CN110979330B - 一种车辆变道控制方法、装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆变道控制方法、装置及车辆。车辆变道控制方法包括：确定车辆的当前行驶状态；获取候选行驶状态；确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本和速度成本；根据交通流密度，确定变道成本所对应的第一权重以及速度成本所对应的第二权重；基于自当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、第一权重、速度成本和第二权重，计算切换成本；从所有切换成本中确定最低切换成本，将最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；设定车辆的下一行驶状态为目标行驶状态。本发明可实现车辆自动或半自动的完成变道，提供更加舒适、高效的行驶体验。

Description

一种车辆变道控制方法、装置及车辆
技术领域
本发明涉及车辆安全及控制技术领域，尤其涉及一种车辆变道控制方法、装置及车辆。
背景技术
随着先进驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistant System，ADAS)在车辆上的搭载应用，其自适应巡航等子功能也获得驾驶员的接受。但是，目前的辅助驾驶技术只能在自车道内保持行驶，无法做到主动变道等动作使得车辆更加高效的到达目的地。为了进一步将驾驶员从现有辅助驾驶无法做到的驾驶职责中解放出来，尤其是在高速公路或者街市道路等相对规则的环境下，实现车辆自动或半自动的完成变道，提供更加舒适、高效的行驶体验。
另一方面，现有车辆上的自动驾驶系统分为感知融合、行为决策、轨迹规划、车辆控制等部分，其中轨迹规划包括全局轨迹规划和局部轨迹规划。在地图和导航的发展下，全局路径规划已经有比较成熟的车辆从驾驶起点到驾驶目的地的道路级的技术方案。对于局部规划，尤其包含没有配备昂贵装置的辅助驾驶车辆，目前仍然没有统一的成熟方案。
现有技术中存在以下不足：只有装配了高精地图定位和激光雷达的自动驾驶车辆，才能实现自动驾驶控制；只能单一策略控制车辆，不能对动态的交通流做出反应；只能被动等待变道空挡；不能满足不同驾驶员对于变道安全的差别。
发明内容
为了进一步将驾驶员从现有辅助驾驶无法做到的驾驶职责中解放出来，尤其是在高速公路或者街市道路等相对规则的环境下，实现车辆自动或半自动的完成变道，提供更加舒适、高效的行驶体验，本发明提供了一种车辆变道控制方法、装置及车辆。
本发明提供的一种车辆变道控制方法，包括：
确定车辆的当前行驶状态；
根据所述当前行驶状态和预设的各行驶状态之间的可切换关系，获取所述车辆可切换的所有行驶状态，将获取的可切换的各行驶状态作为候选行驶状态；
确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本，确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本；
获取交通流密度；
根据所述交通流密度，确定所述变道成本所对应的第一权重以及所述速度成本所对应的第二权重；
基于自所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、变道成本对应的第一权重、速度成本和速度成本对应的第二权重，计算对应各候选行驶状态的切换成本；
从计算得到的所有切换成本中确定最低切换成本，将所述最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；
设定所述车辆的下一行驶状态为所述目标行驶状态。
本发明车辆变道控制方法的进一步改进在于，所述获取交通流密度包括：确定目标车辆；获取所述车辆与所述目标车辆之间的距离差、速度差和加速度差，根据所述距离差、所述速度差和所述加速度差，确定从当前时刻至所述车辆与所述目标车辆相遇时刻的时间间隔；根据所述时间间隔，确定目标车辆权重；根据所述目标车辆权重，确定所述交通流密度。
本发明车辆变道控制方法的进一步改进在于，所述确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本包括：确定所述车辆的当前位置、路径规划车道和路径规划位置；根据所述当前位置、所述路径规划位置、所述路径规划车道、所述当前行驶状态和所述候选行驶状态，确定第一变道子成本；获取所述车辆的上一行驶状态；根据所述当前行驶状态和所述上一行驶状态，确定第二变道子成本；根据所述第一变道子成本和所述第二变道子成本，确定所述变道成本。
本发明车辆变道控制方法的更进一步改进在于，所述根据所述当前位置、所述路径规划位置、所述路径规划车道、所述当前行驶状态和所述候选行驶状态，确定第一变道子成本包括：根据所述当前位置和所述路径规划位置，确定从所述当前位置至所述路径规划位置的路程；根据所述路径规划车道，确定目标车道；根据所述候选行驶状态，确定趋向车道和结果车道，其中，所述车辆的行驶状态包括车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向右变道状态，所述车道保持状态的趋向车道和结果车道均为当前车道，所述准备向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为当前车道，所述准备向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为当前车道，所述向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为左侧车道，所述向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为右侧车道；根据所述目标车道、所述趋向车道、所述结果车道和所述路程，确定所述第一变道子成本。
本发明车辆变道控制方法的更进一步改进在于，所述根据所述当前行驶状态和所述上一行驶状态，确定第二变道子成本包括：判断所述当前行驶状态和所述上一行驶状态是否满足预设条件，所述预设条件包括所述当前行驶状态为保持状态以及所述当前车道为超车道；如果满足预设条件，根据所述交通流密度确定时间阈值，获取所述保持状态的持续时长，根据所述持续时长和所述时间阈值，确定所述第二变道子成本；如果不满足预设条件，设置所述第二变道子成本等于零。
本发明车辆变道控制方法的更进一步改进在于，所述确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本包括：确定停止成本；确定所述车辆的目标车速；分别确定各个车道的车道车速；确定各候选行驶状态对应的趋向车速和结果车速，其中，所述车辆的行驶状态包括车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向右变道状态，所述车道保持状态的趋向车速和结果车速均为当前车道车速，所述准备向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为当前车道车速，所述准备向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车速为当前车道车速，所述向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为左侧车道车速，所述向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车道为右侧车道车速；根据所述趋向车速、所述结果车速、所述目标车速和所述停止成本，确定所述速度成本。
