CN111127908A

CN111127908A - 用于车辆汇流的自动驾驶控制方法

Info

Publication number: CN111127908A
Application number: CN201911391374.XA
Authority: CN
Inventors: 禹尧; 王恬
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明涉及一种用于车辆汇流的自动驾驶控制方法，判断本车在处于汇流区域并且即将通过道路的出口或者入口的情况下，计算本车与其他车辆的相对位置、车速等参数，并计算本车保持当前车速的情况下是否会与其他车辆相撞，并基于计算结果来采取相应的措施，使车辆能够安全地通过该汇流区域。

Description

用于车辆汇流的自动驾驶控制方法

技术领域

本发明属于车辆工程领域，具体涉及一种用于车辆汇流的自动驾驶控制方法。

背景技术

当车辆有并线行为，即行车时从一条车道驶入另一条车道，或者汇流行为，即行车时从一条道路驶入另一条道路时，由于这类行为打破了原本的行车秩序，需要驾驶员之间的容忍与配合，因此很多剐蹭、碰撞事件在汇流、并线时发生。典型的并线及汇流场景包括：车辆从主路进入辅路，或者从辅路进入主路；在高速公路中，车辆从匝道驶入高速公路，或者车辆在上下多车道的高等级公路上行车等。

虽然道路交通安全法及相关法律法规已经明确规定了车辆汇流时的优先通行权(对于道路等级、通行车辆没有明确优先通行权的情况下，车辆应该在汇流时交替通行)，并且在道路建设规划中也会在汇流路段设置匝道、加速车道等，避免过于直接的并线和汇流导致碰撞发生，但是在实际的道路交通之中，汇流路段仍然是交通事故的高发区域，一部分原因是由于驾驶员驾驶行为不当，例如不按道路交通安全法的规定让行而急于并线，另一部分原因也可能是道路本身的设计不合理造成行车环境拥堵、优先通行权不明确，例如未设置汇流车道、出口/入口距离过近，甚至在主、辅路之间存在出口和入口的交汇点等。

自动驾驶技术在系统设计时不仅仅要考虑法律法规和道路条件的限制和要求，更要分析和判断车周环境，不论其他道路使用者有何种的驾驶行为，都要及时、有效的避免剐蹭、碰撞，保障安全。因此，有必要设计一种用于车辆汇流的自动驾驶控制方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案。

