CN110614993B - 自动驾驶车辆的换道方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动驾驶车辆的换道方法、系统及车辆。其中，自动驾驶车辆的换道方法，包括：根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，所述多个行驶区域包括前侧区域；获取所述前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离；根据最小速度和最小距离生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道。本发明的自动驾驶车辆的换道方法可以对前方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。

Description

自动驾驶车辆的换道方法、系统及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种自动驾驶车辆的换道方法、系统及车辆。
背景技术
自动驾驶汽车指：通过视觉传感器、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、监控装置和定位系统等设备相互协同合作，实现没有任何人类主动的操作的情况下，自动地操作车辆将驾驶员从繁重的车辆操作中解放出来。它集中运用了计算机、传感器、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，实时规划车辆出行路线并到达预设地点。
自动驾驶车辆在行驶过程中需要换道行驶，相关技术中，根据周围的车辆或者障碍物的速度和距离等信息来判断是否能够换道，然而，有时会出现起初满足换道条件，本车进行换道动作，换道完成很短时间内，由于车辆周围工况变化使车辆又产生换道意图，需要进行重新换道，此时，频繁的换道可能会影响车辆安全。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种自动驾驶车辆的换道方法。该自动驾驶车辆的换道方法可以对前方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自动驾驶车辆的换道方法，包括以下步骤：根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，所述多个行驶区域包括前侧区域；获取所述前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离；根据最小速度和最小距离生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道。
进一步的，所述多个行驶区域还包括侧方区域，所述方法，还包括：获取所述侧方区域的多个物体目标与自动驾驶车辆横向间距和纵向间距；根据最小横向间距和最小纵向间距生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道。
进一步的，所述多个行驶区域还包括后侧区域，所述方法，还包括：获取所述后侧区域的多个物体目标与自动驾驶车辆发生碰撞的危险等级；根据对应于危险等级最高的物体目标判断是否换道。
进一步的，所述危险等级由碰撞时间及碰撞距离确定。
进一步的，所述根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，包括：获取地图信息，从所述地图信息中提取所述道路信息，其中，所述道路信息包括车道线数据；将所述车道线数据映射至车体坐标系中；根据所述自动驾驶车辆在所述车体坐标系中的位置划分所述多个行驶区域。
本发明实施例的自动驾驶车辆的方法，可以对前方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，行驶区域划分中引入当前道路曲率、宽度、车道线的类型等信息，能够实现直道及不同曲率弯道条件下物体目标准确划分，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
本发明的第二个目的在于提出一种自动驾驶车辆的换道系统。该系统可以对前方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自动驾驶车辆的换道系统，包括：划分模块，用于根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，所述多个行驶区域包括前侧区域；目标选择模块，用于获取所述前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离，并根据最小速度和最小距离生成虚拟目标；控制模块，用于根据所述虚拟目标判断是否换道。
进一步的，所述多个行驶区域还包括侧方区域，所述目标选择模块还用于获取所述侧方区域的多个物体目标与自动驾驶车辆横向间距和纵向间距，并根据最小横向间距和最小纵向间距生成虚拟目标。
进一步的，所述多个行驶区域还包括后侧区域，所述目标选择模块还用于获取所述后侧区域的多个物体目标与自动驾驶车辆发生碰撞的危险等级，所述控制模块还用于根据对应于危险等级最高的物体目标判断是否换道。
进一步的，所述划分模块用于获取地图信息，从所述地图信息中提取所述道路信息，其中，所述道路信息包括车道线数据，并将所述车道线数据映射至车体坐标系中，以及根据所述自动驾驶车辆在所述车体坐标系中的位置划分所述多个行驶区域。
所述的自动驾驶车辆的换道系统与上述的自动驾驶车辆的换道方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆，该车辆可以对前方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的自动驾驶车辆的换道系统。
所述的车辆与上述的自动驾驶车辆的换道系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例所述的自动驾驶车辆的换道方法的流程图；
图2为本发明一个实施例所述的自动驾驶车辆的换道方法的行驶区域划分示意图；
图3为本发明一个实施例所述的自动驾驶车辆的换道方法的前侧区域的虚拟目标选择示意图；
