侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一横向空间；
根据所述右侧车辆的目标纵向车速，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二纵向空间；以及，根据所述右侧车辆的目标横向位置以及所述右侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二横向空间；
判断所述左侧相邻车道是否满足允许所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一空间条件，以及所述右侧相邻车道是否满足允许所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二空间条件；
若所述左侧相邻车道满足所述第一空间条件，以及所述右侧相邻车道满足所述第二空间条件，执行所述基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道的步骤；
其中，所述第一空间条件包括所述第一横向空间大于横向安全阈值，且所述第一纵向空间小于所述当前车辆与所述左侧车辆之间的纵向车距；所述第二空间条件包括所述第二横向空间大于所述横向安全阈值，且所述第二纵向空间小于所述当前车辆与所述右侧车辆之间的纵向车距。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述根据所述左侧车辆的目标横向位置以及所述左侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一横向空间，包括：
根据所述当前车辆的横向加速度和所述当前车辆与所述左侧相邻车道的中线之间的第一距离，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一变道时长；
基于所述左侧车辆的目标横向位置、所述左侧车辆的目标横向车速和所述第一变道时长，求得所述左侧车辆在所述第一变道时长之内与所述当前车辆之间的第一横向空间；
所述根据所述右侧车辆的目标横向位置以及所述右侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二横向空间，包括：
根据所述当前车辆的横向加速度和所述当前车辆与所述右侧相邻车道的中线之间的第二距离，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二变道时长；
基于所述右侧车辆的目标横向位置、所述右侧车辆的目标横向车速和所述第二变道时长，求得所述右侧车辆在所述第二变道时长之内与所述当前车辆之间的第二横向空间。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述方法还包括：
若所述左侧相邻车道满足所述第一空间条件，而所述右侧相邻车道不满足所述第二空间条件，控制所述当前车辆从所述当前车道变道至所述左侧相邻车道；
若所述右侧相邻车道满足所述第二空间条件，而所述左侧相邻车道不满足所述第一空间条件，控制所述当前车辆从所述当前车道变道至所述右侧相邻车道；
若所述左侧相邻车道不满足所述第一空间条件，且所述右侧相邻车道不满足所述第二空间条件，控制所述当前车辆沿着所述当前车道继续向前行驶。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述左侧车辆包括左前方车辆，所述右侧车辆包括右前方车辆；
所述基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道，包括：
基于所述左前方车辆的目标纵向位置、所述左前方车辆的目标纵向车速、所述当前车辆的当前位置以及所述当前车辆的当前车速，计算所述左侧相邻车道对应的车道变换效益；
以及，基于所述右前方车辆的目标纵向位置、所述右前方车辆的目标纵向车速、所述当前车辆的当前位置以及所述当前车辆的当前车速，计算所述右侧相邻车道对应的车道变换效益；
根据所述左侧相邻车道以及所述右侧相邻车道各自对应的车道变换效益，从所述当前车辆两侧的相邻车道中选取车道变换效益最高的车道，以作为满足变道条件的目标车道。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之后，以及所述控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道之前，所述方法还包括：
根据当前车道与所述目标车道之间的中线距离以及所述当前车辆从所述当前车道变道至所述目标车道的实际纵向位移，为所述当前车辆规划预测轨迹；所述预测轨迹用于规划所述当前车辆从所述当前车道变道至所述目标车道的变道过程中多个时间点对应的预测位置；
所述控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道，包括：
控制所述当前车辆按照所述预测轨迹从当前车道变道至所述目标车道。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述控制所述当前车辆按照所述预测轨迹从当前车道变道至所述目标车道，包括：
以所述当前车辆的后轴中心坐标以及所述当前车辆的航向角作为系统状态量，并以所述当前车辆的后轴速度以及所述当前车辆的前轮偏角作为控制量，构建车辆动力学模型；
基于所述车辆动力学模型以及所述预测轨迹，确定目标函数，所述目标函数用于引入对所述前轮偏角的转角控制量，以调整所述当前车辆的实际轨迹与所述预测轨迹之间的偏差；
利用所述目标函数求得所述当前车辆在所述变道过程中不同时间点对应的转角控制量，并根据所述不同时间点对应的转角控制量实时调整所述当前车辆的方向盘转向，以实现所述当前车辆按照所述预测轨迹从所述当前车道变道至所述目标车道。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述变道触发条件，包括：
所述当前车辆的前方存在行驶于当前车道上的车辆，且所述当前车辆的当前车速小于期望车速。
本发明实施例第二方面公开一种车辆自动变道系统，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达，所述车道自动变道系统包括：
检测单元，用于检测所述当前车辆是否满足变道触发条件；
获取单元，用于在所述检测单元检测到所述当前车辆满足所述变道触发条件时，通过所述摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过所述短波雷达获取所述周边车辆的第二运动参数；第一判断单元，用于判断所述当前车辆是否满足低速探测条件；
第一融合单元，用于在所述第一判断单元判定出所述当前车辆不满足所述低速探测条件时，基于所述摄像装置以及所述短波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数和所述第二运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速；
第一确定单元，用于基于所述周边车辆的第一目标位置以及所述第一目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道；
第一控制单元，用于控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道。
本发明实施例第三方面公开一种车辆，所述车辆包括本发明实施例第二方面公开的车辆自动变道系统。
本发明实施例第四方面公开一种车辆自动变道系统，包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的一种车辆自动变道方法。
本发明实施例第五方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第一方面公开的一种车辆自动变道方法。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，在当前车辆满足变道触发条件时，若当前车辆不满足低速探测条件，通过将摄像装置以及短波雷达各自对周边车辆探测到的运动参数进行数据融合，能够综合两种传感器的探测数据获得周边车辆的车速以及位置，提高了周边车辆探测的准确度；并且，基于周边车辆的车速以及位置，还能够从两侧相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道以进行变道，提高了变道决策的可行性以及合理性，从而保证当前车辆在变道时与周边车辆保持安全距离，提高车辆变道时的安全性以及驾驶的舒适性，进而改善驾驶员的行车体验。