一种用于车辆汇流的自动驾驶控制方法，包括以下步骤：

判断本车是否处于汇流区域；如果车辆处于汇流区域，则进入下一步骤，否则保持当前行驶策略；

判断本车是否将从主路驶入辅路，或者将从辅路驶入主路；如果是，则进入下一步骤，否则保持当前行驶策略；

探测本车将要驶入的车道上的车辆，并获取本车及其他车辆的参数；

判断本车是否为本车道的汇流点前的最近车辆；如果是，则进入下一步骤；否则返回上一步骤；

基于所获取的其他车辆的参数，预测其他车辆在下一时刻的速度；

计算本车在保持当前车速的情况下，是否会与其他车辆发生碰撞，如果判断结果为是，则调整车速至安全车速，否则保持当前行驶策略。

根据本发明的一个方面，所述汇流区域的范围设置为以汇流点为中心、沿着车辆通行方向左右15m、前后100m的范围。

根据本发明的一个方面，所述汇流区域的范围设置为以汇流点为中心、沿着车辆通行方向左右各一条车道、前后100m的范围。

根据本发明的一个方面，所述汇流区域的范围设置可以为自动驾驶系统使用的地图中的一个特征区域，用以指示该区域存在特定或高发的某种驾驶行为。

根据本发明的一个方面，所述汇流点根据道路建设的不同，是出口和入口的中点(主路、辅路之间)、入口与主路的交点或者出口与主路的交点。

根据本发明的一个方面，车辆通过以下方式来判断本车是否将从主路驶入辅路，或者将从辅路驶入主路：

-由定位模块输出的车辆在地图中的位置来检测车辆是否处于汇流区域；由本车规划的行驶路径来检测本车是否会经过该汇流点并获取当前车道和经过汇流点后的车道的道路属性；

或者，由图像检测装置检测到道路前方具有入口或出口，并且同时检测到方向盘存在向偏向该入口或出口方向的转角，和/或转向灯处于打开位置。

根据本发明的一个方面，在临近所述汇流点时车辆可以发出“前方车道事故多发”的提示。

根据本发明的一个方面，在临近所述汇流点时车辆可以发出任一声音、灯光、震动的提示。

根据本发明的一个方面，所获取的本车及其他车辆的参数包括本车的速度、本车与其他车辆之间的相对距离等。

根据本发明的一个方面，由所获取的不同时刻的本车及其他车辆的参数，可以计算本车的加速度，其他车辆速度与加速度等。

根据本发明的一个方面，所述计算本车在保持当前车速的情况下，是否会与其他车辆发生碰撞包括对下述情况的计算：

-本车保持当前车速，其他车辆保持当前车速；

-本车保持当前车速，其他车辆减速；

-本车保持当前车速，其他车辆加速。

根据本发明的一个方面，所述调整车速至安全车速包括：当检测到其他车辆减速时，考虑本车的当前车速与当前车道属性(具体地指的是当前车道是否是主路或者其他有优先级的车道属性)以及将要驶入的车道的限速、本车与周围其他车辆的相对距离，在不发生碰撞的情况下使本车先保持车速或加速，在汇流点前减速。

根据本发明的一个方面，所述调整车速至安全车速是降低本车车速至本车能够安全及时地避让其他车辆的速度范围。

根据本发明的一个方面，根据探测及预测结果计算得出的所述本车调整车速至安全车速所需的加/减速度若超过某一阈值，车辆可以同时发出鸣笛、警示灯等提醒。

根据以上技术方案，本发明的自动驾驶方法能够在确定车辆将要经过汇流区域并且即将通过道路的出口或者入口的情况下采取相应的措施，从而使车辆能够安全地通过该汇流区域。

附图说明

图1是本发明的用于车辆汇流的自动驾驶控制方法的一种典型应用场景。

图2是本发明的用于车辆汇流的自动驾驶控制方法的一种特殊应用场景。

图3是本发明的用于图1和图2所示类型的车辆汇流的自动驾驶控制方法的示意性流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

参见图1，以城市快速路为例，该道路包括位于左侧的主路和位于右侧的辅路，并且具有供辅路车辆汇入主路的入口和供主路车辆驶入辅路的出口。在主路的最右侧车道上，车辆A的行驶路径中包含入口，而车辆B即将通过该入口进入主路；车辆C正在从出口驶离主路，并且其所要驶入的辅路车道上具有车辆D。在图1所示的情况下，车辆A与车辆B、车辆C与车辆D存在碰撞的可能。作为一种典型的道路交通状况，在图1中，从入口驶入的车辆在驶入主路后与要从主路驶离的车辆要共享一段道路。

当然，图1中的情况仅仅是示例性的，其示出的是一种典型的道路情况。本发明的解决方案并不仅仅限于图1所示的具体情况，也可以适用于其他具有道路交汇口的情况。例如，参见图2所示，作为一种特殊的道路情况，该道路包括位于左侧的主路和位于右侧的辅路，并且具有供辅路车辆汇入主路的入口和供主路车辆驶入辅路的出口，其中辅路汇入主路的入口与主路驶入辅路的出口的车道有交叉，因而该交叉点发生碰撞的危险极高，并且即使是由主路入辅路的出口车道有道路优先权，辅路车辆的司机因为需要并线进主路而忽视该路权，没有做出让行行为，因此处于该区域的车辆，即使有路权，也需要谨慎驾驶，保证安全车速。

下面结合图3所示的流程图来描述如何避免图1和图2中所示的情况下的碰撞。

在具有自动驾驶功能或者辅助驾驶功能的车辆中，在步骤S0中，车辆进行实时定位与规划决策，即车辆在感知、定位、规划决策等模块都正常工作的行驶中。首先，在步骤S1中判断车辆是否处于汇流区域。作为一种示例性的规划，汇流区域的范围设置为以汇流点为中心、沿主路方向左右15m、前后100m的范围。以图1为例，汇流点是入口与主路的车道中线的交点、出口与辅路的车道中线的交点；以图2为例，汇流点是出口和入口的车道中线的交叉点；前述的汇流区域的范围也可以根据道路实际情况(路面材料与宽度、基础设施、车流量等)设置为其他合适的参数，例如以汇流点为中心左侧10米右侧20米、以汇流点为中心左侧的2条车道右侧的1条车道，前方50米后方150米，前、后方的各一个道路分段的长度等。

步骤S1借助于车上的定位装置进行，根据定位模块输出的车辆在高精度地图或者导航地图中的位置来检测车辆是否处于汇流区域；或者，也可以借助车上的图像检测装置进行，图像检测装置检测到道路前方是否具有入口或者出口来判断车辆是否处于汇流区域。当然，图像检测装置也可以检测道路附近的交通指示标志，从而作为判定是否处于汇流区域的依据之一。

