CN113110486A - 智能网联汽车协作式换道引导方法、系统及可读存储介质 - Google Patents
智能网联汽车协作式换道引导方法、系统及可读存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了智能网联汽车协作式换道引导方法、系统及可读存储介质，方法包括以下步骤：获取换道车周围车辆运动状态数据，并获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。本发明提供的智能网联汽车协作式换道引导方法，规范换道过程中车辆驾驶行为，保证换道安全性与舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆交通控制领域，具体是涉及智能网联汽车协作式换道引导方法、系统及可读存储介质。
背景技术
近年来，随着V2X车联网、边缘计算计算等技术的迅速发展，车车/车路协作式辅助驾驶系统逐渐成为了智能汽车、智慧交通主要研究方向之一。具体而言，协作式换道引导主要通过车车、车路通信，感知周围车辆运动状态消息，并通过持续信息交互与数据处理，辅助有换道意图车辆做出安全换道策略，保证在换道过程中与周围车辆不发生碰撞。
目前比较成熟的换道辅助功能是基于广泛应用的高级驾驶辅助系统(advanceddriving assistance system，ADAS)，该系统基于搭载的摄像头、雷达等检测器实现周围车辆运动态势感知，发出车辆换道安全预警，由于缺乏换道驾驶辅助功能，该系统无法引导驾驶员完成换道工作，且基于视觉的检测器对于超视距场景无法胜任。而基于V2X信息交互的技术手段完全可以解决上述问题。
在换道驾驶辅助方面，现有的基于V2X技术的换道模型需按道路场景区分，主要包括高速与城市道路。对于流量变化大、交叉口进口道的研究相对较少，缺乏抽象的统一模型，此外，缺乏对换道过程中周围其它车辆驾驶安全充分考虑。在换道驾驶辅助引导方面，目前换道引导主要通过向换道车发出换道指令，换道车即执行换道动作，缺乏对换道过程中横纵向速度、加速度的持续引导，从而规范换道驾驶行为，在保证换道安全的基础上提升换道舒适度。
鉴于此，本发明基于V2X通信技术，建立了统一的换道安全模型，考虑了换道过程中周围车辆对换道车的驾驶行为影响，并在此基础上提出了满足换道舒适性的协同换道辅助策略，通过对换道车的速度、加速度引导，保证换道的全称可控性，进一步提升换道安全。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供智能网联汽车协作式换道引导方法、系统及可读存储介质。
第一方面，本发明提供了一种智能网联汽车协作式换道引导方法，包括以下步骤：
获取换道车周围车辆运动状态数据，并获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；
根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；
获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；
根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“获取换道车周围车辆运动状态数据”步骤，具体包括以下步骤：
获取换道前车的第一位置和第一速度信息；
获取换道后车的第二位置和第二速度信息；
获取待超越车的第三位置和第三速度信息；
获取待超越后车的第四位置和第四速度信息；
根据得到的第一位置和第一速度信息、第二位置和第二速度信息、第三位置和第三速度信息及第四位置和第四速度信息，获取换道车周围车辆运动状态数据。
根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“获取换道车与周围车辆的安全纵向距离”步骤，具体包括以下步骤：
获取待超越车和换道车之间的第一安全纵向距离；
获取待超越后车与换道车之间的第二安全纵向距离；
获取换道前车与换道车之间的第三安全纵向距离。
根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体包括如下步骤：
获取待超越车位置和换道车位置的第一距离差，判断第一距离差与第一安全纵向距离的第一比较状态；
获取换道车位置和待超越后车位置的第二距离差，判断第二距离差与第二安全纵向距离的第二比较状态；
获取换道前车位置与换道车位置的第三距离差，判断第三距离差与第三安全纵向距离的第三比较状态；
根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息。
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体包括以下步骤：
当第一比较状态为第一距离差大于第一安全纵向距离，且第二比较状态为第二距离差大于第二安全纵向距离，且第三比较状态为第三距离差大于第三安全纵向距离时，判定换道车的当前换道环境为安全换道环境。
根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述“获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度”步骤，具体包括如下步骤：