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是本发明实施例公开的一种车辆自动变道方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的另一种车辆自动变道方法的流程示意图；
图3是本发明实施例公开的一种行车道路的示意图；
图4是本发明实施例公开的一种车辆传感器安装位置的示意图；
图5是本发明实施例公开的一种车辆自动变道系统的结构示意图；
图6是本发明实施例公开的另一种车辆自动变道系统的结构示意图；
图7是本发明实施例公开的又一种车辆自动变道系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种车辆自动变道方法及系统、车辆，能够改善车辆变道的安全性。以下结合附图进行详细描述。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种车辆自动变道方法的流程示意图。在图1所示的车辆自动变道方法中，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达，且该车辆自动变道方法应用于车辆自动变道系统，如图1所示，该方法具体可以包括以下步骤。
101、车辆自动变道系统检测当前车辆是否满足变道触发条件，若不满足，执行步骤102；若满足，执行步骤103～步骤104。
本发明实施例中，变道触发条件包括：当前车辆的前方存在行驶于当前车道上的车辆；以及，当前车辆的当前车速小于期望车速，且满足以下公式：V跟车<μV期望。其中，V跟车为当前车辆的当前车速；V期望为当前车辆的期望车速，期望车速与当前车辆的机械性能(比如最高车速、加速能力和制动性能等)、驾驶员的驾驶习惯(比如驾驶员在车辆行驶于市区道路、高速或者高架弯道等不同场景下时习惯的行车速度区间)以及当前车道的限速规定(比如当前车道的限速范围为60～90公里/小时)等因素有关；μ为折减率，取值范围为0.75～0.85。可以理解，若当前车辆在受到前方车辆跟车约束时的车速小于期望车速，则触发车辆变道意图。
作为一种可选的实施方式，在步骤101之后，本方案还可以包括：
车辆自动变道系统识别当前车辆两侧的相邻车道的道路标识；
车辆自动变道系统根据当前车辆两侧的相邻车道的道路标识，判断当前车辆两侧的相邻车道是否均属于可变道车道；
若当前车辆两侧的相邻车道均属于可变道车道，执行步骤103。
其中，道路标识可包括限速数字标识、道路实线、道路虚线、导流线、禁停线、公车专用道标识和公交站标线等，对此不作限定。可以理解，车辆自动变道系统通过摄像装置拍摄并识别周边环境的道路标识，并综合道路标识指示的道路信息作出变道决策。举例来说，若车辆自动变道系统识别出公车专用道标识或者道路实线，则判定当前车辆相邻的车道不属于可变道车道；若识别出用于指示最高时速为80公里/时的限速数字标识，且当前车辆的当前车速为75公里/时，则判定当前车辆相邻的车道属于可变道车道。可见，通过视觉识别道路标识，确定当前车辆两侧的相邻车道均属于可变道车道之后才执行变道，从而在遵守道路规则的前提下保证变道安全。
102、车辆自动变道系统控制当前车辆在当前车道上向前行驶。
103、车辆自动变道系统通过摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过短波雷达获取周边车辆的第二运动参数。
本发明实施例中，步骤103包括：
车辆自动变道系统通过摄像装置获取周边车辆的第一原始参数；
车辆自动变道系统对第一原始参数进行卡尔曼滤波更新，以获得周边车辆的第一运动参数；
以及，车辆自动变道系统通过短波雷达获取周边车辆的第二原始参数；
车辆自动变道系统对第二原始参数进行卡尔曼滤波更新，以获得周边车辆的第二运动参数。
其中，摄像装置具体可以包括单目相机、双目相机或者深度相机，对此不作限定；短波雷达具体可为毫米波雷达，对此亦不作限定。具体来说，车辆自动变道系统通过摄像装置拍摄包含周边车辆的图像，并基于视觉测距原理从图像中探测出周边车辆的第一原始参数；以及，车辆自动变道系统通过短波雷达发射毫米波，并记录毫米波的发射时间与接收到经周边车辆反射回的毫米波的接收时间，从而基于多普勒测距原理检测周边车辆的第二原始参数。
具体的，设当前车辆沿着当前车道向前行驶的方向为纵向，与当前车道相垂直的方向为横向。下面以摄像装置为例详细描述卡尔曼滤波更新的具体步骤：
本发明实施例中，第一原始参数包括利用摄像装置采集到的周边车辆的原始纵向车速、原始横向车速、原始纵向位置、原始横向位置、原始纵向加速度以及原始横向加速度，第一运动参数包括周边车辆的第一纵向车速、第一横向车速、第一纵向位置以及第一横向位置；车辆自动变道系统对第一原始参数进行卡尔曼滤波更新，以获得周边车辆的第一运动参数，包括以下步骤①和步骤②：
①车辆自动变道系统调用通过摄像装置获取到的周边车辆的历史运动参数X1(k)和历史误差协方差Pc(k)，并结合下述公式(1)以及公式(2)，获得周边车辆的预测运动参数X1'(k)和预测误差协方差Pc'(k)，即：
(1) X1'(k)＝FcX1(k)+u1(k+1)；
(2) Pc'(k)＝FcPc(k)Fc T+Q；
其中，x0为周边车辆的历史纵向位置，y0为周边车辆的历史横向位置，v0x为周边车辆的历史纵向车速，v0y为周边车辆的历史横向车速；Fc为状态转移矩阵；u1(k+1)为系统输入矩阵；a1x为周边车辆的原始纵向加速度，a1y为周边车辆的原始横向加速度；Q为过程噪声矩阵，且Q为单位矩阵。
②车辆自动变道系统根据预测运动参数X1'(k)和预测误差协方差Pc'(k)，并结合下述公式(3)、公式(4)以及公式(5)，对周边车辆的预测运动参数X1'(k)进行矫正，以获得周边车辆的第一运动参数X1(k+1)，即：
(3) y＝z1(k+1)-HcX1'(k)；
(4)
(5) X1(k+1)＝X1'(k)+Ky；
其中，第一运动参数x1为周边车辆的第一纵向位置，y1为周边车辆的第一横向位置，v1x为周边车辆的第一纵向车速，v1y为周边车辆的第一横向车速；y为预测差值；z1(k+1)为周边车辆的观测运动参数，且z1(k+1)包括周边车辆的原始纵向车速、原始横向车速、原始纵向位置以及原始横向位置；Hc为预设的测量矩阵，可采用雅可比矩阵，为Hc的逆矩阵；K为卡尔曼增益，R为经调试确定的测量噪声矩阵。
此外，还可结合公式Pc(k+1)＝(I-KHc)Pc'(k)，对预测误差协方差Pc'(k)进行更新，获得更新后的预测误差协方差Pc(k+1)以在下一次对摄像装置采集到的数据进行卡尔曼滤波更新时被调用。
类似的，第二原始参数包括利用短波雷达采集到的周边车辆的原始纵向车速、原始横向车速、原始纵向位置、原始横向位置、原始纵向加速度以及原始横向加速度，车辆自动变道系统对第二原始参数进行卡尔曼滤波更新的具体步骤可参考上述摄像装置对应的卡尔曼滤波更新步骤，在此不再赘述。
104、车辆自动变道系统判断当前车辆是否满足低速探测条件，若不满足，执行步骤105～步骤107；若满足，结束本流程。
本发明实施例中，低速探测条件包括当前车辆处于低速行驶状态(比如，在普通道路上，当前车辆的车速低于40公里/时)，且当前车辆与周边车辆之间的车距小于预设距离值(比如2米)。
105、车辆自动变道系统基于摄像装置以及短波雷达各自对应的融合权重，对第一运动参数和第二运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速。
本发明实施例中，融合权重包括横向取值以及纵向取值；由于摄像装置在纵向的探测精度较高，而短波雷达在横向的探测精度较高，车辆自动变道系统在对摄像装置以及短波雷达各自采集到的运动参数进行数据融合时，需要提高摄像装置对应的融合权重的纵向取值以及短波雷达对应的融合权重的横向取值，以提高融合后数据的准确度。此时，摄像装置对应的纵向取值大于短波雷达对应的纵向取值，摄像装置对应的横向取值小于短波雷达对应的横向取值，且摄像装置对应的纵向取值与摄像装置对应的横向取值总和为1，短波雷达对应的纵向取值与短波雷达对应的横向取值总和为1。