本发明车辆变道控制方法的更进一步改进在于，根据所述交通流密度确定停止成本；所述确定所述车辆的目标车速包括：获取用于选择驾驶模式的模式指令，根据所述交通流密度和所述模式指令，确定压速容忍度；获取当前车道限速和所述车辆的当前设定车速，根据所述当前设定车速、所述当前车道限速和所述压速容忍度，确定所述车辆的目标车速。
本发明车辆变道控制方法的更进一步改进在于，所述分别确定各个车道的车道车速包括：确定同一车道上位于车辆前方的目标前车和位于车辆后方的目标后车；确定所述目标前车的目标车辆权重和所述目标后车的目标车辆权重；获取所述目标前车的车速和所述目标后车的车速；根据所述目标前车的车辆权重、所述目标前车的车速、所述目标后车的车辆权重、所述目标后车的车速，确定车道车速。
本发明车辆变道控制方法的更进一步改进在于，还包括，当所述车辆的当前行驶状态为准备变道状态且所述车辆的下一行驶状态为变道状态时，判断所述车辆是否满足变道安全条件；如果满足变道安全条件，进入所述变道状态，向待驶入车道变道；如果不满足变道安全条件，执行如下调整步骤，并在执行完毕所述调整步骤之后返回执行步骤：判断所述车辆是否满足变道安全条件；
所述调整步骤包括：
判断所述车辆是否满足加速变道条件；
如果满足加速变道条件，判断所述待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当所述待驶入车道上没有所述目标前车时，将所述车辆加速至第一车速，其中，所述第一车速是根据所述当前车道限速和所述车辆的当前设定车速确定的；当所述待驶入车道上有所述目标前车时，将所述车辆减速至第二车速，其中，所述第二车速是根据所述目标前车的车速和第一标定量确定的；
如果不满足加速变道条件，判断所述待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当所述待驶入车道上有所述目标前车时，将所述车辆减速至所述第二车速；当所述待驶入车道上没有所述目标前车时，将所述车辆减速至第三车速，其中，所述第三车速是根据位于车辆后方的目标后车的车速和第二标定量确定的。
此外，本发明还提供一种车辆变道控制装置，用于执行上述方法，装置包括：第一确定模块，用于确定车辆的当前行驶状态；第一获取模块，用于根据所述当前行驶状态和预设的各行驶状态之间的可切换关系，获取所述车辆可切换的所有行驶状态，将获取的可切换的各行驶状态作为候选行驶状态；第二确定模块，用于确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本，确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本；第二获取模块，用于获取交通流密度；第三确定模块，用于根据所述交通流密度，确定所述变道成本所对应的第一权重以及所述速度成本所对应的第二权重；第一计算模块，用于基于自所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、变道成本对应的第一权重、速度成本和速度成本对应的第二权重，计算对应各候选行驶状态的切换成本；第四确定模块，用于从计算得到的所有切换成本中确定最低切换成本，将所述最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；状态设定模块，用于设定所述车辆的下一行驶状态为所述目标行驶状态。
此外，本发明还提供一种车辆，包括上述的车辆变道控制装置。
本发明通过状态转移函数计算当前车辆状态下，分别切换为其他可切换的行驶状态时的切换成本，进入最小切换成本的状态。其具体实现是基于速度成本和变道成本及其权重、变道优先请求、变道安全条件。
本发明提供的一种车辆变道控制方法、装置及车辆，能够识别车道线和前后障碍物或车辆，基于车速成本和变道成本的进行主动变道，尤其适用于高速公路上的自动驾驶，根据具体情况实现保持直行或自动变道。
本发明根据车辆到自身时间对应的权重来计算交通流密度；利用交通流密度动态决定速度、变道成本函数的权重，从而对具体路况进行分析，使车辆控制更加符合路况需要。
本发明在速度成本中，利用交通流密度和驾驶员选择模式调节速度成本中对前车压速的容忍度；利用交通流密度动态调节车辆停止成本；提出了基于上述车辆权重计算各车道车速；由此，更加智能地调节车辆速度、行驶车道，满足驾驶员需求。
本发明在变道成本考虑导航指示路线和长期暂用超车道，由此，能够动态的实现局部路径规划的优化，根据规划路径进行车辆控制，避免偏离规划路径和目的地，提高驾驶高效性。
本发明在准备变道状态，可以主动通过加速或者减速来控制车辆找到变道的“空挡”；可以根据驾驶员选择模式，调节允许变道的“空挡”大小，实现安全、规范变道。
本发明的兼容性高，可以应用在不同硬件的系统或者不同配置的车辆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为自动驾驶系统的信号处理关系图。
图2为本发明实施例1车辆变道控制方法的流程图。
图3为本发明实施例1车辆变道控制方法中车辆的行驶状态之间的可切换关系示意图。
图4为本发明实施例1车辆变道控制方法中主动控制变道空档时的流程图。
图5为第一场景示意图。
图6为第二场景示意图。
图7为第三场景示意图。
图8为第四场景示意图。
图9为本发明实施例2车辆变道控制装置的模块图。
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的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。
结合图1所示，车辆自动驾驶控制技术中，可以通过感知模块(如摄像头、雷达、激光雷达)获取障碍物信息和车道标线信息；可以通过导航和地图定位模块获得全局路径，道路信息和定位信息；可以通过车身模块获得驾驶员请求、设置和车速等信息。可以通过融合模块，对获取的上述信息做融合处理，获得车道线信息、障碍物信息、包含择路信息的全局路径信息和所在车道信息、变道优先请求；可以通过决策和规划模块，对融合模块的信息进行处理，获得方向盘转角请求、加减速请求和转向灯请求。可以通过执行模块，执行上述的请求指令。各个模块之间参数传输方式包括但不限于CAN总线传输方式、以太网传输方式。
为了进一步将驾驶员从现有辅助驾驶无法做到的驾驶职责中解放出来，尤其是在高速公路或者街市道路等相对规则的环境下，实现车辆自动或半自动的完成变道，提供更加舒适、高效的行驶体验，本发明提供了一种车辆变道控制方法、装置及车辆。本发明尤其适用于高速公路上的自动驾驶，根据具体情况实现保持直行或自动变道。
实施例1：
结合图2所示，本发明提供一种车辆变道控制方法，包括：
步骤S101：确定车辆的当前行驶状态；
步骤S102：根据当前行驶状态和预设的各行驶状态之间的可切换关系，获取车辆可切换的所有行驶状态，将获取的可切换的各行驶状态作为候选行驶状态；