当换道车的当前换道环境为安全换道环境时，获取换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度。
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述“根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体还包括以下步骤：
当第一比较状态为第一距离差小于等于第一安全纵向距离，或第二比较状态为第二距离差小于等于第二安全纵向距离，或第三比较状态为第三距离差部小于等于第三安全纵向距离时，判定换道车的当前换道环境为不安全换道环境。
根据第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述“获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度”步骤，具体包括以下步骤：
获取换道前车的实时第一加速度；
获取待超越车的实时第二加速度；
获取换道车与待超越后车的第三加速度关系；
获取目标待超越后车的实时第三加速度；
根据得到的实时第一加速度、实时第二加速度和实时第三加速度，获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度。
第二方面，本发明提供了一种智能网联汽车协作式换道引导系统，包括：
车辆状态获取模块，用于获取换道车周围车辆运动状态数据，并用于获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；
换道环境获取模块，与所述车辆状态获取模块通信连接，用于根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；
加速度关系和瞬时速度获取模块，用于获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；以及，
换道控制模块，与所述换道环境获取模块和所述加速度关系和瞬时速度获取模块通信连接，用于根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的智能网联汽车协作式换道引导方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的智能网联汽车协作式换道引导方法，通过获取换道车周围车辆运动状态数据，并获取换道车与周围车辆的安全纵向距离，再据此获取换道车的换道环境信息，并建立换道车与周围车辆的加速度关系，控制换道车进行换道，以规范换道过程中车辆驾驶行为，保证换道安全性与舒适性。
附图说明
图1是本发明实施例的智能网联汽车协作式换道引导方法的方法流程示意图；
图2是本发明实施例的换道车的换道场景示意图；
图3是本发明实施例的智能网联汽车协作式换道引导方法的另一方法流程示意图；
图4是本发明实施例的智能网联汽车协作式换道引导系统的功能模块框图。
图中，
100、车辆状态获取模块；200、换道环境获取模块；300、加速度关系和瞬时速度获取模块；400、换道控制模块。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，式中描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
参见图1所示，本发明实施例提供一种智能网联汽车协作式换道引导方法，包括以下步骤：
S100、获取换道车周围车辆运动状态数据，并获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；
S200、根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；
S300、获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；
S400、根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。
本发明提供的智能网联汽车协作式换道引导方法，通过获取换道车周围车辆运动状态数据，并获取换道车与周围车辆的安全纵向距离，再据此获取换道车的换道环境信息，并建立换道车与周围车辆的加速度关系，控制换道车进行换道，以规范换道过程中车辆驾驶行为，保证换道安全性与舒适性。
在一实施例中，如图2所示，为换道车的换道场景示意图，换道前车标识为FV，换道后车标识为RV，换道车标识为EV-1，待超越车标识为EV-2，待超越后车标识为EV-3，LA为待超越车道分界线，C为LA和待超越车EV-2的右前方的交点，LC为待超越车道分界线LA和目标车道右侧间距。
在一实施例中，请参考图3，所述“获取换道车周围车辆运动状态数据”步骤，具体包括以下步骤：
S110、获取换道前车FV的第一位置和第一速度信息，所述第一位置标识为xfv(0)；
S120、获取换道后车RV的第二位置和第二速度信息，所述第二位置标识为xrv(0)；