也就是说，设第一运动参数为X1，第二运动参数为X1，摄像装置对应的融合权重为λc，短波雷达对应的融合权重为λm，其中：
x1为周边车辆的第一纵向位置，y1为周边车辆的第一横向位置，v1x为周边车辆的第一纵向车速，v1y为周边车辆的第一横向车速；x2为周边车辆的第二纵向位置，y2为周边车辆的第二横向位置，v2x为周边车辆的第二纵向车速，v2y为周边车辆的第二横向车速；
λc＝[λcx λcy]，λcx为摄像装置对应的纵向取值，λcy为摄像装置对应的横向取值；
λm＝[λmx λmy]，λmx为短波雷达对应的纵向取值，λmy为短波雷达对应的横向取值。
此时，周边车辆的第一目标位置包括纵向位置xreal1以及横向位置yreal1，第一目标车速包括纵向车速vreal1x以及横向车速vreal1y，且满足以下公式：
xreal1＝λcx·x1+λmx·x2，yreal1＝λcy·y1+λmy·y2；
vreal1x＝λcx·v1x+λmx·v2x，vreal1y＝λcy·v1y+λmy·v2y。
举例来说，λcx取值可为0.9，则λcy的取值为0.1；λmy取值可为0.9，则λmx取值为0.1。
106、车辆自动变道系统基于周边车辆的第一目标位置以及周边车辆的第一目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
本发明实施例中，当前车辆两侧的相邻车道包括左侧相邻车道以及右侧相邻车道；周边车辆至少包括左侧相邻车道上的左前方车辆、右侧相邻车道上的右前方车辆以及当前车道上的正前方车辆。
步骤106具体包括下述步骤③、④以及⑤：
③车辆自动变道系统根据左前方车辆的第一目标位置、左前方车辆的第一目标车速、当前车辆的当前位置以及当前车辆的当前车速，并结合以下公式(6)求得左侧相邻车道对应的车道变换效益VL：
④车辆自动变道系统根据右前方车辆的第一目标位置、右前方车辆的第一目标车速、当前车辆的当前位置以及当前车辆的当前车速，并结合以下公式(7)求得右侧相邻车道对应的车道变换效益VR，即：
(6)
(7)
其中，α、β分别为预设的空间效益参数与速度效益参数；dae为正前方车辆的第一目标位置所指示的纵向位置与当前车辆的纵向位置之间的距离，dbe为左前方车辆的第一目标位置所指示的纵向位置与当前车辆的纵向位置之间的距离，dde为右前方车辆的第一目标位置所指示的纵向位置与当前车辆的纵向位置之间的距离；vb、vd、ve分别为左前方车辆的第一目标车速所指示的纵向车速、右前方车辆的第一目标车速所指示的纵向车速以及当前车辆的纵向车速；σl、σr分别为车道偏爱系数，可通过标定设置，一般情况下σl的取值范围为1.1～1.2，σr可取1.0。
⑤车辆自动变道系统根据VL和VR，从当前车辆两侧的相邻车道中选取车道变换效益最高的车道，以作为满足变道条件的目标车道。
可以理解的是，若VL＞VR，则将左侧相邻车道作为目标车道；若VL＜VR，则将右侧相邻车道作为目标车道。
107、车辆自动变道系统控制当前车辆从当前车道变道至目标车道。
作为一种可选的实施方式，在步骤106之后，以及在步骤107之前，本方案还可以包括：
车辆自动变道系统根据当前车道与目标车道之间的中线距离以及当前车辆从当前车道变道至目标车道的实际纵向位移，为当前车辆规划预测轨迹；预测轨迹用于规划当前车辆从当前车道变道至目标车道的变道过程中多个时间点对应的预测位置；
相应的，步骤107具体包括：
车辆自动变道系统控制当前车辆按照预测轨迹从当前车道变道至目标车道。
具体的，预测轨迹的轨迹函数可为：
其中，设当前车辆在变道过程中的纵向车速保持不变，x为变道过程中当前车辆的实时纵向位移，y(x)为当前车辆的实时横向位移，d为当前车道与目标车道之间的中线距离；L为当前车辆从当前车道变道至目标车道的实际纵向总位移，并通过结合下述公式(8)、公式(9)所获得：
(8)
(9) L＝ve·tcross；
其中，为当前车辆在变道过程中的平均横向加速度，具体可取值2m/s2，对此不作限定；Slateral为当前车辆与目标车道的中线之间的距离，可通过摄像装置视觉识别目标车道的车道线以确定目标车道的中线位置之后，计算该中线位置与当前车辆的当前位置之间的距离差值所得到的；tcross为当前车辆变道至目标车道的目标变道时长；ve为当前车辆的纵向车速。
可见，实施上述可选的实施方式，根据当前车辆的行驶状态以及车道实际情况规划预测轨迹，并控制当前车辆按照规划好的预测轨迹进行变道，能够保障变道的安全性。
更具体的，作为一种可选的实施方式，车辆自动变道系统控制当前车辆按照预测轨迹从当前车道变道至目标车道，包括：
车辆自动变道系统以当前车辆的后轴中心坐标以及当前车辆的航向角作为系统状态量，并以当前车辆的后轴速度以及当前车辆的前轮偏角作为控制量，构建车辆动力学模型；
车辆自动变道系统基于车辆动力学模型以及预测轨迹，确定目标函数，目标函数用于引入对上述前轮偏角的转角控制量，以调整当前车辆的实际轨迹与预测轨迹之间的偏差；
车辆自动变道系统利用目标函数求得当前车辆在变道过程中不同时间点对应的转角控制量，并根据不同时间点对应的转角控制量实时调整当前车辆的方向盘转向，以实现当前车辆按照预测轨迹从当前车道变道至目标车道。
其中，选取系统状态量为控制量为u(v，δ)，(x，y)为当前车辆在地面坐标系下的后轴中心坐标，为当前车辆的航向角，v为当前车辆的后轴速度，δ为当前车辆的前轮偏角，并且，系统状态量与控制量之间满足下述一般车辆运动学方程：
且l为当前车辆的轴距。
以及，车辆动力学模型为：
式中，T为采样时间，vr为当前车辆在当前时间点的预测轨迹点处所对应的后轴速度，为当前车辆在上述预测轨迹点处对应的航向角，δr为当前车辆在上述预测轨迹点处对应的前轮偏角；k自然数，用于表示当前时间点之后的第k步。
以及，目标函数为：
式中，Q和R为预设的权重矩阵。可以理解，车辆自动变道系统利用上述目标函数求得控制增量△u(△v，△δ)，以从中获得前轮偏角的转角控制量△δ；之后，根据转角控制量生成控制信号，并将控制信号通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线发送至转向系统，以使得转向系统按照控制信号指示的转角控制量调整当前车辆的方向盘转向。同时，转向系统在接收到控制信号时，还可以根据控制信号指示的转向点亮相应的转向灯，以提示后方车辆自车的转向意图。
可见，实施上述可选的实施方式，采用目标函数对车辆运动学模型的系统状态量以及控制量的偏差进行优化，能够保证当前车辆快速且平稳地追踪预测轨迹。
还应当理解的是，本实施例中所示的公式均为示例性的，不作为对本发明的限制。
可见，实施图1所描述的方法，能够在当前车辆满足在变道触发条件而不满足低速探测条件时，综合摄像装置以及短波雷达两种传感器的探测数据获得周边车辆的车速以及位置，提高了周边车辆探测的准确度；并且，基于周边车辆的车速以及位置，还能够从两侧相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道以进行变道，提高了变道决策的可行性以及合理性，从而保证当前车辆在变道时与周边车辆保持安全距离，提高车辆变道时的安全性以及驾驶的舒适性，进而改善驾驶员的行车体验。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种车辆自动变道方法的流程示意图。在图2所示的方法中，当前车辆还设有超声波雷达。如图2所示，该车辆自动变道方法可以包括以下步骤。
201、车辆自动变道系统检测当前车辆是否满足变道触发条件，若不满足，执行步骤202；若满足，执行步骤203～步骤204。
202、车辆自动变道系统控制当前车辆在当前车道上向前行驶。
203、车辆自动变道系统通过摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过短波雷达获取周边车辆的第二运动参数。
204、车辆自动变道系统判断当前车辆是否满足低速探测条件，若满足，执行步骤205～步骤207和步骤210；若不满足，执行步骤208～步骤210。