步骤S103：确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本，确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本；
步骤S104：获取交通流密度；
步骤S105：根据交通流密度，确定变道成本所对应的第一权重以及速度成本所对应的第二权重；
步骤S106：基于自当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、变道成本对应的第一权重、速度成本和速度成本对应的第二权重，计算对应各候选行驶状态的切换成本；
步骤S107：从计算得到的所有切换成本中确定最低切换成本，将最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；
步骤S108：设定车辆的下一行驶状态为目标行驶状态。
本实施例1中的切换成本，是在考虑某种因素(实际驾驶员在此种状态下会主要考虑的因素)对行为决策所带来的代价，比如，变道后错过目标车道的代价，或者继续被压速的代价，哪种决策的综合成本最低，行为决策越趋于此种决策。
本发明的核心，成本函数，也称代价函数，其本身是一种决策方法，来模拟正常驾驶员做决策时的思考和判断。变道成本就是从变道这样的决策所带来的成本(代价)，去考虑要不要变道，变道成本是不是很大，相对的，速度成本是从被压速不变道所花费的成本(代价)，去考虑继续这样被压速成本是不是很大。
本实施例1中的切换成本，可以体现便利性、优化性；成本越低，便利性、优化性越高；成本越高，便利性、优化性越低。
本实施例1中，行为决策的实现是基于有限状态机，车辆的行驶状态分为以下五种行驶状态，即车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向右变道状态。
具体地，车道保持状态是指，在横向上保持当前车道中心线，在纵向上保持目标车速，或者限速。向左/向右变道状态是指，在横向上向左/向右车道线移动；在纵向上变速至目标车道车速。准备向左/向右变道状态是指，在横向上保持当前车道中心线；在纵向上从位置和速度上与目标车道匹配。
行驶状态之间可按预设的可切换关系进行切换，不同行驶状态可切换的候选行驶状态不同，具体的，根据预设的可切换关系进行确定。如图3所示，本实施例1中，车道保持状态可以切换为车道保持状态、准备向左变道状态或准备向右变道状态；准备向左变道状态可以切换为准备向左变道状态、车道保持状态或向左变道状态；准备向右变道状态可以切换为准备向右变道状态、车道保持状态或向右变道状态；向左变道状态可以切换为向左变道状态或车道保持状态；向右变道状态可以切换为向右变道状态或车道保持状态。根据上述预设的可切换关系，可以推理得知当前行驶状态的候选行驶状态。
本实施例1中，确定当前行驶状态对应的候选行驶状态种类，分别确定由当前行驶状态切换为候选行驶状态时的切换成本，确定最低切换成本，将下一行驶状态设定为最低切换成本对应的可切换行驶状态；当满足切换条件(如安全性)后，可以进行行驶状态切换。
举例来说，假定当前行驶状态为车道保持状态，那么，根据上述预设的可切换关系，车道保持状态对应的可切换的行驶状态(候选行驶状态)包括车道保持状态、准备向左变道状态和准备向右变道状态，确定由车道保持状态切换为车道保持状态时的第一切换成本、由车道保持状态切换为准备向左变道状态时的第二切换成本、由车道保持状态切换为准备向右变道状态时的第三切换成本，将第一切换成本、第二切换成本和第三切换成本进行比较，确定最低切换成本；若最低切换成本为第二切换成本，则将下一行驶状态设定为准备向左变道状态。
本实施例1中，根据变道成本、速度成本、第一权重和第二权重确定切换成本。根据变道成本函数从车道的角度去考虑行为决策的成本，根据速度成本函数，从速度的角度去考虑行为决策的成本。可以根据不同的情景和交通流密度，实时计算变道成本、速度成本、第一权重和第二权重，使切换成本适应于当下具体情况。
本实施例1基于速度成本和变道成本进行主动变道，根据交通流密度确定速度成本和变道成本的权重，更加智能地控制车辆自动或半自动地完成变道，实现更加高效的自动驾驶策略，同时使自动驾驶更加安全，提供更加舒适的行驶体验。
进一步地，步骤S104包括：确定目标车辆；获取车辆与目标车辆之间的距离差、速度差和加速度差，根据距离差、速度差和加速度差，确定从当前时刻至车辆与目标车辆相遇时刻的时间间隔；根据时间间隔，确定目标车辆权重；根据目标车辆权重，确定交通流密度。
本实施例1中，可以预设距离阈值，确定周围车辆与车辆(被控车辆)之间的距离，若距离小于或等于距离阈值，则确定该车为目标车辆。目标车辆包括位于被控车辆前方的目标前车和位于被控车辆后方的目标后车。
可以基于被控车辆的状态和融合后的目标车辆的状态得到距离差Δx、速度差ΔV和加速度差Δa，根据
Figure BDA0002302520070000091
得到从当前时刻至被控车辆与目标车辆碰撞时刻的时间间隔Δt1，目标车辆可以与被控车辆同向行驶。
根据该目标车辆与被控车辆之间的时间间隔Δt1，得到该目标车辆对应的目标车辆权重。本实施例1中，可以预先设定时间间隔与目标车辆权重之间的对应关系，具体对应关系如下表所示，根据时间间隔Δt1所处的数值范围，确定目标车辆权重。
时间间隔Δt1的数值范围与目标车辆权重之间的关系对照表
Δt1的数值范围 目标车辆权重
阈值m2<Δt1<＝阈值m1 权重a1
阈值m3<Δt1<＝阈值m2 权重a2
… …
Δt1<＝阈值mn 权重an
可以根据公式
Figure BDA0002302520070000101
确定交通流密度，其中，Dencityobj表示交通流密度，Wobji表示目标车辆权重。具体的，假定被控车辆的目标车辆包括第一目标车辆A1、第二目标车辆A2和第三目标车辆A3，第一目标车辆A1对应的目标车辆权重为a1，第二目标车辆A1对应的目标车辆权重为a3，第三目标车辆A1对应的目标车辆权重为a2，则确定交通流密度为a1+a3+a2。
本实施例1中，利用分析得到的交通流密度动态确定候选行驶状态对应的第一权重和第二权重；利用交通流密度动态调节第一权重和第二权重，得到更加智能贴合于实际路况的第一权重和第二权重，使车辆控制更加智能、精确。
进一步地，确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本包括：
获取车辆的当前位置、路径规划车道和路径规划位置；
根据当前位置、路径规划位置、路径规划车道、当前行驶状态和候选行驶状态，确定第一变道子成本；
获取车辆的上一行驶状态；
根据当前行驶状态和上一行驶状态，确定第二变道子成本；
根据第一变道子成本和第二变道子成本，确定变道成本。