S130、获取待超越车EV-2的第三位置和第三速度信息，所述第三位置标识为xev2(0)；
S140、获取待超越后车EV-3的第四位置和第四速度信息，所述第四位置标识为xev3(0)；
S150、根据得到的第一位置和第一速度信息、第二位置和第二速度信息、第三位置和第三速度信息及第四位置和第四速度信息，获取换道车周围车辆运动状态数据。
如上所述，根据本申请所述第一位置、第二位置、第三位置和第四位置分别为换道车换道开始时，换道前车FV、换道后车RV、待超越车EV-2、待超越后车EV-3处于车道上的初始位置，本申请所述的第一速度信息、第二速度信息、第三速度信息和第四速度信息分别换道车换道开始时，换道前车FV、换道后车RV、待超越车EV-2、待超越后车EV-3处于车道上的初始速度。
在一实施例中，所述“获取换道车与周围车辆的安全纵向距离”步骤，具体包括以下步骤：
获取待超越车EV-2和换道车辆EV-1之间的第一安全纵向距离S(ev，ev2)；
获取待超越后车EV-3与换道车辆EV-1之间的第二安全纵向距离S(ev，ev3)；
获取换道前车FV与换道车辆EV-1之间的第三安全纵向距离S(ev，fv)。
在一实施例中，所述“获取待超越车EV-2和换道车辆EV-1之间的第一安全纵向距离”步骤，具体实现如下：
设换道过程中换道车辆EV-1与换道待超越车EV-2发生碰撞的最小纵向距离即为换道最小安全纵向距离，表示为Ded，满足Ded＝xev2(0)-xev(0)。
待超越车EV-2保持在目标车道行驶，当换道车辆EV-1越过换道车道分界线LA时，易与待超越车EV-2发生角碰或侧向刮擦，换道车辆EV-1的左后角经过换道车道分界线LA并交于C点。当t≤tadj+tc时，换道车辆EV-1完成换道行为进入目标车道，换道车辆EV-1可能与待超越车EV-2可能发生角碰、侧向刮擦或追尾。由于待超越车EV-2横向加速度为0，所以其横向位移不变。考虑到碰撞形式的可能发生情况及定位误差，换道车辆EV-1和待超越车EV-2不发生碰撞的条件为当换道车辆EV-1完成换道时，换道车辆EV-1位于待超越车EV-2前方，满足式：
其中，xev(t)表示t时刻换道车辆EV-1横坐标；Derr表示两车纵向相对距离误差；dtd表示时延存在时，两车在时延内的相对运动距离；Lev表示换道车辆EV-1车身长度，取值为5米；Wec为车身宽度，取值为1.5米；tadj表示换道准备时间，一般情况下取值为0；tc表示进入目标车道过程中，若发生碰撞所经历的时间；tcomp表示EV完成换道所经历的时间，即横向位移所需时间。θ(t)为t时刻换道车辆EV-1行进轨迹切线方向与道路纵向的夹角，满足式：
由于换道车辆EV-1会持续受到换道速度影响，在换道时间固定的情况下，换道车辆EV-1实时横向加速度为aev，y(t)表示如下：
式中，h为车道宽度；tev，y表示从换道开始到换道完成所经历的时间，满足tcomp＝tev，y+tadj。相应的，换道车辆EV-1换道发生的横向位移yev(t)表示为：
从式(3)与式(4)可知，换道车辆EV-1换道过程中加速度变化满足正弦曲线，由0变为正，在换道完成后又变回0。同样的，换道横向速度也满足正弦曲线，由0至正再回到0的过程。在实际过程中，换道横向位移为换道初始时刻换道车辆EV-1与待超越车EV-2之间的横向距离yev(tev，y)，满足以下式(5)：
yev(tev，y)＝yev2(0)-yev(0) 式(5)
根据式(1)，为了求解换道过程中换道车辆EV-1与待超越车EV-2之间的第一安全纵向距离，考虑时延与定位误差，建立两车之间随时间变化的实时纵向距离Sev，ev2(t)：
Sev，ev2(t)＝xev(t)-xev2(t)-Lev-Wevsin(θ(t))-Der-dtd，t∈(tadj，+∞) 式(6)
若满足Sev，ev2(t)＞0，则可以保证换道车辆EV-1换道过程中不与待超越车EV-2发生碰撞。设初始时刻换道车辆EV-1与待超越车EV-2之间纵向距离为Sev，ev2(0)，满足Sev，ev2(0)＝xev(0)-xev2(0)-Lev-Derr-dtd。考虑换道车辆EV-1换道过程中与待超越车EV-2之间的相对距离变化，式(6)变换为换道车辆EV-1与待超越车EV-2之间初始纵向距离Sev，ev2(0)与相对运动过程中纵向距离变化的和，则换道车辆EV-1和目标待超越车EV-2之间的实时纵向距离Sev，ev2(t)为：
求解换道车辆EV-1换道与待超越车EV-2之间的最小安全纵向距离，相当于求解Sev，ev2(0)和求解式(7)后半部分关于换道车辆EV-1和待超越车EV-2相对运动过程中纵向距离变化最大值，换道车辆EV-1换道与待超越车EV-2之间的最小安全纵向距离为S(ev，ev2)：
在一实施例中，所述“获取待超越后车与换道车之间的第二安全纵向距离”步骤，具体实现如下：
与式(1)中关于待超越车EV-2和换道车辆EV-1之间的第一安全纵向距离S(ev，ev2)同理，换道过程中待超越后车EV-3与换道车辆EV-1之间的第二纵向距离Sev，ev3(t)可以表示为：
Sev.ev3(t)＝xev(t)-xev3(t)-Lev-Wevsin(θ(t))-Derr-dtd，t∈(tadj，+∞) 式(9)
待超越后车EV-3与换道车辆EV-1之间的第二安全纵向距离S(ev，ev3)为：