图4为本发明一个实施例所述的自动驾驶车辆的换道方法的侧方区域的虚拟目标选择示意图；
图5为本发明一个实施例所述的自动驾驶车辆的换道系统的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的换道方法的流程图。
如图1所示，并结合图2，根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的换道方法，包括如下步骤：
S101：根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，多个行驶区域包括前侧区域。
其中，如图2所示，前侧区域可包括左前方、前方和右前方对应的三个区域，例如称为：左前区域、正前区域和右前区域。
在本发明的其它示例中，如图2所示，多个行驶区域还包括侧方区域和后侧区域，其中，侧方区域包括左侧方和右侧方对应的两个区域，例如称为：左侧区域和右侧区域，后侧区域可包括左后方、后方和右后方对应的三个区域，例如称为：左后区域、正后区域和右后区域。
具体地说，根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，包括：获取地图信息，从所述地图信息中提取所述道路信息，其中，所述道路信息包括车道线数据，将所述车道线数据映射至车体坐标系中，根据所述自动驾驶车辆在所述车体坐标系中的位置划分所述多个行驶区域。
例如：地图信息包括：车道线离散点经纬度(经纬度以地心为原点)、离散点航向角(以正北方向为0°顺时针为证)、车道线类型、车道宽度、车道数量、道路边界等信息，根据车道线数据通过坐标转换至车体坐标系下，提供车辆换道过程中所需的道路车道线信息，并可将探测区域内物体目标信息映射至到不同的行驶区域中。
结合图2所示，过车头、车尾纵轴中心A、B点投影到本车道中心线O1、O2，过投影点作两条垂直于本车道垂线，将车辆当前行驶区域划分为如图2所示的八个不同区域，根据车体坐标系下道路数据与车体坐标系物体目标，横纵向坐标值判断区分物体目标(如其他车辆)所在的行驶区域。
S102：获取前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离。
S103：根据最小速度和最小距离生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道。
如图3所示，以前侧区域的物体目标为例，图3中示出了位于车辆左前区域的物体目标，即：左前区域的物体目标为3个，如物体目标G1、G2和G3，首先提取左前区域的物体目标G1、G2和G3，其次将物体目标G1、G2和G3的速度由小到大排列，获取速度序列Vely_Array1，将物体目标G1、G2和G3的纵向距离由近及远进行排列，获取距离序列Dis_Array1。再次提取Vely_Array1序列中速度最小值，提取Dis_Array1序列中距离最小值，根据速度最小值与距离最小值确定虚拟目标G0。
例如：G1、G2和G3的速度分别为100千米/小时、90千米/小时和95千米/小时，G1、G2和G3与本车(即：自动驾驶车辆G4)之间的纵向距离分别为65米、110米和160米，则虚拟目标G0距离自动驾驶车辆G4之间的距离为65米，虚拟目标速度为90千米/小时。最后，根据虚拟目标G0计算车辆TTC值(TTC即自动驾驶车辆G4与前方车辆碰撞时间，TTC＝相对速度/相对距离；相对速度＝本车速度-前车速度)。
如图4所示，以侧方区域的物体目标为例，则：获取所述侧方区域的多个物体目标与自动驾驶车辆横向间距和纵向间距；根据最小横向间距和最小纵向间距生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道。
如图4所示，以左侧区域中的物理目标G5和G6为例，首先提取左侧区域的物体目标G5和G6，其次将物体目标G5和G6与本车(即：自动驾驶车辆G4)之间的纵向距离由近及远进行排列，获取距离序列Dis_Array2。物体目标与本车(即：自动驾驶车辆G4)之间的横向距离由近及远进行排列，获取距离序列Dis_Array3，然后，提取Dis_Array2中的最小纵向距离，提取Dis_Array3中的最小横向距离，根据最小纵向距离和最小横向距离获取虚拟目标G0。
例如：G5和G6与本车之间的纵向距离分别为2米和3米，G5和G6与本车之间的横向距离分别为2米和1米，则最小横向距离为1米，最小纵向距离为2米，虚拟目标G0与本车之间的最小横向距离为1米，最小纵向距离为2米。其中，在该示例中，纵向距离指与本车的中心点的纵向距离。
以后侧区域的物体目标为例，则获取所述后侧区域的多个物体目标与自动驾驶车辆发生碰撞的危险等级；根据对应于危险等级最高的物体目标判断是否换道。其中，危险等级由碰撞时间及碰撞距离确定。
即：左后(正后/右后)区域物体目标选择，首先提取左后(正后/右后)区域物体目标(简称目标)，其次根据车辆行驶工况危险等级，确定不同目标对本车行驶时的影响严重程度，根据危险等级对目标进行排序。将排序中危险等级最高的目物体作为最终的目标。其中，危险等级由碰撞时间及碰撞距离确定，其中，碰撞时间表示为TTC，即自动驾驶车辆与前方车辆的碰撞时间，TTC＝相对速度/相对距离；相对速度＝后车速度-本车速度。
为提供给驾驶员足够反应时间，TTC推荐值为2.5秒，当TTC小于2.5秒时属于危险工况，大于2.5秒时属安全工况。
当然，还需要考虑辆车之间的距离，例如，后车与本车的车速相差不大，如本车的车速为80千米/小时，后车的车速81千米/小时，两车相距3米，此时，计算的TTC值为10.8，但这种情况仍然非常危险，因此，可以设置一个安全距离，例如6米，则该种情况下，虽然TTC值大于2.5，但是由于距离小于6米，因此，也属于危险工况。
需要说明的是，当后车速度大于本车TTC为正值可能发生碰撞，当后车慢时TTC为负值不会发生碰撞。例如：设定TTC>2.5秒，且相对距离>6米，认为是安全工况，否则属于危险工况。
根据本发明实施例的自动驾驶车辆的方法，可以对前方、侧方、后方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，行驶区域划分中引入当前道路曲率、宽度、车道线的类型等信息，能够实现直道及不同曲率弯道条件下物体目标准确划分，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