如果在步骤S1中判断车辆处于汇流区域，则进入步骤S2；否则保持当前行驶策略。

在步骤S2中，判断车辆是否将要在有路权的情况下驶过汇流点。以C车为例，在图1所示的情况下，C车将要由主路驶入辅路，当然，由匝道驶出高速公路的情况也与此类似。此时，C车的规划路径中包括该C车与D车所处车道的汇流点并且C车即将经过该汇流点，由于C车是由主路驶出的车辆，在没有特殊标记的路段，C车相对于处于辅路的D车，具备优先通行权。由C车规划的行驶路径来检测C车是否会经过该汇流点；或者，由图像检测装置检测到道路前方具有出口，并且同时车辆的电子控制装置检测到方向盘存在向右的转角和/或右转向灯处于打开位置，则判断车辆将驶入该出口。A车的情况类似，A车相对于要汇入主路的B车，具备优先通行权，在此不再赘述。

如果在步骤S2中判断车辆将要在有路权的情况下驶过汇流点，则进入步骤S3；否则保持当前行驶策略。

在临近所述汇流点时车辆可以发出“前方车道事故多发”的提示；或者在临近所述汇流点时车辆可以发出任一声音、灯光、震动的提示。

可以理解的是，对于车辆的自动驾驶系统设计而言，本车遵循交通法规为首要满足的条件，因此，本发明不再描述该场景下，辅路车辆应给主路让行的决策逻辑。即，位于辅路的车辆减速并保持安全距离是自动驾驶系统的必要行车逻辑。

在步骤S3中，探测本车周围的道路上的其他车辆，并且计算本车与所探测到的车辆的相对位置、车速等参数。步骤S3可以由车辆上的探测装置进行。例如，由车辆上装载的激光雷达进行。

在步骤S3执行完毕之后，进入步骤S4，判断本车是否为本车道的汇流点前的最近车辆。在步骤S4中，筛选所探测到的车辆的信息，提取本车道的最近路径上的车辆和相关车道上将驶过汇流点的最近车辆，并判断本车是否为本车道的汇流点前的最近车辆；相关车道具体而言是指，主路驶入辅路的出口的相关车道是辅路最左侧车道，主路行驶经过汇流点面对辅路汇入车辆的相关车道也是辅路最左侧车道。

如果在步骤S4中判断本车为本车道的汇流点前的最近车辆，则进入步骤S5；否则返回步骤S3。

在步骤S5中，基于所获取的其他车辆的参数，预测其他车辆在下一时刻的速度。在这一情况下，车上的计算单元基于在步骤S3中所获得的本车的速度、其他车辆的车速、本车与其他车辆之间的相对位置等参数进行计算。

具体地，在步骤S5中，所探测到的其他车辆的速度分为三类情况，一类是其他车辆保持当前车速(加速度范围在[-0.5m/s,0.5m/s]范围内)，一类是其他车辆加速(已检测到其他车辆处于加速状态，加速度>0.5m/s)，另一类是其他车辆减速(已检测到其他车辆处于减速状态，减速度>0.5m/s)，由于其他车辆相对于本车不具有优先通行权，因此在可能性的计算中，对三种情况下的车辆的行为预测具有不同的预测值。

具体地，在步骤S5中，对于如图1所示的典型道路情况而言，对于保持当前车速的其他车辆，其下一时刻的速度预测为[0.5v,1.2v]，对于减速的其他车辆，其下一时刻的速度预测为[0.3v,v]，对于加速的其他车辆，其下一时刻的速度预测为[0.5v,1.5v]。

对于图3所示类别的道路设施，由于其出口和入口有交叉，因此其速度预测相对于图1所示的典型道路情况有不同的一套参数。具体地，对于图3所示的情况，在步骤S5中，对于保持当前车速的其他车辆，其下一时刻的速度预测为[0.5v,1.5v]，对于减速的其他车辆，其下一时刻的速度预测为[0.3v,1.2v]，对于加速的其他车辆，其下一时刻的速度预测为[0.5v,2v]。

在步骤S5中，无论是针对图1所示的情况还是针对图2所示的情况，对于发生碰撞的可能性计算都可以基于大数据的机器学习结果。

在步骤S5执行完毕之后，进入步骤S6，判断本车保持当前车速是否存在与其他车辆的碰撞可能性。即，本车保持当前车速是否会与其他车辆的以预测的速度区间内的任一速度行驶，在汇流点发生碰撞的可能性。

具体地，在步骤S6中，在汇流点发生碰撞的可能性的计算为:

其中，S₁表示本车到汇流点的距离，S₂表示其他车辆到汇流点的距离，V_ego表示本车速度，V_{other_min}表示其他车辆的最小速度，V_{other_max}表示其他车辆的最大速度，T_{diff_a}表示其他车辆以最小速度行驶时本车和其他车辆到达汇流点时的时间差，T_{diff_b}表示其他车辆以最大速度行驶时本车和其他车辆到达汇流点时的时间差，T_gate表示预设的时间阈值，P_High表示高碰撞可能性。