在一实施例中，所述“获取换道前车与换道车之间的第三安全纵向距离”步骤，具体实现如下：
与式(1)中待超越车EV-2和换道车辆EV-1之间的第一安全纵向距离S(ev，ev2)同理，换道过程中换道前车FV与换道车辆EV-1之间的实时第三纵向距离Sev，fv(t)可以表示为：
Sev，fv(t)＝xfv(t)-xev(t)-Lfv+Wevsin(θ(t))-Derr-dtd，t∈(tadj，+∞) 式(11)
换道前车FV与换道车辆EV-1之间的第三安全纵向距离S(ev，fv)为：
在一实施例中，所述“根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体包括如下步骤：
获取待超越车位置和换道车位置的第一距离差，判断第一距离差与第一安全纵向距离的第一比较状态；
获取换道车位置和待超越后车位置的第二距离差，判断第二距离差与第二安全纵向距离的第二比较状态；
获取换道前车位置与换道车位置的第三距离差，判断第三距离差与第三安全纵向距离的第三比较状态；
根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息。
在一实施例中，所述“根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体包括以下步骤：
当第一比较状态为第一距离差大于第一安全纵向距离，且第二比较状态为第二距离差大于第二安全纵向距离，且第三比较状态为第三距离差大于第三安全纵向距离时，判定换道车的当前换道环境为安全换道环境。
在一实施例中，根据式(8)、式(10)、式(12)，当换道车辆EV-1在初始时刻同时满足式(13)所列安全纵向距离条件时，则车辆换道车辆EV-1可被允许换道，用式(13)表示为：
式中xfv(0)、xev(0)、xev2(0)、xev3(0)分别表示换道前车FV、EV、待超越车EV-2、待超越后车EV-3在初始时刻纵向坐标。
在一实施例中，所述“根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体还包括以下步骤：
当第一比较状态为第一距离差小于等于第一安全纵向距离，或第二比较状态为第二距离差小于等于第二安全纵向距离，或第三比较状态为第三距离差部小于等于第三安全纵向距离时，判定换道车的当前换道环境为不安全换道环境。
在一实施例中，所述“获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度”步骤，具体包括如下步骤：
当换道车的当前换道环境为安全换道环境时，获取换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度。
在一实施例中，协同换道引导通过给换道车辆EV-1和待超越车EV-2输出换道建议加速度与速度，保证EV安全顺利的完成换道过程。
换道过程中换道车辆EV-1实时纵向加速度aev，x(t)根据式(14)求解如下：
式中b为线性相关系数行向量，b＝(b11，b12，b13)，且
其中，
分别表示换道车辆EV-1跟随换道前车FV和待超越车EV-2且满足IDM模型的实时纵向加速度，可套用式(19)求解。aev3，x(t)表示待超越后车EV-3的纵向实时加速度。因此行向量各元素分别表示换道车辆EV-1周围车辆对换道车辆EV-1实时加速度的影响系数
换道过程中换道车辆EV-1实时横向加速度aev，y(t)，可结合式(3)和式(15)求解：
换道车辆EV-1的瞬时建议速度vev，x(t)为：
式中，vev，x(0)表示在满足换道安全纵向距离的情况下，换道车辆EV-1开始准备换道的速度，即为换道车的换道初始速度；T表示按V2X消息更新周期离散化换道时间长度，满足T＝tev，y/Δt；Δt表示V2X消息更新周期。
待超越车EV-2的瞬时建议速度vev2，x(t)为：
根据式(19)(20)，求解满足IDM模型的待超越车EV-2加速度
考虑到待超越车EV-2前方无车辆，因此待超越车EV-2期望跟随距离项目为0，式最终表示为：
待超越车EV-2瞬时建议速度vev2，x(t)为：
式中，vev2，x(0)表示在满足换道安全纵向距离的情况下，换道换道车辆EV-1开始准备换道时待超越车EV-2的速度，即为换道车辆EV-1换道时待超越车EV-2的初始速度。
在一实施例中，所述“获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度”步骤，具体包括以下步骤：
获取换道前车FV的实时第一加速度
获取待超越车EV-2的实时第二加速度
获取目标待超越后车EV-3的实时第三加速度aev3，x(t)；
根据得到的实时第一加速度、实时第二加速度和实时第三加速度，获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度。
在一具体实施例中，所述“根据得到的实时第一加速度、实时第二加速度和实时第三加速度，获取换道车与周围车辆的加速度关系”步骤，具体实现为，
由于一般情况下一天内道路交通流变化明显，因此本文采用参数少，且在自由流至拥堵状态条件下可以很好应用的IDM模型来描述EV以及周边车辆跟驰行为。IDM引入EV-1及前后车辆速度差与距离参数来描述换道车辆EV-1在换道过程中的预计加速度变化公式。
