CN112977453A - 用于车辆自动换道设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆自动换道方法，所述方法包括：获取目标车道中的多个区域；根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。本发明还涉及一种车辆自动换道设备、计算机存储介质以及车辆。
Description
技术领域
本发明涉及用于车辆自动换道控制的领域，更具体地，涉及一种用于车辆自动换道设备和方法、计算机存储介质和车辆。
背景技术
现阶段，车辆控制技术正朝着“智能车辆”的方向发展。在普通车辆的基础上增加了越来越多先进的传感器、控制器、执行器等装置，使得车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并且使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。
换道是车辆驾驶过程中常见的操作。目前辅助换道功能是ADAS功能中的一个较常见的功能，但是当前针对辅助换道的研究大多集中在换道轨迹规划方面，但现有的自动换道功能在较复杂场景下成功换道的概率低。
因此，希望一种改进的车辆自动换道方案。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种车辆自动换道方法，所述方法包括：获取目标车道中的多个区域；根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。
作为上述方案的补充或替换，上述方法还可包括：基于所述第一区域的选择，输出与所述第一区域关联的信息，以便进行换道规划和控制。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，与所述第一区域关联的信息包括：本车与所述第一区域中的障碍物的相对距离、换道时间以及平均加/减速度。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，所述多个区域基于车辆传感器输入的目标信号而确定，包括超车换道区域、等待区域以及可直接换道区域。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，所述多个区域的可用性检查结果包括所述多个区域中可以进行换道的区域，所述可以进行换道的区域基于本车和本车周围障碍物的运动信息来确定。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，所述可以进行换道的区域包括两个以上的区域，并且根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域包括：对于所述两个以上的区域中每一个区域，分别计算本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分；以及选择评分最高的区域作为最终换道的目标区域，其中，本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分基于本车换道到该区域的安全性、换道效率以及舒适度来进行计算。
根据本发明的另一个方面，提供了一种车辆自动换道设备，所述设备包括：接收装置，用于接收目标车道中的多个区域；计算装置，用于根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及选择装置，用于根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。
作为上述方案的补充或替换，上述设备还可包括：输出装置，用于基于所述第一区域的选择，输出与所述第一区域关联的信息，以便进行换道规划和控制。
作为上述方案的补充或替换，在上述设备中，与所述第一区域关联的信息包括：本车与所述第一区域中的障碍物的相对距离、换道时间以及平均加/减速度。
作为上述方案的补充或替换，上述设备还可包括：划分装置，用于基于车辆传感器输入的目标信号而划分出所述目标车道中的多个区域，该多个区域包括超车换道区域、等待区域以及可直接换道区域。
作为上述方案的补充或替换，上述设备还可包括：检查装置，用于基于本车和本车周围障碍物的运动信息来检查所述多个区域中可以进行换道的区域。
作为上述方案的补充或替换，在上述设备中，所述可以进行换道的区域包括两个以上的区域，并且所述选择装置配置成：对于所述两个以上的区域中每一个区域，分别计算本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分；以及选择评分最高的区域作为最终换道的目标区域，其中，本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分基于本车换道到该区域的安全性、换道效率以及舒适度来进行计算。
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机存储介质，所述介质包括指令，所述指令在运行时执行如前所述的方法。
根据本发明的又一个方面，提供了一种车辆，其包括如前所述的设备。
与现有技术相比，本发明的实施例的车辆自动换道方案通过计算目标车道中划分的多个区域中每一区域的换道期望点，并基于该换道期望点和对该多个区域的可用性检查结果，来选择最终换道的目标区域（即最优区域）。这样，换道时本车可以表现得更智能化，并且提升了换道成功率和安全性