更进一步地，根据当前位置、路径规划位置、路径规划车道、当前行驶状态和候选行驶状态，确定第一变道子成本包括：根据当前位置和路径规划位置，确定从当前位置至路径规划位置的路程；根据路径规划车道，确定目标车道；根据候选行驶状态，确定趋向车道和结果车道，其中，车辆的行驶状态包括车道保持状态、准备变道状态和变道状态，准备变道状态包括准备向左变道状态和准备向右变道状态，变道状态包括向左变道状态和向右变道状态，车道保持状态的趋向车道和结果车道均为当前车道，准备向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为当前车道，准备向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为当前车道，向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为左侧车道，向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为右侧车道；根据目标车道、趋向车道、结果车道和路程，确定第一变道子成本。
更进一步地，根据当前行驶状态和上一行驶状态，确定第二变道子成本包括：判断当前行驶状态和上一行驶状态是否满足预设条件，预设条件包括当前行驶状态为保持状态，当前车道为超车道；如果满足预设条件，根据交通流密度确定时间阈值，获取保持状态的持续时长，根据持续时长和时间阈值，确定第二变道子成本；如果不满足预设条件，设置第二变道子成本等于零。
变道成本包括两部分，即第一变道子成本和第二变道子成本。
第一变道子成本
Figure BDA0002302520070000111
Δs＝sTarget-s，Δd＝dTarget-dState，Δd为目标车道dTarget与状态车道dState的横向距离差，abs(Δd)为目标车道dTarget与状态车道dState的横向距离差的绝对值；可以通过路径规划确定目标车道dTarget，根据候选行驶状态确定状态车道dState；Δs为被控车辆当前位置s与目标处位置sTarget的纵向距离，目标处位置指基于全局地图导航的最近指示必须路径所在的位置。
当不满足上述预设条件时，第二变道子成本等于0。当满足上述预设条件时，第二变道子成本costL2＝(1-μ)(1-exp(-(Δt2-T)))，Δt2为超车道停留时间，T为超车时间阈值，在超车道停留时间Δt2超过超车时间阈值T时，第二变道子成本随超车道停留时间Δt2的增大而增大；超车时间阈值T由交通流密度动态决定，交通流密度越大，超车时间阈值T越大。
当满足预设条件时，根据第一变道子成本和第二变道子成本得到变道成本
Figure BDA0002302520070000112
其中μ为比例系数，costlane为变道成本。
本实施例1在状态机的五个状态更新变道成本函数。
本实施例1中，可以基于全局地图导航的确定最近指示必须路径所在的位置，即路径规划位置，并确定路径规划车道。
可以根据预设的可切换关系和候选行驶状态，确定趋向车道dIntended和结果车道dFinal；具体地，车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向左变道状态的趋向车道分别为当前车道、左侧车道、右侧车道、左侧车道和右侧车道，车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向左变道状态的结果车速分别为当前车道、当前车道、当前车道、左侧车道和右侧车道。
根据目标车道的位置、趋向车道的位置和结果车道的位置，确定该候选行驶状态对应的距离差Δd＝(dTarget-dIntended)+(dTarget-dFinal)。将距离差Δd代入第一变道子成本的计算公式
Figure BDA0002302520070000113
中，得到第一变道子成本。
本实施例1中，预设条件包括当前行驶状态为保持状态、上一行驶状态为向左变道状态以及当前车道为超车道，当满足上述预设条件时才将第二变道子成本计算为costL2＝(1-μ)(1-exp(-(Δt2-T)))；应用于高速超车过程中，车辆不能长时间停留在最左侧的超车道的场景；由此，车辆在高速上，通过超车道进行超车后，能够智能变道至非超车道，提高了驾驶的安全性。
更进一步地，确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本包括：确定停止成本；确定车辆的目标车速；分别确定各个车道的车道车速；确定各候选行驶状态对应的趋向车速和结果车速，其中，车道保持状态的趋向车速和结果车速均为当前车道车速，准备向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为当前车道车速，准备向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车速为当前车道车速，向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为左侧车道车速，向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车道为右侧车道车速；根据趋向车速、结果车速、目标车速和停止成本，确定速度成本。
更进一步地，根据交通流密度确定停止成本；确定车辆的目标车速包括：获取用于选择驾驶模式的模式指令，根据交通流密度和模式指令，确定压速容忍度；获取当前车道限速和车辆的当前设定车速，根据当前设定车速、当前车道限速和压速容忍度，确定车辆的目标车速。
更进一步地，分别确定各个车道的车道车速包括：确定同一车道上位于车辆前方的目标前车和位于车辆后方的目标后车；确定目标前车的目标车辆权重和目标后车的目标车辆权重；获取目标前车的车速和目标后车的车速；根据目标前车的车辆权重、目标前车的车速、目标后车的车辆权重、目标后车的车速，确定车道车速。
具体的速度成本函数costspeed如下，在超过目标速度上限时为1，在上下限之间时为0，在低于下限时为停止成本StopCost为系数的一次函数式。停止成本StopCost由交通流密度动态决定，交通流密度越大，停止成本越低。
Figure BDA0002302520070000121
目标速度上限TargetSpeedH是取当前车道限速SpeedLimit和当前设定车速SpeedSet的最小值，TargetSpeedH＝min(SpeedLimit,SpeedSet)。
目标速度下限TargetSpeedL是目标速度上限TargetSpeedH减去压速容忍度offset，TargetSpeedL＝TargetSpeedH-Offset。
根据交通状况，动态决定对前车压速的容忍度。压速容忍度offset是根据交通流密度和驾驶员所选模式来共同决定的。交通流密度越大，模式约柔和，压速容忍度越大；相反，交通流密度越小，模式越激进，压速容忍度越小。
交通流密度范围、驾驶员所选模式和压速容忍度之间的关系对照表
交通流密度范围 柔和模式 普通模式 激进模式
阈值b20<交通流密度<＝阈值b10 offset11 offset12 offset13
阈值b30<交通流密度<＝阈值b20 offset21 offset22 offset23
… … … …
交通流密度<＝阈值bk0 offsetk1 offsetk2 offsetk3
本实施例1在状态机的五个状态更新速度成本函数。