式中，
表示满足IDM模型的EV-1最大纵向加速度，一般取值为6.25m/s2；vmax表示道路最大限速，亦为纵向最大速度；vev，x(t)表示EV-1纵向实时速度；ε表示加速度指数，一般取值为4；xfv(t)表示换道过程中被EV-1跟随的前车FV纵向实时坐标；xev(t)表示EV实时横坐标；sdes(ev，fv)表示当前状态下，EV-1换道时期与前车FV的期望纵向距离，公式为：
这里，d为两车静止时安全车距，取1m；vfv(t)为前车实时速度；β为降低换道时横向加速度变化范围提升换道舒适度的比例因子，这里取2。
考虑到根据公式(4)与公式(5)通过偏导数求解换道横向位移时间比较复杂，因此这里根据当前实际调查结果求解换道过程横向位移时间tev，y：当车辆速度保持在14-42km/h时，换道车辆与换道冲突车辆的速度差范围保持在-5-5km/h不变，然而当车辆速度大于42km/h时，换道横向移动时间会持续增长，建立式(15)。
由于换道车辆EV-1在换道过程中会受到周围车辆待超越车EV-2、待超越后车EV-3、换道前车FV的影响。结合式(19)，建立换道车辆EV-1换道过程中实时纵向加速度aev，x(t)与周围车辆加速度线性相关表达式(14)。
aev3，x(t)表示待超越后车EV-3的纵向实时加速度。因此行向量各元素分别表示换道车辆EV-1周围车辆对换道车辆EV-1实时加速度的影响系数。
根据实际经验，换道车辆EV-1车辆尺寸宽度大于半个车道宽度，因此换道横向位移理论距离刚好等于车道宽。分析换道车辆EV-1换道过程：
换道开始前，换道车辆EV-1纵向实时加速度aev，x(t)只受原车道前车换道前车FV影响，此时b11＝1。
换道开始时，换道车辆EV-1纵向实时加速度aev，x(t)受原车道前车换道前车FV影响开始降低，受目标车道待超越车EV-2和待超越后车EV-3影响开始上升。
换道横向位移达到半个车道宽时，换道车辆EV-1纵向实时加速度aev，x(t)受原车道换道前车FV影响降为0，受目标车道待超越车EV-2影响持续上升，受目标车道待超越后车EV-3影响开始下降。
换道完成时，换道车辆EV-1加速度aev，x(t)受待超越车EV-2影响增大为1，受目标车道待超越后车EV-3影响下降为0。
根据以上分析，建立相关系数函数表达式：
b13＝1-b11-b12 式(20)
在一实施例中，根据前文分析，由于在换道过程不同阶段中，待超越后车EV-3和换道后车RV加速度会分别先后受到换道车辆EV-1的影响。因此，分别引入待超越后车EV-3和换道后车RV加速度相关矩阵，获取换道后车RV的加速度arv，x和目标换道后车待超越后车EV-3的加速度aev3，x关系：
式中，
表示待超越后车EV-3跟随待超越车EV-2满足IDM模型的纵向加速度；
表示换道车辆EV-1换道进入目标车道后，待超越后车EV-3跟随换道车辆EV-1满足IDM模型的纵向加速度；
表示在换道车E-1V换道进入目标车道前，换道后车RV跟随换道车辆EV-1满足IDM模型的纵向加速度；
表示在换道车辆EV-1换道进入目标车道后，换道后车RV跟随换道前车FV满足IDM模型的纵向加速度。
其中，
相关性系数c11满足：
相关性系数c21满足：
基于同一发明构思，本发明提供了一种智能网联汽车协作式换道引导系统，包括车辆状态获取模块100、换道环境获取模块200、加速度关系和瞬时速度获取模块300和换道控制模块400，所述车辆状态获取模块100用于获取换道车周围车辆运动状态数据，并用于获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；换道环境获取模块200与所述车辆状态获取模块100通信连接，用于根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；加速度关系和瞬时速度获取模块300用于获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；换道控制模块400，与所述换道环境获取模块200和所述加速度关系和瞬时速度获取模块300通信连接，用于根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。
基于同一发明构思，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的智能网联汽车协作式换道引导方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取换道车周围车辆运动状态数据，并获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；
根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；
获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；
根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。