205、车辆自动变道系统通过超声波雷达获取周边车辆的第三运动参数。
本发明实施例中，车辆自动变道系统通过超声波雷达发射超声波，并根据超声波的发射时间以及检测到反射回来的超声波时的接收时间计算得到周边车辆与当前车辆之间的车距，进而确定周边车辆的第三原始参数；之后，对第三原始参数进行卡尔曼滤波更新，即可获得周边车辆的第三运动参数。可以理解，第三原始参数包括利用超声波雷达采集到的周边车辆的原始纵向车速、原始横向车速、原始纵向位置、原始横向位置、原始纵向加速度以及原始横向加速度，且车辆自动变道系统对第三原始参数进行卡尔曼滤波更新的具体步骤与摄像装置以及短波雷达类似(参照实施例一)，在此不再赘述。
206、车辆自动变道系统基于摄像装置、短波雷达以及超声波雷达各自对应的融合权重，对第一运动参数、第二运动参数以及第三运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的第二目标位置以及第二目标车速。
本发明实施例中，第三运动参数包括第三横向车速、第三纵向车速、第三横向位置以及第三纵向位置；周边车辆的第二目标位置包括周边车辆的目标横向位置和目标纵向位置，周边车辆的第二目标车速包括周边车辆的目标横向车速和目标纵向车速。
作为一种可选的实施方式，步骤206具体可包括以下步骤：
车辆自动变道系统基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的纵向取值，对第一纵向车速、第二纵向车速以及第三纵向车速进行数据融合，以获得周边车辆的目标纵向车速，以及，基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的纵向取值，对第一纵向位置、第二纵向位置以及第三纵向位置进行数据融合，以获得周边车辆的目标纵向位置；
车道自动变道系统基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的横向取值，对第一横向车速、第二横向车速以及第三横向车速进行数据融合，以获得周边车辆的目标横向车速，以及，基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的横向取值，对第一横向位置、第二横向位置以及第三横向位置进行数据融合，以获得周边车辆的目标横向位置；
其中，第一融合权重为摄像装置对应的融合权重，第二融合权重为短波雷达对应的融合权重，第三融合权重为超声波雷达对应的融合权重；第二融合权重的纵向取值以及第三融合权重的纵向取值均小于第一融合权重的纵向取值，第一融合权重的横向取值小于第二融合权重的横向取值，且第二融合权重的横向取值小于第三融合权重的横向取值。
也就是说，设第一融合权重为γc＝[γcx γcy]，γcx和γcy分别为第一融合权重对应的纵向取值和横向取值；第二融合权重为γm＝[γmx γmy]，γmx和γmy分别为第二融合权重对应的纵向取值和横向取值；第三融合权重为γu＝[γux γuy]，γux和γuy分别为第三融合权重对应的纵向取值和横向取值。
此时，第三运动参数x3为周边车辆的第三纵向位置，y3为周边车辆的第三横向位置，v3x为周边车辆的第三纵向车速，v3y为周边车辆的第三横向车速。周边车辆的第二目标位置包括目标纵向位置xreal2以及目标横向位置yreal2，第二目标车速包括目标纵向车速vreal2x以及目标横向车速vreal2y，结合实施例一中对第一运动参数X1和第二运动参数X2的描述，满足以下公式：
xreal2＝γcx·x1+γmx·x2+γux·x3，yreal2＝γcy·y1+γmy·y2+γuy·y3；
vreal2x＝γcx·v1x+γmx·v2x+γux·v3x，vreal2y＝γcy·v1y+γmy·v2y+γuy·v3y。
举例来说，γcx的取值可为0.8，则γcy的取值为0.2；γmx的取值可为0.5，则γmy的取值为0.5；γux的取值可为0.2，则γuy的取值为0.8。
可见，由于超声波雷达在当前车辆满足低速探测条件时探测精度较高，故此时能够结合摄像装置、短波雷达以及超声波雷达三者采集到的数据进行数据融合，并提高超声波雷达对应的融合权重的横向取值，从而在低速探测的场景下进一步改善融合后的数据的准确度。
207、车辆自动变道系统基于周边车辆的第二目标位置以及周边车辆的第二目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
本发明实施例中，已知当前车辆两侧的相邻车道包括左侧相邻车道以及右侧相邻车道；周边车辆包括左侧相邻车道上的左侧车辆以及右侧相邻车道上的右侧车辆。
作为一种可选的实施方式，在步骤207之前，本方案还包括：
车辆自动变道系统根据左侧车辆的目标纵向车速，求得当前车辆变道至左侧相邻车道的第一纵向空间；以及，根据左侧车辆的目标横向位置以及左侧车辆的目标横向车速，求得当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一横向空间；
车辆自动变道系统根据右侧车辆的目标纵向车速，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二纵向空间；以及，根据右侧车辆的目标横向位置以及右侧车辆的目标横向车速，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二横向空间；
车辆自动变道系统判断左侧相邻车道是否满足允许当前车辆变道至左侧相邻车道的第一空间条件，以及右侧相邻车道是否满足允许当前车辆变道至右侧相邻车道的第二空间条件；
若左侧相邻车道满足第一空间条件，以及右侧相邻车道满足第二空间条件，执行步骤207；
其中，第一空间条件包括第一横向空间大于横向安全阈值，且第一纵向空间小于当前车辆与左侧车辆之间的纵向车距；第二空间条件包括第二横向空间大于横向安全阈值，且第二纵向空间小于当前车辆与右侧车辆之间的纵向车距。
具体来说，左侧车辆包括左前方车辆和左后方车辆，右侧车辆包括右前方车辆和右后方车辆。请参阅图3和图4，图3是本发明实施例公开的一种行车道路的示意图，图4是本发明实施例公开的一种车辆传感器安装位置的示意图。在图3中存在当前车道R0、左侧相邻车道R1以及右侧相邻车道R2，当前车辆ego与正前方车辆a均在当前车道R0上行驶，左前方车辆b与左后方车辆c均在左侧相邻车道R1上行驶，右前方车辆d与右后方车辆f均在右侧相邻车道R2上行驶。
在图4中，当前车辆上设有前视摄像头1、前方毫米波雷达2、侧前摄像头3、侧后摄像头4、侧前毫米波雷达5、侧后毫米波雷达6、前方超声波雷达7、侧前超声波雷达8、侧后超声波雷达9以及电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)10。
结合图3和图4，前视摄像头1、侧前摄像头3以及侧后摄像头4均可通过LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)将对周边环境采集到的图像/或视频流传输给电子控制单元10，使得电子控制单元10基于视觉测距原理分别测量出周边车辆的车速、加速度以及位置等运动参数，其中，前视摄像头1可用于检测当前车道以及相邻车道的车道线，以建立车道线几何模型作为控制当前车辆行驶在道路中间或者变道行驶的约束条件，以及用于测量正前方车辆a的运动参数、识别车道的道路标识等；侧前摄像头3用于测量左前方车辆b和右前方车辆d的运动参数；侧后摄像头4用于测量左后方车辆c和右后方车辆f的运动参数。
此外，前方毫米波雷达2和前方超声波雷达7均可用于测量正前方车辆a的位置、车速、角度等运动参数，侧前毫米波雷达5和侧前超声波雷达8均用于测量左前方车辆b和右前方车辆d的位置、车速、角度等运动参数，侧后毫米波雷达6和侧后超声波雷达9均用于测量左后方车辆c和右后方车辆f的位置、车速、角度等运动参数。电子控制单元10可用于解析多个摄像头传输的图像/或视频流信息，并对摄像头、超声波雷达和毫米波雷达传输的探测数据进行数据融合，以及根据融合后的数据进行变道意图的判断，轨迹规划以及轨迹跟踪等。
进一步的，作为一种可选的实施方式，车辆自动变道系统根据左侧车辆的目标横向位置以及左侧车辆的目标横向车速，求得当前车辆变道至左侧相邻车道的第一横向空间，包括以下步骤⑥和步骤⑦：