即，当本车和其他车辆可能到达汇流点的时间差低于某一阀值，则认为在汇流点存在较高的碰撞可能性。

如果否，则表明本车按照当前车速行驶不会与其他车辆发生碰撞，因此可以保持当前行驶策略继续行驶。

如果在步骤S6的判断结果为是，则进入步骤S7，调整本车车速至安全车速。

作为一种示例性的控制策略，一旦进入步骤S7，则降低本车车速，以使本车能够安全、及时地避让甚至停止，避免剐蹭和碰撞事故的发生。

此外，根据S5中的具体计算结果，在S7中可以对本车的车速进行不同的调整。具体地，无论是由哪一S5中的类别进入S7，在S7中调整车速的过程中，都持续检测其他车辆的车速，并根据其他车辆的速度变化情况来及时调整本车车速。

例如，如果在S6中判断存在发生碰撞的可能性，而其他车辆处于匀速状态，则可以进一步考虑本车的当前车速与当前车道以及将要驶入的道路的限速、本车与周围其他车辆的相对距离等因素，计算本车是否有可能在较低加速的情况下避免与处于匀速状态的其他车辆的碰撞。

同样地，如果在S6中判断存在发生碰撞的可能性，而其他车辆处于减速状态，则采取使本车加速的控制策略更为有利。因为如果其他车辆减速，则表明其他车辆存在避让行为，此时如果本车也减速，反而会增加碰撞可能性，并且降低通行效率。在步骤S7中计算本车在不超过限速的情况下进行适当加速，从而避免碰撞。

具体地，在步骤S7中，当

时，即其他车辆以预测区间的车速到达汇流点所需的时间始终大于本车以当前车速到达汇流点所需的时间时，实施适当的加速行为。

如果在S6中判断存在发生碰撞的可能性，而其他车辆处于加速状态，则本车优选适当减速进行避让，以避免相撞。

对于图2所示的特殊场景，由于出口和入口有交叉，因此在S7中调整车速的过程中，都持续检测其他车辆的车速，并根据其他车辆的速度变化情况来及时调整本车车速，并且在该道路环境下的本车车速的调整优选适当减速进行避让，以保障安全。

作为进一步的改进，当根据探测及预测结果计算得出的所述本车调整车速至安全车速所需的加/减速度超过某一阈值时，本车可以同时发出鸣笛、警示灯等提醒。

参考以上的示意性实施例已经对本发明做出了清楚、完整的说明，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，通过对所公开的技术方案的修改可以设想各种其它的实施例。这些实施例应当被理解成落在本发明的基于权利要求和其任何等同技术方案所确定的范围之内。

Claims

1.一种用于车辆汇流的自动驾驶控制方法，包括以下步骤：

判断本车是否将要在有路权的情况下驶过汇流点；如果是，则进入下一步骤，否则保持当前行驶策略；

2.根据权利要求1所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述汇流区域的范围设置为以汇流点为中心、沿着车辆通行方向左右15m、前后100m的范围。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述汇流区域的范围设置为以汇流点为中心、沿着车辆通行方向左右各一条车道、前后100m的范围。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述汇流区域的范围设置为自动驾驶系统使用的地图中的一个特征区域，用以指示该区域存在特定或高发的某种驾驶行为。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述汇流点是出口和入口的中点、入口与主路的交点或者出口与主路的交点。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的自动驾驶方法，其特征在于，通过以下方式来判断本车是否将要在有路权的情况下驶过汇流点：

7.根据权利要求1-4中任一项所述的自动驾驶方法，其特征在于，所获取的本车及其他车辆的参数包括本车的速度、本车与其他车辆之间的相对距离等。由所获取的不同时刻的本车及其他车辆的参数，计算出本车的加速度，其他车辆速度与加速度等。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述计算本车在保持当前车速的情况下，是否会与其他车辆发生碰撞包括对下述情况的计算：

-本车保持当前车速，其他车辆保持当前车速；

-本车保持当前车速，其他车辆减速；

-本车保持当前车速，其他车辆加速。

9.根据权利要求8所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述调整车速至安全车速包括：当检测到其他车辆减速时，考虑本车的当前车速与当前车道是否是主路或者其他有优先级的车道以及将要驶入的车道的限速、本车与周围其他车辆的相对距离，在不发生碰撞的情况下使本车先保持车速或加速，在汇流点前减速。

10.根据权利要求8所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述调整车速至安全车速是降低本车车速至本车能够安全及时地避让或者停止的速度范围。