本实施例1中，根据交通流密度确定停止成本StopCost，停止成本StopCost由交通流密度动态决定，其中，交通流密度越大，停止成本StopCost越低；本实施例1中将目标速度下限TargetSpeedL作为车辆的目标车速TargetSpeed＝TargetSpeedL＝TargetSpeedH-Offset；根据交通流密度和驾驶员所选模式确定压速容忍度offset。本实施例1中，分别确定各个车道的车道车速，包括当前车道车速和各个旁侧车道的车道车速。具体地，可以根据下式计算每一车道车速：LaneSpeed＝WobjF*VobjF+WobjR*VobjR；其中，LaneSpeed为车道车速，WobjF为目标前车的目标车辆权重，VobjF为目标前车的车速，WobjR为目标后车的目标车辆权重，VobjR为目标后车的车速。
具体地，行驶在三车道高速公路上时，若车辆当前车道为中间车道，则旁侧车道包括左侧车道和右侧车道，需要分别获取三个车道的车道车速。计算当前车道车速时，确定当前车道上位于被控车辆前方的目标前车、位于被控车辆后方的目标后车；获取当前车道上目标前车的目标车辆权重和车速，获取当前车道上目标后车的目标车辆权重和车速，进而确定当前车道车速。计算左侧车道车速时，确定左侧车道上位于车辆前方的目标前车、位于车辆后方的目标后车；获取左侧车道上目标前车的目标车辆权重和车速，获取左侧车道上目标后车的目标车辆权重和车速，进而确定左侧车道车速。同理可以计算右侧车道车速。
根据预设的对应关系和候选行驶状态，确定趋向车速SpeedIntended和结果车速SpeedFinal；具体地，车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向左变道状态的趋向车速SpeedIntended分别为当前车道车速、左侧车道车速、右侧车道车速、左侧车道车速和右侧车道车速，车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向左变道状态的结果车速SpeedFinal分别为当前车道车速、当前车道车速、当前车道车速、左侧车道车速和右侧车道车速。其中，左侧车道是指位于当前车道左侧的车道，右侧车道是指位于当前车道右侧的车道；根据实际情况确定是否存在左侧车道以及左侧车道的各个相关信息，根据实际情况确定是否存在右侧车道以及右侧车道的各个相关信息。
根据趋向车速SpeedIntended、结果车速SpeedFinal、目标车速TargetSpeed和停止成本StopCost，确定速度成本：
Figure BDA0002302520070000141
本实施例1中各状态具体成本函数所参考趋向车道和结果车道见下表：
各状态的具体成本函数所参考趋向车道和结果车道的关系对照表
状态 趋向车道 结果车道 目标车道
车道保持 d d dTarget
准备向左变道 d-1 d dTarget
准备向右变道 d+1 d dTarget
向左变道 d-1 d-1 dTarget
向右变道 d+1 d+1 dTarget
较佳地，本实施例1中，在不具备地图和导航或未开启的情况，可以忽略车道成本，行动仅由速度成本决定，即车辆会优先在较快车道上行驶，其安全性需驾驶员确认。
本实施例1中，切换成本Cost＝Wspeed*Costspeed+Wlane*Costlane，其中，Wspeed是第一权重，Wlane是第二权重。
当车辆当前位置距离目标位置处较远时，纵向距离Δs很大，变道成本*第一权重的数值就会很小，因此此时的切换成本可以忽略变道成本。具体地，进行状态转移计算时，例如，当前车速设置100km/h，限速120km/h，当前道路目标前车车速为80km/h，压速20km/h，交通流密度低，压速容忍度offset为5km/h，左边车道车速为120km/h，右边车道车速为80km/h，且距离下一个导航目标点较远。当前状态为车道保持，候选行驶状态为车道保持状态，准备向左变道状态，和准备向右变道状态。由于距离下一个导航目标点较远，变道成本可忽略。限速SpeedLimit＝120，当前设定车速SpeedSet＝100，压速容忍度offset＝5，则目标车速TargetSpeed＝95；车道保持状态对应的趋向车速SpeedIntended＝100、结果车速SpeedFinal＝100，(TargetSpeed-SpeedIntended)+(TargetSpeed-SpeedFinal)等于-10；准备向左变道状态对应的趋向车速SpeedIntended＝120、结果车速SpeedFinal＝100，(TargetSpeed-SpeedIntended)+(TargetSpeed-SpeedFinal)等于-30；准备向右变道状态对应的趋向车速SpeedIntended＝80、结果车速SpeedFinal＝100，(TargetSpeed-SpeedIntended)+(TargetSpeed-SpeedFinal)等于10；可见，准备向左变道状态具有最小的速度成本，所以，状态切换至准备向左变道状态。在准备向左变道状态，满足安全条件，即可切换为向左变道时，由于向左变道状态比停留在准备变道和返回保持车道具有更小的速度成本，所以，状态切换至向左变道。当在向左变道完成变道时，在当前车道的速度成本最低，所以，状态停留在车道保持状态。
车辆当前位置距目标位置处较近时，纵向距离Δs很小，变道成本*第一权重的数值就会很大，因此此时的切换成本主要考虑变道成本。例如，设置最左侧车道、中间车道和最右侧车道与最左侧车道之间的横向距离差分别为0、1、2，当前状态为车道保持状态，当前车道为中间车道，目标车道为右侧车道，根据Δd＝(dTarget-dIntended)+(dTarget-dFinal)，可知，车道保持状态的Δd＝(2-1)+(2-1)＝2，向左变道状态的Δd＝(2-0)+(2-1)＝3，向右变道状态的Δd＝(2-2)+(2-1)＝1；可见，由当前行驶状态切换为向右变道状态的变道成本最低。
结合图4所示，更进一步地，车辆变道控制方法还包括，当车辆的当前行驶状态为准备变道状态且车辆的下一行驶状态为变道状态时，判断车辆是否满足变道安全条件；
如果满足变道安全条件，进入变道状态，向待驶入车道变道；
如果不满足变道安全条件，执行如下调整步骤，并在执行完毕调整步骤之后返回执行步骤：判断车辆是否满足变道安全条件；
调整步骤包括：
判断车辆是否满足加速变道条件；
如果满足加速变道条件，判断待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当待驶入车道上没有目标前车时，将车辆加速至第一车速，其中，第一车速是根据当前车道限速和车辆的当前设定车速确定的；当待驶入车道上有目标前车时，将车辆减速至第二车速，其中，第二车速是根据目标前车的车速和第一标定量确定的；
如果不满足加速变道条件，判断待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当待驶入车道上有目标前车时，将车辆减速至第二车速；当待驶入车道上没有目标前车时，将车辆减速至第三车速，其中，第三车速是根据位于车辆后方的目标后车的车速和第二标定量确定的。
本实施例1中，变道安全条件为：根据驾驶员设置的模式，基于下表得出前后目标车辆安全时间间隔阈值，在待驶入车道的前后目标车辆与被控车辆的相遇时间都满足大于预设安全时间间隔的条件时，才可由准备变道状态切换至相应变道状态。
模式与前车安全时间间隔、后车安全时间间隔之间的关系对照表
模式 目标前车安全时间间隔 目标后车安全时间间隔
模式1 间隔F1 间隔R1
模式2 间隔F2 间隔R2
… … …
模式n 间隔Fn 间隔Rn