⑥车辆自动变道系统根据当前车辆的横向加速度和当前车辆与左侧相邻车道的中线之间的第一距离，求得当前车辆变道至左侧相邻车道的第一变道时长；
⑦车辆自动变道系统基于左侧车辆的目标横向位置、左侧车辆的目标横向车速和第一变道时长，求得左侧车辆在第一变道时长之内与当前车辆之间的第一横向空间。
其中，步骤⑥和步骤⑦中，车辆自动变道系统具体结合下述公式(10)和公式(11)求得左侧车辆在第一变道时长tL之内与当前车辆之间的第一横向空间DLy，即：
(10)
(11) DLy＝yc+vc·tL；
式中，为当前车辆在变道过程中的平均横向加速度，具体可取值2m/s2，不作限定；SL为当前车辆与左侧相邻车道的中线之间的距离，tL为当前车辆变道至左侧相邻车道的第一变道时长，yc为左后方车辆的目标横向位置，vc为左后方车辆的目标横向车速。
以及，车辆自动变道系统根据右侧车辆的目标横向位置以及右侧车辆的目标横向车速，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二横向空间，包括以下步骤⑧和步骤⑨：
⑧车辆自动变道系统根据当前车辆的横向加速度和当前车辆与右侧相邻车道的中线之间的第二距离，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二变道时长；
⑨车辆自动变道系统基于右侧车辆的目标横向位置、右侧车辆的目标横向车速和第二变道时长，求得右侧车辆在第二变道时长之内与当前车辆之间的第二横向空间。
其中，步骤⑧和步骤⑨中，车辆自动变道系统具体结合下述公式(12)和公式(13)求得右侧车辆在第二变道时长tR之内与当前车辆之间的第二横向空间DRy，即：
(10)
(11) DRy＝yf+vf·tR；
式中，为当前车辆在变道过程中的平均横向加速度；SR为当前车辆与右侧相邻车道的中线之间的距离，tR为当前车辆变道至右侧相邻车道的第二变道时长，yf为右后方车辆的目标横向位置，vf为右后方车辆的目标横向车速。
再进一步的，车辆自动变道系统根据左侧车辆的目标纵向车速，并结合下述公式(12)、公式(13)以及公式(14)求得当前车辆变道至左侧相邻车道的第一纵向空间DLx，即：
(12)
(13)
(14) DLx＝Drx+Dfx+C；
其中，Drx为左侧相邻车道的后车保持纵向距离，vc为左后方车辆的目标纵向车速，ve为当前车辆的纵向车速，tL为当前车辆变道至左侧相邻车道的第一变道时长，ac为左后方车辆的纵向加速度；Dfx为左侧相邻车道的前车保持纵向距离，vb为左前方车辆的目标纵向车速，ab为左前方车辆的纵向加速度；C为当前车辆的车身长度。
类似的，参照上述计算左侧相邻车道的第一纵向空间DLx的具体步骤，车道自动变道系统根据右前方车辆的目标纵向车速、右后方车辆的目标纵向车速、当前车辆的纵向车速以及当前车辆变道至右侧相邻车道的第二变道时长tR，可求得右侧相邻车道的第二纵向空间DRx。
可以理解的是，若第一横向空间DLy＞预设的横向安全阈值D0，且第一纵向空间DLx＜当前车辆与左后方车辆之间的纵向车距dec+当前车辆与左前方车辆之间的纵向车距dbe(参考图3)，则判定出左侧相邻车道满足第一空间条件；若第二横向空间DRy＞预设的横向安全阈值D0，且第二纵向空间DRx＜当前车辆与右后方车辆之间的纵向车距def+当前车辆与右前方车辆之间的纵向车距dde(参考图3)，则判定出右侧相邻车道满足第二空间条件。可见，通过综合分析横向和纵向两个方向的变道可行性，能够提高变道决策的合理度，保证变道安全。
此外，作为另一种可选的实施方式，本方案还可以包括：
若左侧相邻车道满足第一空间条件，而右侧相邻车道不满足第二空间条件，车辆自动变道系统控制当前车辆从当前车道变道至左侧相邻车道；
若右侧相邻车道满足第二空间条件，而左侧相邻车道不满足第一空间条件，车辆自动变道系统控制当前车辆从当前车道变道至右侧相邻车道；
若左侧相邻车道不满足第一空间条件，且右侧相邻车道不满足第二空间条件，车辆自动变道系统控制当前车辆沿着当前车道继续向前行驶。
可见，在两条相邻车道中至少存在一条车道不满足指定的空间条件时，能够适应性地控制车辆向满足空间条件的车道进行自主变道，或是控制车辆在当前车道上继续行驶，从而保证变道决策的灵活性。
可选的，步骤207中，车辆自动变道系统具体可基于左前方车辆的目标纵向位置、左前方车辆的目标纵向车速、当前车辆的当前位置以及当前车辆的当前车速，并结合实施例一中所示的公式(6)，计算左侧相邻车道对应的车道变换效益；以及，基于右前方车辆的目标纵向位置、右前方车辆的目标纵向车速、当前车辆的当前位置以及当前车辆的当前车速，并结合实施例一中所示的公式(7)，计算右侧相邻车道对应的车道变换效益，并从当前车辆两侧的相邻车道中选取车道变换效益最高的车道，以作为满足变道条件的目标车道，在此不再赘述。应当理解的是，此时公式(6)和公式(7)中dae、dbe、dde分别为正前方车辆的目标纵向位置与当前车辆的纵向位置之间的距离、左前方车辆的目标纵向位置与当前车辆的纵向位置之间的距离以及右前方车辆的目标纵向位置与当前车辆的纵向位置之间的距离；vb、vd、ve分别为左前方车辆的目标纵向车速、右前方车辆的目标纵向车速以及当前车辆的当前纵向车速。
还应当理解的是，本实施例中所示的公式均为示例性的，不作为对本发明的限制。
208、车辆自动变道系统基于摄像装置以及短波雷达各自对应的融合权重，对第一运动参数和第二运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速。
209、车辆自动变道系统基于周边车辆的第一目标位置以及周边车辆的第一目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
210、车辆自动变道系统控制当前车辆从当前车道变道至目标车道。
可见，实施图2所描述的方法，在当前车辆不满足低速探测条件时，通过将摄像装置以及短波雷达各自对周边车辆探测到的运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的车速以及位置，提高了周边车辆探测的准确度；以及，在当前车辆满足低速探测条件时，能够结合摄像装置、短波雷达以及超声波雷达三者采集到的数据进行数据融合，并提高超声波雷达对应的融合权重的横向取值，从而在低速探测的场景下进一步改善融合后的数据的准确度；此外，通过综合分析横向和纵向两个方向的变道可行性，能够提高变道决策的合理度，保证变道安全；进一步的，在两条相邻车道中至少存在一条车道不满足指定的空间条件时，能够适应性地控制车辆向满足空间条件的车道进行自主变道，或是控制车辆在当前车道上继续行驶，从而保证变道决策的灵活性；再进一步的，还能够从两侧相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道以进行变道，提高了变道决策的可行性以及合理性，从而保证当前车辆在变道时与周边车辆保持安全距离，提高车辆变道时的安全性以及驾驶的舒适性，进而改善驾驶员的行车体验。
实施例三
请参阅图5，图5是本发明实施例公开的一种车辆自动变道系统的结构示意图。在如图5所示的系统中，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达；该车辆自动变道系统可以包括检测单元501、获取单元502、第一判断单元503、第一融合单元504、第一确定单元505以及第一控制单元506，其中：
检测单元501，用于检测当前车辆是否满足变道触发条件。
本发明实施例中，变道触发条件包括当前车辆的前方存在行驶于当前车道上的车辆，且当前车辆的当前车速小于期望车速。
获取单元502，用于在检测单元501检测到当前车辆满足变道触发条件时，通过摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过短波雷达获取周边车辆的第二运动参数。
作为一种可选的实施方式，该系统还可以包括：
识别单元，用于在检测单元501检测到当前车辆满足变道触发条件之后，识别当前车辆两侧的相邻车道的道路标识；
第二判断单元，用于根据当前车辆两侧的相邻车道的道路标识，判断当前车辆两侧的相邻车道是否均属于可变道车道，若是，触发获取单元502执行通过摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过短波雷达获取周边车辆的第二运动参数。