图5是根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的换道系统的结构框图。如图5所示，根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的换道系统600，包括：划分模块610、目标选择模块620和控制模块630。
其中，划分模块610用于根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，所述多个行驶区域包括前侧区域。目标选择模块620用于获取所述前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离，并根据最小速度和最小距离生成虚拟目标。控制模块630用于根据所述虚拟目标判断是否换道。
在本发明的一个实施例中，所述多个行驶区域还包括侧方区域，所述目标选择模块620还用于获取所述侧方区域的多个物体目标与自动驾驶车辆横向间距和纵向间距，并根据最小横向间距和最小纵向间距生成虚拟目标。
在本发明的一个实施例中，所述多个行驶区域还包括后侧区域，所述目标选择模块620还用于获取所述后侧区域的多个物体目标与自动驾驶车辆发生碰撞的危险等级，所述控制模块630还用于根据对应于危险等级最高的物体目标判断是否换道。
在本发明的一个实施例中，所述划分模块610用于获取地图信息，从所述地图信息中提取所述道路信息，其中，所述道路信息包括车道线数据，并将所述车道线数据映射至车体坐标系中，以及根据所述自动驾驶车辆在所述车体坐标系中的位置划分所述多个行驶区域。
根据本发明实施例的自动驾驶车辆的系统，可以对前方、侧方、后方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，行驶区域划分中引入当前道路曲率、宽度、车道线的类型等信息，能够实现直道及不同曲率弯道条件下物体目标准确划分，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
需要说明的是，本发明实施例的自动驾驶车辆的换道系统的具体实现方式与本发明实施例的自动驾驶车辆的换道方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，设置有如上述任意一个实施例中的自动驾驶车辆的换道系统。该车辆可以对前方、侧方、后方不同区域物体目标进行分类处理，在前方区域物体目标提取中通过虚拟目标降低本车在行驶过程中换道频率，能够提前预瞄到相邻本车道内速度最慢车辆，减少本车不必要换道动作，行驶区域划分中引入当前道路曲率、宽度、车道线的类型等信息，能够实现直道及不同曲率弯道条件下物体目标准确划分，能够保证自动驾驶车辆在换道行驶过程中目标准确检测，从而提升行车安全。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (8)

1.一种自动驾驶车辆的换道方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，所述多个行驶区域包括前侧区域；
获取所述前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离；
根据最小速度和最小距离生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道；
所述多个行驶区域还包括侧方区域，所述方法，还包括：
获取所述侧方区域的多个物体目标与自动驾驶车辆横向间距和纵向间距；
根据最小横向间距和最小纵向间距生成虚拟目标，以根据所述虚拟目标判断是否换道。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的换道方法，其特征在于，所述多个行驶区域还包括后侧区域，所述方法，还包括：
获取所述后侧区域的多个物体目标与自动驾驶车辆发生碰撞的危险等级；
根据对应于危险等级最高的物体目标判断是否换道。
3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆的换道方法，其特征在于，所述危险等级由碰撞时间及碰撞距离确定。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自动驾驶车辆的换道方法，其特征在于，所述根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，包括：
获取地图信息，从所述地图信息中提取所述道路信息，其中，所述道路信息包括车道线数据；
将所述车道线数据映射至车体坐标系中；
根据所述自动驾驶车辆在所述车体坐标系中的位置划分所述多个行驶区域。
5.一种自动驾驶车辆的换道系统，其特征在于，包括：
划分模块，用于根据道路信息和车辆位置，划分多个行驶区域，其中，所述多个行驶区域包括前侧区域；
目标选择模块，用于获取所述前侧区域的多个物体目标的速度和与自动驾驶车辆的距离，并根据最小速度和最小距离生成虚拟目标；
控制模块，用于根据所述虚拟目标判断是否换道；
所述多个行驶区域还包括侧方区域，所述目标选择模块还用于获取所述侧方区域的多个物体目标与自动驾驶车辆横向间距和纵向间距，并根据最小横向间距和最小纵向间距生成虚拟目标。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆的换道系统，其特征在于，所述多个行驶区域还包括后侧区域，所述目标选择模块还用于获取所述后侧区域的多个物体目标与自动驾驶车辆发生碰撞的危险等级，所述控制模块还用于根据对应于危险等级最高的物体目标判断是否换道。
7.根据权利要求5-6任一项所述的自动驾驶车辆的换道系统，其特征在于，所述划分模块用于获取地图信息，从所述地图信息中提取所述道路信息，其中，所述道路信息包括车道线数据，并将所述车道线数据映射至车体坐标系中，以及根据所述自动驾驶车辆在所述车体坐标系中的位置划分所述多个行驶区域。
8.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求5-7任一项所述的自动驾驶车辆的换道系统。
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