在准备变道状态，车辆在不满足变道安全条件时，结合图4所示，主动控制车速使车辆满足变道安全条件，进入变动状态。具体地，判断是否相应车道的目标前车和目标后车都满足变道安全条件；如果满足，即执行变道；如果不满足，判断是否满足加速变道条件，如果不满足，判断待驶入车道是否有目标前车，在有目标前车时，减速至第二车速，第二车速等于目标前车的速度减第一标定量，其中，第一标定量可以根据实际应用来标定，例如可以将第一标定量设置为5或10，等待满足与前车的安全时间间隔条件后，保持与目标前车相同的车速；如果没有目标前车，则减速至第三车速，第三车速等于目标后车的速度减第二标定量，其中，第二标定量可以根据实际应用来标定，例如可以将第一标定量设置为5或10，使目标后车成为目标前车，进入之前的循环，直到满足安全条件。在满足加速变道条件且有目标前车时，减速至第二车速，进入之前的循环，直到满足安全条件。在满足加速变道且没有目标前车只有目标后车时，加速至第一车速(取设定速度*系数和限速之间的最小值)，等待满足安全条件。其中，加速变道条件为：驾驶员设定开启，且设定速度小于限速，且当前车道没有目标车。
由此，在准备变道状态，本实施例1可以主动通过加速或者减速来控制车辆找到变道的“空挡”；可以根据驾驶员选择模式，调节允许变道的“空挡”大小。
在变道状态，基于车辆急动度最小方法的五次多项式，分别规划车辆的变道初始状态和结束状态的横纵向的位置、速度、加速度
Figure BDA0002302520070000171
得到横纵向对于时间t的路径规划的多项式。叠加车道线多项式，生成轨迹控制点，判定轨迹可执行时，发送给控制器执行。
s(t)＝a0+a1t1+a2t2+a3t3+a4t4+a5t5
Figure BDA0002302520070000172
Figure BDA0002302520070000173
此外，变道状态下还控制转向灯开启。
更进一步地，本实施例1接收到变道优先请求后，根据全局路径规划信息请求变道或者由驾驶员请求变道。在全局路径规划信息请求变道或者驾驶员请求变道时，进入相应准备变道状态，具有高于成本函数的优先级。
本实施例1通过状态转移函数计算当前行驶状态下，分别切换为其他候选行驶状态时的切换成本，进入最小切换成本的状态。其具体实现是基于速度成本和变道成本及其权重、变道优先请求、变道安全条件。
本发明尤其适用于高速公路上的自动驾驶，根据具体情况实现保持直行或自动变道。车辆可以根据目的地自动确定目标处(比如下匝道位置)；当当前车辆位置与目标处的距离较远时，变道成本非常小因而可以忽略，可以仅通过速度成本来考虑行为决策的成本，而速度成本又由交通流密度、限速、设定车速、车道车速等因素影响，因此，参考速度成本的车辆控制，可以使车辆行驶位置、行驶速度适应于当前路况和驾驶需求，提供更加舒适、安全、高效的行车体验。当当前车辆位置与目标处的距离较近时，不能忽略变道成本，变道成本由下匝道处位置、当前位置等因素影响，通过速度成本和变道成本相结合来考虑行为决策的成本，可以避免车辆在下匝道位置处偏离规划行驶位置，避免行驶方向的偏离。此外，通过结合变道成本中的第二变道子成本，还可以避免车辆长时间占用超车道，从而确保行车规范和安全。
结合图5至图8，对本实施例1典型的应用场景进行说明。
当车辆正常行驶时，控制车辆按照限速值和驾驶员设定车速的较小值的目标车速上限TargetSpeedH行驶。第一场景中，在导航给出前方目标点时，由于变向目标车道的成本最低，系统主动控制车辆变向目标车道。第二场景中，在导航给出前方目标点时，及时前方车辆压速，由于向左快速车道变道成本很高，系统控制车辆容忍压速，保持车道，顺利驶入导航给出的目标点。其中，导航给出的目标点，可以包括前方下匝道，走某侧车道进入相应道路等。
当车辆在多车道行驶并且前车压速时，第三场景中，当交通流密度较低时，各状态变道成本相近，对于压速容忍度低，保持当前车道状态的速度成本很高，准备变道的速度成本很低，系统控制车辆主动变道至快速车道；第四场景中，当交通流密度很高时，对于压速容忍度很高，各状态速度成本相近，进入变道状态的变道成本很高，系统控制车辆保持在当前车道。
实施例2：
结合图9所示，本发明实施例2提供了一种车辆变道控制装置10，用于执行上述方法，车辆变道控制装置10包括：第一确定模块11，用于确定车辆的当前行驶状态；第一获取模块12，用于根据当前行驶状态和预设的各行驶状态之间的可切换关系，获取车辆可切换的所有行驶状态，将获取的可切换的各行驶状态作为候选行驶状态；第二确定模块13，用于确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本，确定由当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本；第二获取模块14，用于获取交通流密度；第三确定模块15，用于根据交通流密度，确定变道成本所对应的第一权重以及速度成本所对应的第二权重；计算模块16，用于基于自当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、变道成本对应的第一权重、速度成本和速度成本对应的第二权重，计算对应各候选行驶状态的切换成本；第四确定模块17，用于从计算得到的所有切换成本中确定最低切换成本，将最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；状态设定模块18，用于设定车辆的下一行驶状态为目标行驶状态。
进一步地，第二获取模块14包括：目标车辆确定单元，用于确定目标车辆；时间间隔确定单元，用于获取车辆与目标车辆之间的距离差、速度差和加速度差，根据距离差、速度差和加速度差，确定从当前时刻至车辆与目标车辆相遇时刻的时间间隔；目标车辆权重确定单元，用于根据时间间隔，确定目标车辆权重；交通流密度确定单元，用于根据目标车辆权重，确定交通流密度。
进一步地，第二确定模块13包括：位置确定单元，用于确定车辆的当前位置、路径规划车道和路径规划位置；第一变道子成本确定单元，用于根据当前位置、路径规划位置、路径规划车道、当前行驶状态和候选行驶状态，确定第一变道子成本；上一行驶状态获取单元，用于获取车辆的上一行驶状态；第二变道子成本确定单元，用于根据当前行驶状态和上一行驶状态，确定第二变道子成本；变道成本确定单元，用于根据第一变道子成本和第二变道子成本，确定变道成本。
更进一步地，第一变道子成本确定单元包括：路程确定子单元，用于根据当前位置和路径规划位置，确定从当前位置至路径规划位置的路程；目标车道确定子单元，用于根据路径规划车道，确定目标车道；相关车道确定子单元，用于根据候选行驶状态，确定趋向车道和结果车道，其中，车辆的行驶状态包括车道保持状态、准备变道状态和变道状态，准备变道状态包括准备向左变道状态和准备向右变道状态，变道状态包括向左变道状态和向右变道状态，车道保持状态的趋向车道和结果车道均为当前车道，准备向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为当前车道，准备向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为当前车道，向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为左侧车道，向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为右侧车道；第一变道子成本确定子单元，用于根据目标车道、趋向车道、结果车道和路程，确定第一变道子成本。