第一判断单元503，用于判断当前车辆是否满足低速探测条件。
第一融合单元504，用于在第一判断单元503判定出当前车辆不满足低速探测条件时，基于摄像装置以及短波雷达各自对应的融合权重，对第一运动参数和第二运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速。
第一确定单元505，用于基于周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
第一控制单元506，用于控制当前车辆从当前车道变道至目标车道。
作为一种可选的实施方式，该系统还可以包括：
规划单元，用于在第一确定单元505从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之后，以及在第一控制单元506控制当前车辆从当前车道变道至目标车道之前，根据当前车道与目标车道之间的中线距离以及当前车辆从当前车道变道至目标车道的实际纵向位移，为当前车辆规划预测轨迹；预测轨迹用于规划当前车辆从当前车道变道至目标车道的变道过程中多个时间点对应的预测位置；
第一控制单元506用于控制当前车辆从当前车道变道至目标车道的方式具体为：
第一控制单元506，用于控制当前车辆按照预测轨迹从当前车道变道至目标车道。
更具体的，作为一种可选的实施方式，第一控制单元506，包括：
构建子单元，用于以当前车辆的后轴中心坐标以及当前车辆的航向角作为系统状态量，并以当前车辆的后轴速度以及当前车辆的前轮偏角作为控制量，构建车辆动力学模型；
确定子单元，用于基于车辆动力学模型以及预测轨迹，确定目标函数，目标函数用于引入对前轮偏角的转角控制量，以调整当前车辆的实际轨迹与预测轨迹之间的偏差；
调整子单元，用于利用目标函数求得当前车辆在变道过程中不同时间点对应的转角控制量，并根据不同时间点对应的转角控制量实时调整当前车辆的方向盘转向，以实现当前车辆按照预测轨迹从当前车道变道至目标车道。
可见，实施图5所描述的系统，在当前车辆满足变道触发条件时，若当前车辆不满足低速探测条件，通过将摄像装置以及短波雷达各自对周边车辆探测到的运动参数进行数据融合，能够综合两种传感器的探测数据获得周边车辆的车速以及位置，提高了周边车辆探测的准确度；并且，基于周边车辆的车速以及位置，还能够从两侧相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道以进行变道，提高了变道决策的可行性以及合理性，从而保证当前车辆在变道时与周边车辆保持安全距离，提高车辆变道时的安全性以及驾驶的舒适性，进而改善驾驶员的行车体验。
实施例四
请参阅图6，图6是本发明实施例公开的另一种车辆自动变道系统的结构示意图。其中，图6所示的车辆自动变道系统是由图5所示的车辆自动变道系统进行优化得到的。与图5所示的车辆自动变道系统相比较，图6所示的车辆自动变道系统中，当前车辆还设有超声波雷达，该系统还包括第二融合单元507和第二确定单元508，其中：
获取单元502，还用于在当前车辆满足低速探测条件时，通过超声波雷达获取周边车辆的第三运动参数。
第二融合单元507，用于基于摄像装置、短波雷达以及超声波雷达各自对应的融合权重，对第一运动参数、第二运动参数以及第三运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的第二目标位置以及第二目标车速。
本发明实施例中，第一运动参数包括第一横向车速、第一纵向车速、第一横向位置以及第一纵向位置，第二运动参数包括第二横向车速、第二纵向车速、第二横向位置以及第二纵向位置，第三运动参数包括第三横向车速、第三纵向车速、第三横向位置以及第三纵向位置；周边车辆的第二目标位置包括周边车辆的目标横向位置和目标纵向位置，周边车辆的第二目标车速包括周边车辆的目标横向车速和目标纵向车速；第二融合单元507，包括：
第一融合子单元，用于基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的纵向取值，对第一纵向车速、第二纵向车速以及第三纵向车速进行数据融合，以获得周边车辆的目标纵向车速；
第二融合子单元，用于基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的纵向取值，对第一纵向位置、第二纵向位置以及第三纵向位置进行数据融合，以获得周边车辆的目标纵向位置；
第三融合子单元，用于基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的横向取值，对第一横向车速、第二横向车速以及第三横向车速进行数据融合，以获得周边车辆的目标横向车速；
第四融合子单元，用于基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的横向取值，对第一横向位置、第二横向位置以及第三横向位置进行数据融合，以获得周边车辆的目标横向位置；
其中，第一融合权重为摄像装置对应的融合权重，第二融合权重为短波雷达对应的融合权重，第三融合权重为超声波雷达对应的融合权重；第二融合权重的纵向取值以及第三融合权重的纵向取值均小于第一融合权重的纵向取值，第一融合权重的横向取值小于第二融合权重的横向取值，且第二融合权重的横向取值小于第三融合权重的横向取值。
第二确定单元508，用于基于周边车辆的第二目标位置以及周边车辆的第二目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
可选的，第一控制单元506还用于在第二确定单元508从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之后，控制当前车辆从当前车道变道至目标车道。
本发明实施例中，当前车辆两侧的相邻车道包括左侧相邻车道以及右侧相邻车道；周边车辆包括左侧相邻车道上的左侧车辆以及右侧相邻车道上的右侧车辆；该系统还可以包括：
第一纵向运算单元509，用于在第二确定单元508从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之前，根据左侧车辆的目标纵向车速，求得当前车辆变道至左侧相邻车道的第一纵向空间；
第一横向运算单元510，用于根据左侧车辆的目标横向位置以及左侧车辆的目标横向车速，求得当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一横向空间；
第二纵向运算单元511，用于根据右侧车辆的目标纵向车速，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二纵向空间；
第二横向运算单元512，用于根据右侧车辆的目标横向位置以及右侧车辆的目标横向车速，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二横向空间；
第三判断单元513，用于判断左侧相邻车道是否满足允许当前车辆变道至左侧相邻车道的第一空间条件，以及右侧相邻车道是否满足允许当前车辆变道至右侧相邻车道的第二空间条件；以及，若左侧相邻车道满足第一空间条件，以及右侧相邻车道满足第二空间条件，触发第二确定单元508执行基于周边车辆的第二目标位置以及周边车辆的第二目标车速，从当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道；
其中，第一空间条件包括第一横向空间大于横向安全阈值，且第一纵向空间小于当前车辆与左侧车辆之间的纵向车距；第二空间条件包括第二横向空间大于横向安全阈值，且第二纵向空间小于当前车辆与右侧车辆之间的纵向车距。
进一步的，作为一种可选的实施方式，第一横向运算单元510，包括：
第一运算子单元，用于根据当前车辆的横向加速度和当前车辆与左侧相邻车道的中线之间的第一距离，求得当前车辆变道至左侧相邻车道的第一变道时长；
第二运算子单元，用于基于左侧车辆的目标横向位置、左侧车辆的目标横向车速和第一变道时长，求得左侧车辆在第一变道时长之内与当前车辆之间的第一横向空间；
以及，第二横向运算单元512，包括：
第三运算子单元，用于根据当前车辆的横向加速度和当前车辆与右侧相邻车道的中线之间的第二距离，求得当前车辆变道至右侧相邻车道的第二变道时长；