另外，基于最终选择的目标区域可以计算出最优换道位置，以及到达此位置需要的时间窗口，这样可以更好地让下游模块进行换道规划和控制。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆自动换道方法的流程示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的车辆自动换道设备的结构示意图；以及
图3示出了根据本发明的一个实施例的车辆自动换道的场景图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
虽然将示例性实施例描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应理解，这些示例性过程也可由一个或多个模块来执行。
而且，本发明的控制逻辑可作为可执行程序指令而包含在计算机可读介质上，该可执行程序指令由处理器等实施。计算机可读介质的实例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在连接有网络的计算机系统中，使得例如通过车载远程通信服务或者控制器局域网（CAN）以分布式方式储存并实施计算机可读介质。
除非具体地提到或者从上下文中显而易见，否则如这里使用的，将术语“大约”理解为在本领域中的正常公差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。
应理解，这里所使用的术语“车辆”或者其他类似的术语包括一般的机动车辆，例如乘用车（包括运动型多用途车、公共汽车、卡车等）、各种商用车等等，并包括混合动力汽车、电动车等。混合动力汽车是一种具有两个或更多个功率源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。
在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的各示例性实施例的车辆自动换道的方案。
图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆自动换道方法1000的流程示意图。如图1所示，车辆自动换道方法1000包括如下步骤：
在步骤S110中，获取目标车道中的多个区域；
在步骤S120中，根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及
在步骤S130中，根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。
在本发明的上下文中，术语“目标车道”是指车道准备换道的车道，例如“目标车道”可以是当前行驶车道的相邻车道。
术语“障碍物”是指能迟滞或阻止车辆行动的地形、地物和设施的统称。在一个或多个实施例中，障碍物可以包括车道上行驶或静止的车辆、施工区域等。
术语“换道期望点”是指在进行换道后所期望（最佳）的换道终点位置。换道期望点可以根据某一区域中所包含的障碍物信息来进行计算。例如，参考图3，它示出了根据本发明的一个实施例的车辆自动换道的场景图。如图3所示，本车辆350行驶在车道310上，其后有车辆360。在车道310的相邻车道320上也行驶着两辆车，分别是车辆330和340，其中，车辆330行驶在本车辆350的左前方，而车辆340行驶在本车辆350的左后方。在车道320中划分有多个区域321、322以及323，其中，基于区域322中的障碍物信息（即不存在障碍物），计算出换道期望点P，该换道期望点综合考虑了安全距离（即与前车330以及后车340之间的安全距离）以及换道效率（在保证安全距离的前提下尽可能向前，即尽可能靠近前车330）的因素。
术语“可用性检查结果”是指根据本车换道的安全性条件所计算或确定出本车是否能够在某区域完成换道的结果。“换道的目标区域”是指根据多个区域的可用性检查结果以及换道期望点所选择的最优区域。即，该区域相比于其他区域在舒适性、安全性以及换道效率等方面综合表现更佳。
在上述车辆自动换道方法1000中，从目标车道的多个区域中选择出的“第一区域”是最终换道的目标区域，该第一区域根据目标车道的障碍物运动状况计算得出。基于该选择的换道目标区域，可进一步得出最优换道位置，以及计算出到达此位置所需要的时间。这样，在保证本车的安全性的前提下，进一步提升了其换道的成功率，使得车辆表现得更为“智能”。
尽管图1中未示出，车辆自动换道方法1000还可包括：基于所述第一区域的选择，输出与所述第一区域关联的信息，以便进行换道规划和控制。在一个实施例中，与所述第一区域关联的信息包括本车与所述第一区域中的障碍物的相对距离、换道时间以及平均加/减速度。例如，可基于所选择的区域，确定该区域中的换道期望点（例如，本车左前方20米、或者与障碍物车辆的相对位置，在此不作限定）、到该换道期望点的时间（例如需要1.5秒到达该位置）、加速度（例如需以5m/s2的加速度前进）。
在一个或多个实施例中，所述多个区域基于车辆传感器输入的信号而确定，包括超车换道区域、等待区域以及可直接换道区域。
回到图3，在目标车道320中示出三个区域，分别为超车换道区域321、直接换道区域322以及等待区域323。在这里，“超车换道区域”一般是指与本车350进行加速（超车）以后进行换道相关的区域，“直接换道区域”一般是指与本车350直接换道（无需进行加速或减速）相关的区域，“等待区域”一般是指与本车350进行减速以后进行换道相关的区域。在一个实施例中，该多个区域可基于本车与目标车道中的障碍物的相对位置来进行确定。在另一个实施例中，该多个区域可基于本车的车况信息（例如当前速度、车辆性能等）来进行划分。