更进一步地，第二变道子成本确定单元包括：判断子单元，用于判断当前行驶状态和上一行驶状态是否满足预设条件，预设条件包括当前行驶状态为保持状态以及当前车道为超车道；第二变道子成本确定子单元，用于如果满足预设条件，根据交通流密度确定时间阈值，获取保持状态的持续时长，根据持续时长和时间阈值，确定第二变道子成本，还用于如果不满足预设条件，设置第二变道子成本等于零。
更进一步地，第二确定模块13包括：停止成本确定单元，用于确定停止成本；目标车速确定单元，用于确定车辆的目标车速；车道车速确定单元，用于分别确定各个车道的车道车速；相关车速确定单元，用于确定各候选行驶状态对应的趋向车速和结果车速，车道保持状态的趋向车速和结果车速均为当前车道车速，准备向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为当前车道车速，准备向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车速为当前车道车速，向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为左侧车道车速，向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车道为右侧车道车速；速度成本确定单元，用于根据趋向车速、结果车速、目标车速和停止成本，确定速度成本。
更进一步地，停止成本确定单元用于根据交通流密度确定停止成本；目标车速确定单元包括：压速容忍度确定子单元，用于获取用于选择驾驶模式的模式指令，根据交通流密度和模式指令，确定压速容忍度；目标车速确定子单元，用于获取当前车道限速和车辆的当前设定车速，根据当前设定车速、当前车道限速和压速容忍度，确定车辆的目标车速。
更进一步地，车道车速确定单元包括：同车道车辆确定子单元，用于确定同一车道上位于车辆前方的目标前车和位于车辆后方的目标后车；同车道车辆权重确定子单元，用于确定目标前车的目标车辆权重和目标后车的目标车辆权重；同车道车速获取子单元，用于获取目标前车的车速和目标后车的车速；车道车速确定子单元，用于根据目标前车的车辆权重、目标前车的车速、目标后车的车辆权重、目标后车的车速，确定车道车速。
更进一步地，车辆变道控制装置10还包括变道判断模块，变道判断模块用于：当车辆的当前行驶状态为准备变道状态且车辆的下一行驶状态为变道状态时，判断车辆是否满足变道安全条件；如果满足变道安全条件，进入变道状态，向待驶入车道变道；如果不满足变道安全条件，执行如下调整步骤，并在执行完毕调整步骤之后返回执行步骤：判断车辆是否满足变道安全条件；
调整步骤包括：
判断车辆是否满足加速变道条件；
如果满足加速变道条件，判断待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当待驶入车道上没有目标前车时，将车辆加速至第一车速，其中，第一车速是根据当前车道限速和车辆的当前设定车速确定的；当待驶入车道上有目标前车时，将车辆减速至第二车速，其中，第二车速是根据目标前车的车速和第一标定量确定的；
如果不满足加速变道条件，判断待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当待驶入车道上有目标前车时，将车辆减速至第二车速；当待驶入车道上没有目标前车时，将车辆减速至第三车速，其中，第三车速是根据位于车辆后方的目标后车的车速和第二标定量确定的。
本实施例2提供的车辆变道控制装置10，可兼容多种硬件装置，且能够动态的实现局部路径规划的优化。可以与路径规划单元、导航、速度传感器等装置相匹配；不论车辆自身是否配置有高精地图定位和激光雷达，都可以实现车道保持、变道操作，并提供更安全、舒适、高效的行车体验。
实施例3：
本实施例3提供一种车辆，包括实施例2中提供的车辆变道控制装置。
现有技术中，自动驾驶车辆只能单一策略控制车辆，不能对动态的交通流做出反应，只能被动等待变道“空挡”才能变道，不能满足不同驾驶员对于变道安全的差别。
本发明通过状态转移函数计算当前行驶状态下，分别切换为其他候选行驶状态时的切换成本，进入最小切换成本的状态。其具体实现是基于速度成本和变道成本及其权重、变道优先请求、变道安全条件。
本发明提供的一种车辆变道控制方法、装置及车辆，能够识别车道线和前后障碍物或车辆，基于车速成本和变道成本的进行主动变道，尤其适用于高速公路上的自动驾驶，根据具体情况实现保持直行或自动变道。
本发明根据车辆到自身时间对应的权重来计算交通流密度；利用交通流密度动态决定速度、变道成本函数的权重，从而对具体路况进行分析，使车辆控制更加符合路况需要。
本发明在速度成本中，利用交通流密度和驾驶员选择模式调节速度成本中对前车压速的容忍度；利用交通流密度动态调节车辆停止成本；提出了基于上述车辆权重计算各车道车速；由此，更加智能地调节车辆速度、行驶车道，满足驾驶员需求。
本发明在变道成本考虑导航指示路线和长期暂用超车道，由此，能够动态的实现局部路径规划的优化，根据规划路径进行车辆控制，避免偏离规划路径和目的地，提高驾驶高效性。
本发明在准备变道状态，可以主动通过加速或者减速来控制车辆找到变道的“空挡”；可以根据驾驶员选择模式，调节允许变道的“空挡”大小，实现安全、规范变道。
本发明的兼容性高，可以应用在不同硬件的系统或者不同配置的车辆。
本申请中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是某些实施例还包括没有列出的步骤或模块，或某些实施例还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
以上仅为本发明的较佳实施例，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 (11)

1.一种车辆变道控制方法，其特征在于，包括：
确定车辆的当前行驶状态；
根据所述当前行驶状态和预设的各行驶状态之间的可切换关系，获取所述车辆可切换的所有行驶状态，将获取的可切换的各行驶状态作为候选行驶状态；
确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本，确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本；
获取交通流密度；
根据所述交通流密度，确定所述变道成本所对应的第一权重以及所述速度成本所对应的第二权重；
基于自所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、变道成本对应的第一权重、速度成本和速度成本对应的第二权重，计算对应各候选行驶状态的切换成本；
从计算得到的所有切换成本中确定最低切换成本，将所述最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；
设定所述车辆的下一行驶状态为所述目标行驶状态；
其中，所述确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本包括：