第四运算子单元，用于基于右侧车辆的目标横向位置、右侧车辆的目标横向车速和第二变道时长，求得右侧车辆在第二变道时长之内与当前车辆之间的第二横向空间。
此外，作为另一种可选的实施方式，该系统还可以包括：
第二控制单元514，用于在左侧相邻车道满足第一空间条件，而右侧相邻车道不满足第二空间条件时，控制当前车辆从当前车道变道至左侧相邻车道；
第三控制单元515，用于在右侧相邻车道满足第二空间条件，而左侧相邻车道不满足第一空间条件时，控制当前车辆从当前车道变道至右侧相邻车道；
第四控制单元516，用于在左侧相邻车道不满足第一空间条件，且右侧相邻车道不满足第二空间条件时，控制当前车辆沿着当前车道继续向前行驶。
已知左侧车辆至少包括左前方车辆，右侧车辆至少包括右前方车辆，可选的，第二确定单元508，包括：
第一计算子单元，用于基于左前方车辆的目标纵向位置、左前方车辆的目标纵向车速、当前车辆的当前位置以及当前车辆的当前车速，计算左侧相邻车道对应的车道变换效益；
第二计算子单元，用于基于右前方车辆的目标纵向位置、右前方车辆的目标纵向车速、当前车辆的当前位置以及当前车辆的当前车速，计算右侧相邻车道对应的车道变换效益；
选取子单元，用于根据左侧相邻车道以及右侧相邻车道各自对应的车道变换效益，从当前车辆两侧的相邻车道中选取车道变换效益最高的车道，以作为满足变道条件的目标车道。
可见，实施图6所描述的系统，在当前车辆不满足低速探测条件时，通过将摄像装置以及短波雷达各自对周边车辆探测到的运动参数进行数据融合，以获得周边车辆的车速以及位置，提高了周边车辆探测的准确度；以及，在当前车辆满足低速探测条件时，能够结合摄像装置、短波雷达以及超声波雷达三者采集到的数据进行数据融合，并提高超声波雷达对应的融合权重的横向取值，从而在低速探测的场景下进一步改善融合后的数据的准确度；此外，通过综合分析横向和纵向两个方向的变道可行性，能够提高变道决策的合理度，保证变道安全；进一步的，在两条相邻车道中至少存在一条车道不满足指定的空间条件时，能够适应性地控制车辆向满足空间条件的车道进行自主变道，或是控制车辆在当前车道上继续行驶，从而保证变道决策的灵活性；再进一步的，还能够从两侧相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道以进行变道，提高了变道决策的可行性以及合理性，从而保证当前车辆在变道时与周边车辆保持安全距离，提高车辆变道时的安全性以及驾驶的舒适性，进而改善驾驶员的行车体验。
实施例五
请参阅图7，图7是本发明实施例公开的又一种车辆自动变道系统的结构示意图。如图7所示，该车辆自动变道系统可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器701；
与存储器701耦合的处理器702；
其中，处理器702调用存储器701中存储的可执行程序代码，执行图1或图2所示的一种车辆自动变道方法。
本发明实施例公开一种车辆，该车辆包括图5或图6任意一种车辆自动变道系统。
本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行图1或图2所示的一种车辆自动变道方法。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种车辆自动变道方法及系统、车辆进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种车辆自动变道方法，其特征在于，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达，所述方法包括：
检测所述当前车辆是否满足变道触发条件，若满足所述变道触发条件，通过所述摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过所述短波雷达获取所述周边车辆的第二运动参数；
判断所述当前车辆是否满足低速探测条件；
若不满足所述低速探测条件，基于所述摄像装置以及所述短波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数和所述第二运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速；
基于所述周边车辆的第一目标位置以及所述周边车辆的第一目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道；
控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在检测到所述当前车辆满足变道触发条件之后，所述方法还包括：
识别所述当前车辆两侧的相邻车道的道路标识；
根据所述当前车辆两侧的相邻车道的道路标识，判断所述当前车辆两侧的相邻车道是否均属于可变道车道；
若所述当前车辆两侧的相邻车道均属于所述可变道车道，执行所述通过所述摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过所述短波雷达获取所述周边车辆的第二运动参数的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前车辆还设有超声波雷达；所述方法还包括：
若所述当前车辆满足所述低速探测条件，通过所述超声波雷达获取所述周边车辆的第三运动参数；
基于所述摄像装置、所述短波雷达以及所述超声波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数、所述第二运动参数以及所述第三运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的第二目标位置以及第二目标车速；
基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一运动参数包括第一横向车速、第一纵向车速、第一横向位置以及第一纵向位置，所述第二运动参数包括第二横向车速、第二纵向车速、第二横向位置以及第二纵向位置，所述第三运动参数包括第三横向车速、第三纵向车速、第三横向位置以及第三纵向位置；所述周边车辆的第二目标位置包括所述周边车辆的目标横向位置和目标纵向位置，所述周边车辆的第二目标车速包括所述周边车辆的目标横向车速和目标纵向车速；
所述基于所述摄像装置、所述短波雷达以及所述超声波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数、所述第二运动参数以及所述第三运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标位置以及目标车速，包括：
基于第一融合权重、第二融合权重以及第三融合权重各自对应的纵向取值，对所述第一纵向车速、所述第二纵向车速以及所述第三纵向车速进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标纵向车速，以及，基于所述第一融合权重、所述第二融合权重以及所述第三融合权重各自对应的纵向取值，对所述第一纵向位置、所述第二纵向位置以及所述第三纵向位置进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标纵向位置；
基于所述第一融合权重、所述第二融合权重以及所述第三融合权重各自对应的横向取值，对所述第一横向车速、所述第二横向车速以及所述第三横向车速进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标横向车速，以及，基于所述第一融合权重、所述第二融合权重以及所述第三融合权重各自对应的横向取值，对所述第一横向位置、所述第二横向位置以及所述第三横向位置进行数据融合，以获得所述周边车辆的目标横向位置；
其中，所述第一融合权重为所述摄像装置对应的融合权重，所述第二融合权重为所述短波雷达对应的融合权重，所述第三融合权重为所述超声波雷达对应的融合权重；所述第二融合权重的纵向取值以及所述第三融合权重的纵向取值均小于所述第一融合权重的纵向取值，所述第一融合权重的横向取值小于所述第二融合权重的横向取值，且所述第二融合权重的横向取值小于所述第三融合权重的横向取值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当前车辆两侧的相邻车道包括左侧相邻车道以及右侧相邻车道；所述周边车辆包括所述左侧相邻车道上的左侧车辆以及所述右侧相邻车道上的右侧车辆；