在一个实施例中，可以进行换道的区域包括两个以上的区域，并且步骤S130包括：对于所述两个以上的区域中每一个区域，分别计算本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分；以及选择评分最高的区域作为最终换道的目标区域，其中，本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分基于本车换道到该区域的安全性（例如，保证与目标车道的前车、后车之间的安全距离、与当前车道的后车之间的安全距离等）、换道效率（例如换道时间较短）以及舒适度（例如速度波动较小）来进行计算。
上述方法1000充分考虑了车辆周围的障碍物，根据障碍物运动信息计算出换道期望点以及本车到此换道期望点需要的时间窗口。
根据本发明的一个或多个实施例，在车辆换道开始之前和/或整个换道过程中，实时判断换道目标车道的最优区域，并计算出本车应该完成换道的时间窗口，这样可以更好地让下游模块进行换道规划和控制。
例如，在存在换道请求时，若本车当前不能直接开始换道，则会先计算出可以开始换道的位置，以及到达此位置需要的时间；如果当前可以换道，则会根据周围障碍物情况计算出可以进行换道的区域，并从中选取最符合驾驶员预期的区域。在换道过程中此方法也会实时计算换道最佳区域，如果因为车辆周围障碍物原因导致不能换道，此方法会计算本车能否回原车道。
上述方法1000特别适用于无人驾驶的场景。对于无人驾驶系统而言，车辆的转向、车速等更为稳定，因此驾驶操作、车辆的运动轨迹等更为稳定，所计算出的换道期望点也更为精确。
参考图2，图2示出了根据本发明的一个实施例的车辆自动换道设备2000。该设备2000包括：接收装置210、计算装置220以及选择装置230。其中，接收装置210用于接收目标车道中的多个区域；计算装置220用于根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及选择装置230用于根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。
尽管图2中未示出，在一个实施例中，车辆自动换道设备2000还可包括输出装置，该输出装置用于基于所述第一区域的选择，输出与所述第一区域关联的信息，以便进行换道规划和控制。例如，与所述第一区域关联的信息包括：本车与所述第一区域中的障碍物的相对距离、换道时间以及平均加/减速度。
在一个实施例中，车辆自动换道设备2000还包括划分装置，该划分装置用于基于车辆传感器输入的信号而划分出所述目标车道中的多个区域，该多个区域包括超车换道区域、等待区域以及可直接换道区域。当然，本领域技术人员可以理解，划分装置还可基于本车的车况信息（例如当前速度、车辆性能等）来进行划分。本发明对具体的划分方式不作具体的限定。
在一个实施例中，车辆自动换道设备2000还包括检查装置，该检查装置用于基于本车和本车周围障碍物的运动信息来检查所述多个区域中可以进行换道的区域。在一个实施例中，可以进行换道的区域包括两个以上的区域。在该实施例中，选择装置230可配置成：对于所述两个以上的区域中每一个区域，分别计算本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分；以及选择评分最高的区域作为最终换道的目标区域，其中，本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分基于本车换道到该区域的安全性、换道效率以及舒适度来进行计算。
在一个实施例中，车辆自动换道设备2000可包含区域划分模块、区域期望点计算模块、区域可用性检查模块、最优区域选择模块以及区域信息计算模块。区域划分模块根据车辆周围障碍物情况将换道目标车道划分为3个区域。接着，区域期望点计算模块根据此区域包含的障碍物信息计算出每个换道区域的换道期望点，同时区域可用性检查模块根据本车换道的安全性条件计算出本车是否能够在此区域完成换道。若有多个区域均可以完成换道，最优区域模块将根据本车换道到此区域的舒适性、安全性以及效率对不同区域进行评价，并筛选出最优的区域。最终此区域将由区域信息计算模块转化成下游模块可用的信息进行发送。
在上述实施例中，区域划分模块将使用车辆传感器输入的目标信号进行区域划分，主要将目标车道划分为3个区域，一个超车换道区域，一个等待区域，一个可直接换道区域。并将三个区域的障碍物信息发送给区域期望点计算模块，区域期望点计算模块根据不同区域的障碍物信息，计算出如果换道到此区域，最佳的换道终点位置以及车辆换道到此位置需要的时间。同时区域可用性检查模块通过本车和本车周围障碍物运动情况计算出可以进行换道的区域。如果有多个区域都可以满足换道要求，则最优区域选择模块将根据换道不同区域，预计本车的表现对不同区域进行打分，最终得分最高并超过一定阈值的区域会被选取出来，此区域将作为最终换道的目标区域，此区域的信息将被区域信息计算模块转化成下游模块可以使用的信息发送出去。
本领域技术人员容易理解，本发明的一个或多个实施例提供的车辆自动换道方法可通过计算机程序来实现。例如，当存有该计算机程序的计算机存储介质（例如U盘）与计算机相连时，运行该计算机程序即可执行本发明的一个或多个实施例的车辆自动换道方法1000。
另外，本发明的一个或多个实施例的车辆自动换道设备2000可包括在高级驾驶辅助系统ADAS中。该高级驾驶辅助系统ADAS在一个实施例中可安装在车辆内。