确定停止成本；
确定所述车辆的目标车速；
分别确定各个车道的车道车速；
确定各候选行驶状态对应的趋向车速和结果车速；
根据所述趋向车速、所述结果车速、所述目标车速和所述停止成本，确定所述速度成本。
2.如权利要求1所述的车辆变道控制方法，其特征在于，所述获取交通流密度包括：
确定目标车辆；
获取所述车辆与所述目标车辆之间的距离差、速度差和加速度差，根据所述距离差、所述速度差和所述加速度差，确定从当前时刻至所述车辆与所述目标车辆相遇时刻的时间间隔；
根据所述时间间隔，确定目标车辆权重；
根据所述目标车辆权重，确定所述交通流密度。
3.如权利要求1所述的车辆变道控制方法，其特征在于，所述确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本包括：
确定所述车辆的当前位置、路径规划车道和路径规划位置；
根据所述当前位置、所述路径规划位置、所述路径规划车道、所述当前行驶状态和所述候选行驶状态，确定第一变道子成本；
获取所述车辆的上一行驶状态；
根据所述当前行驶状态和所述上一行驶状态，确定第二变道子成本；
根据所述第一变道子成本和所述第二变道子成本，确定所述变道成本。
4.如权利要求3所述的车辆变道控制方法，其特征在于，所述根据所述当前位置、所述路径规划位置、所述路径规划车道、所述当前行驶状态和所述候选行驶状态，确定第一变道子成本包括：
根据所述当前位置和所述路径规划位置，确定从所述当前位置至所述路径规划位置的路程；
根据所述路径规划车道，确定目标车道；
根据所述候选行驶状态，确定趋向车道和结果车道，其中，所述车辆的行驶状态包括车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向右变道状态，所述车道保持状态的趋向车道和结果车道均为当前车道，所述准备向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为当前车道，所述准备向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为当前车道，所述向左变道状态的趋向车道为左侧车道、结果车道为左侧车道，所述向右变道状态的趋向车道为右侧车道、结果车道为右侧车道；
根据所述目标车道、所述趋向车道、所述结果车道和所述路程，确定所述第一变道子成本。
5.如权利要求4所述的车辆变道控制方法，其特征在于，所述根据所述当前行驶状态和所述上一行驶状态，确定第二变道子成本包括：
判断所述当前行驶状态和所述上一行驶状态是否满足预设条件，所述预设条件包括所述当前行驶状态为保持状态以及所述当前车道为超车道；
如果满足预设条件，根据所述交通流密度确定时间阈值，获取所述保持状态的持续时长，根据所述持续时长和所述时间阈值，确定所述第二变道子成本；
如果不满足预设条件，设置所述第二变道子成本等于零。
6.如权利要求2所述的车辆变道控制方法，其特征在于，所述车辆的行驶状态包括车道保持状态、准备向左变道状态、准备向右变道状态、向左变道状态和向右变道状态，所述车道保持状态的趋向车速和结果车速均为当前车道车速，所述准备向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为当前车道车速，所述准备向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车速为当前车道车速，所述向左变道状态的趋向车速为左侧车道车速、结果车速为左侧车道车速，所述向右变道状态的趋向车速为右侧车道车速、结果车道为右侧车道车速。
7.如权利要求6所述的车辆变道控制方法，其特征在于，根据所述交通流密度确定停止成本；
所述确定所述车辆的目标车速包括：获取用于选择驾驶模式的模式指令，根据所述交通流密度和所述模式指令，确定压速容忍度；
获取当前车道限速和所述车辆的当前设定车速，根据所述当前设定车速、所述当前车道限速和所述压速容忍度，确定所述车辆的目标车速。
8.如权利要求7所述的车辆变道控制方法，其特征在于，所述分别确定各个车道的车道车速包括：
确定同一车道上位于车辆前方的目标前车和位于车辆后方的目标后车；
确定所述目标前车的目标车辆权重和所述目标后车的目标车辆权重；
获取所述目标前车的车速和所述目标后车的车速；
根据所述目标前车的车辆权重、所述目标前车的车速、所述目标后车的车辆权重、所述目标后车的车速，确定车道车速。
9.如权利要求8所述的车辆变道控制方法，其特征在于，还包括，
当所述车辆的当前行驶状态为准备变道状态且所述车辆的下一行驶状态为变道状态时，判断所述车辆是否满足变道安全条件；
如果满足变道安全条件，进入所述变道状态，向待驶入车道变道；
如果不满足变道安全条件，执行如下调整步骤，并在执行完毕所述调整步骤之后返回执行步骤：判断所述车辆是否满足变道安全条件；
所述调整步骤包括：
判断所述车辆是否满足加速变道条件；
如果满足加速变道条件，判断所述待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当所述待驶入车道上没有所述目标前车时，将所述车辆加速至第一车速，其中，所述第一车速是根据所述当前车道限速和所述车辆的当前设定车速确定的；当所述待驶入车道上有所述目标前车时，将所述车辆减速至第二车速，其中，所述第二车速是根据所述目标前车的车速和第一标定量确定的；
如果不满足加速变道条件，判断所述待驶入车道上是否有位于车辆前方的目标前车；当所述待驶入车道上有所述目标前车时，将所述车辆减速至所述第二车速；当所述待驶入车道上没有所述目标前车时，将所述车辆减速至第三车速，其中，所述第三车速是根据位于车辆后方的目标后车的车速和第二标定量确定的。
10.一种车辆变道控制装置，用于执行如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定车辆的当前行驶状态；
第一获取模块，用于根据所述当前行驶状态和预设的各行驶状态之间的可切换关系，获取所述车辆可切换的所有行驶状态，将获取的可切换的各行驶状态作为候选行驶状态；
第二确定模块，用于确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本，确定由所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的速度成本；
第二获取模块，用于获取交通流密度；
第三确定模块，用于根据所述交通流密度，确定所述变道成本所对应的第一权重以及所述速度成本所对应的第二权重；
第一计算模块，用于基于自所述当前行驶状态切换至各候选行驶状态的变道成本、变道成本对应的第一权重、速度成本和速度成本对应的第二权重，计算对应各候选行驶状态的切换成本；
第四确定模块，用于从计算得到的所有切换成本中确定最低切换成本，将所述最低切换成本对应的候选行驶状态作为目标行驶状态；
状态设定模块，用于设定所述车辆的下一行驶状态为所述目标行驶状态。
11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求10所述的车辆变道控制装置。
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