所述基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之前，所述方法还包括：
根据所述左侧车辆的目标纵向车速，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一纵向空间；以及，根据所述左侧车辆的目标横向位置以及所述左侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一横向空间；
根据所述右侧车辆的目标纵向车速，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二纵向空间；以及，根据所述右侧车辆的目标横向位置以及所述右侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二横向空间；
判断所述左侧相邻车道是否满足允许所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一空间条件，以及所述右侧相邻车道是否满足允许所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二空间条件；
若所述左侧相邻车道满足所述第一空间条件，以及所述右侧相邻车道满足所述第二空间条件，执行所述基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道的步骤；
其中，所述第一空间条件包括所述第一横向空间大于横向安全阈值，且所述第一纵向空间小于所述当前车辆与所述左侧车辆之间的纵向车距；所述第二空间条件包括所述第二横向空间大于所述横向安全阈值，且所述第二纵向空间小于所述当前车辆与所述右侧车辆之间的纵向车距。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述左侧车辆的目标横向位置以及所述左侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一横向空间，包括：
根据所述当前车辆的横向加速度和所述当前车辆与所述左侧相邻车道的中线之间的第一距离，求得所述当前车辆变道至所述左侧相邻车道的第一变道时长；
基于所述左侧车辆的目标横向位置、所述左侧车辆的目标横向车速和所述第一变道时长，求得所述左侧车辆在所述第一变道时长之内与所述当前车辆之间的第一横向空间；
所述根据所述右侧车辆的目标横向位置以及所述右侧车辆的目标横向车速，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二横向空间，包括：
根据所述当前车辆的横向加速度和所述当前车辆与所述右侧相邻车道的中线之间的第二距离，求得所述当前车辆变道至所述右侧相邻车道的第二变道时长；
基于所述右侧车辆的目标横向位置、所述右侧车辆的目标横向车速和所述第二变道时长，求得所述右侧车辆在所述第二变道时长之内与所述当前车辆之间的第二横向空间。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述左侧相邻车道满足所述第一空间条件，而所述右侧相邻车道不满足所述第二空间条件，控制所述当前车辆从所述当前车道变道至所述左侧相邻车道；
若所述右侧相邻车道满足所述第二空间条件，而所述左侧相邻车道不满足所述第一空间条件，控制所述当前车辆从所述当前车道变道至所述右侧相邻车道；
若所述左侧相邻车道不满足所述第一空间条件，且所述右侧相邻车道不满足所述第二空间条件，控制所述当前车辆沿着所述当前车道继续向前行驶。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述左侧车辆包括左前方车辆，所述右侧车辆包括右前方车辆；
所述基于所述周边车辆的第二目标位置以及所述周边车辆的第二目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道，包括：
基于所述左前方车辆的目标纵向位置、所述左前方车辆的目标纵向车速、所述当前车辆的当前位置以及所述当前车辆的当前车速，计算所述左侧相邻车道对应的车道变换效益；
以及，基于所述右前方车辆的目标纵向位置、所述右前方车辆的目标纵向车速、所述当前车辆的当前位置以及所述当前车辆的当前车速，计算所述右侧相邻车道对应的车道变换效益；
根据所述左侧相邻车道以及所述右侧相邻车道各自对应的车道变换效益，从所述当前车辆两侧的相邻车道中选取车道变换效益最高的车道，以作为满足变道条件的目标车道。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道之后，以及所述控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道之前，所述方法还包括：
根据当前车道与所述目标车道之间的中线距离以及所述当前车辆从所述当前车道变道至所述目标车道的实际纵向位移，为所述当前车辆规划预测轨迹；所述预测轨迹用于规划所述当前车辆从所述当前车道变道至所述目标车道的变道过程中多个时间点对应的预测位置；
所述控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道，包括：
控制所述当前车辆按照所述预测轨迹从当前车道变道至所述目标车道。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制所述当前车辆按照所述预测轨迹从当前车道变道至所述目标车道，包括：
以所述当前车辆的后轴中心坐标以及所述当前车辆的航向角作为系统状态量，并以所述当前车辆的后轴速度以及所述当前车辆的前轮偏角作为控制量，构建车辆动力学模型；
基于所述车辆动力学模型以及所述预测轨迹，确定目标函数，所述目标函数用于引入对所述前轮偏角的转角控制量，以调整所述当前车辆的实际轨迹与所述预测轨迹之间的偏差；
利用所述目标函数求得所述当前车辆在所述变道过程中不同时间点对应的转角控制量，并根据所述不同时间点对应的转角控制量实时调整所述当前车辆的方向盘转向，以实现所述当前车辆按照所述预测轨迹从所述当前车道变道至所述目标车道。
11.根据权利要求1～10任一项所述的方法，其特征在于，所述变道触发条件，包括：
所述当前车辆的前方存在行驶于当前车道上的车辆，且所述当前车辆的当前车速小于期望车速。
12.一种车辆自动变道系统，其特征在于，当前车辆设有摄像装置以及短波雷达，所述车辆自动变道系统包括：
检测单元，用于检测所述当前车辆是否满足变道触发条件；
获取单元，用于在所述检测单元检测到所述当前车辆满足所述变道触发条件时，通过所述摄像装置获取周边车辆的第一运动参数，以及通过所述短波雷达获取所述周边车辆的第二运动参数；
第一判断单元，用于判断所述当前车辆是否满足低速探测条件；
第一融合单元，用于在所述第一判断单元判定出所述当前车辆不满足所述低速探测条件时，基于所述摄像装置以及所述短波雷达各自对应的融合权重，对所述第一运动参数和所述第二运动参数进行数据融合，以获得所述周边车辆的第一目标位置以及第一目标车速；
第一确定单元，用于基于所述周边车辆的第一目标位置以及所述第一目标车速，从所述当前车辆两侧的相邻车道中确定出满足变道条件的目标车道；
第一控制单元，用于控制所述当前车辆从当前车道变道至所述目标车道。
13.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求12所述的车辆自动变道系统。
14.一种车辆自动变道系统，其特征在于，所述车辆自动变道系统包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行权利要求1～11任一项所述的一种车辆自动变道方法。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行权利要求1～11任一项所述的一种车辆自动变道方法。
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