“高级驾驶辅助系统”，也称为ADAS或先进驾驶辅助系统。它利用安装在车上的各式各样传感器（例如，毫米波雷达、激光雷达、单\双目摄像头以及卫星导航），在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。在一个实施例中，高级驾驶辅助系统包括导航与实时交通系统TMC、电子警察系统ISA （Intelligent speed adaptation或intelligent speedadvice）、车联网（Vehicular communication systems）、自适应巡航ACC（Adaptive cruisecontrol）、车道偏移报警系统LDWS（ Lane departure warning system）、车道保持系统（Lane keep assistance）、碰撞避免或预碰撞系统（Collision avoidance system或Precrash system）、夜视系统（Night Vision system）、自适应灯光控制（Adaptive lightcontrol）、行人保护系统（Pedestrian protection system）、自动泊车系统（Automaticparking）、交通标志识别（Traffic sign recognition）、盲点探测（ Blind spotdetection） ，驾驶员疲劳探测（Driver drowsiness detection）、下坡控制系统（Hilldescent control）和电动汽车报警（Electric vehicle warning sounds）系统。
综上，根据本发明的一个或多个实施例，在车辆换道前及换道过程中，根据车辆周围障碍物信息对目标车道进行划分，并在可选区域中算出换道成本最低区域(最优区域)。通过实时计算换道最优区域，提高了换道效率、换道成功率以及换道安全性，解决了较复杂场景下车辆换道问题。
尽管以上说明书只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (14)
1.一种车辆自动换道方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标车道中的多个区域；
根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及
根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述第一区域的选择，输出与所述第一区域关联的信息，以便进行换道规划和控制。
3.如权利要求2所述的方法，其中，与所述第一区域关联的信息包括：本车与所述第一区域中的障碍物的相对距离、换道时间以及平均加/减速度。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个区域基于车辆传感器输入的信号而确定，包括超车换道区域、等待区域以及可直接换道区域。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个区域的可用性检查结果包括所述多个区域中可以进行换道的区域，所述可以进行换道的区域基于本车和本车周围障碍物的运动信息来确定。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，所述可以进行换道的区域包括两个以上的区域，并且根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域包括：
对于所述两个以上的区域中每一个区域，分别计算本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分；以及
选择评分最高的区域作为最终换道的目标区域，
其中，本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分基于本车换道到该区域的安全性、换道效率以及舒适度来进行计算。
7.一种车辆自动换道设备，其特征在于，所述设备包括：
接收装置，用于接收目标车道中的多个区域；
计算装置，用于根据所述多个区域中的每一区域所包含的障碍物信息，计算所述每一区域的换道期望点；以及
选择装置，用于根据所述多个区域的可用性检查结果以及所述换道期望点，选择所述多个区域中的第一区域作为最终换道的目标区域。
8.如权利要求7所述的设备，还包括：
输出装置，用于基于所述第一区域的选择，输出与所述第一区域关联的信息，以便进行换道规划和控制。
9.如权利要求8所述的设备，其中，与所述第一区域关联的信息包括：本车与所述第一区域中的障碍物的相对距离、换道时间以及平均加/减速度。
10.如权利要求7所述的设备，还包括：
划分装置，用于基于车辆传感器输入的信号而划分出所述目标车道中的多个区域，该多个区域包括超车换道区域、等待区域以及可直接换道区域。
11.如权利要求7所述的设备，还包括：
检查装置，用于基于本车和本车周围障碍物的运动信息来检查所述多个区域中可以进行换道的区域。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述可以进行换道的区域包括两个以上的区域，并且所述选择装置配置成：对于所述两个以上的区域中每一个区域，分别计算本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分；以及选择评分最高的区域作为最终换道的目标区域，其中，本车到与所述每一个区域对应的换道期望点的评分基于本车换道到该区域的安全性、换道效率以及舒适度来进行计算。
13.一种计算机存储介质，其特征在于，所述介质包括指令，所述指令在运行时执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
14.一种车辆，其包括如权利要求7至12中任一项所述的设备。
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