2.如权利要求1所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在于，所述“获取换道车周围车辆运动状态数据”步骤，具体包括以下步骤：
获取换道前车的第一位置和第一速度信息；
获取换道后车的第二位置和第二速度信息；
获取待超越车的第三位置和第三速度信息；
获取待超越后车的第四位置和第四速度信息；
根据得到的第一位置和第一速度信息、第二位置和第二速度信息、第三位置和第三速度信息及第四位置和第四速度信息，获取换道车周围车辆运动状态数据。
3.如权利要求2所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在于，所述“获取换道车与周围车辆的安全纵向距离”步骤，具体包括以下步骤：
获取待超越车和换道车之间的第一安全纵向距离；
获取待超越后车与换道车之间的第二安全纵向距离；
获取换道前车与换道车之间的第三安全纵向距离。
4.如权利要求3所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在于，所述“根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体包括如下步骤：
获取待超越车位置和换道车位置的第一距离差，判断第一距离差与第一安全纵向距离的第一比较状态；
获取换道车位置和待超越后车位置的第二距离差，判断第二距离差与第二安全纵向距离的第二比较状态；
获取换道前车位置与换道车位置的第三距离差，判断第三距离差与第三安全纵向距离的第三比较状态；
根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息。
5.如权利要求4所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在在于，所述“根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体包括以下步骤：
当第一比较状态为第一距离差大于第一安全纵向距离，且第二比较状态为第二距离差大于第二安全纵向距离，且第三比较状态为第三距离差大于第三安全纵向距离时，判定换道车的当前换道环境为安全换道环境。
6.如权利要求5所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在于，所述“获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度”步骤，具体包括如下步骤：
当换道车的当前换道环境为安全换道环境时，获取换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度。
7.如权利要求4所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在在于，所述“根据第一比较状态、第二比较状态及第三比较状态，获取换道车的换道环境信息”步骤，具体还包括以下步骤：
当第一比较状态为第一距离差小于等于第一安全纵向距离，或第二比较状态为第二距离差小于等于第二安全纵向距离，或第三比较状态为第三距离差部小于等于第三安全纵向距离时，判定换道车的当前换道环境为不安全换道环境。
8.如权利要求1所述的智能网联汽车协作式换道引导方法，其特征在于，所述“获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度”步骤，具体包括以下步骤：
获取换道前车的实时第一加速度；
获取待超越车的实时第二加速度；
获取换道车与待超越后车的第三加速度关系；
获取目标待超越后车的实时第三加速度；
根据得到的实时第一加速度、实时第二加速度和实时第三加速度，获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度。
9.一种智能网联汽车协作式换道引导系统，其特征在于，包括：
车辆状态获取模块，用于获取换道车周围车辆运动状态数据，并用于获取换道车与周围车辆的安全纵向距离；
换道环境获取模块，与所述车辆状态获取模块通信连接，用于根据换道车周围车辆运动状态数据和换道车与周围车辆的安全纵向距离，获取换道车的换道环境信息；
加速度关系和瞬时速度获取模块，用于获取换道车与周围车辆的加速度关系、以及换道车的瞬时建议速度和周围车辆的瞬时建议速度；以及，
换道控制模块，与所述换道环境获取模块和所述加速度关系和瞬时速度获取模块通信连接，用于根据得到的换道环境信息以及换道车与周围车辆的加速度关系、换道车的瞬时建议速度以及周围车辆的瞬时建议速度，控制换道车进行换道。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的智能网联汽车协作式换道引导方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
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Denomination of invention: Collaborative lane changing guidance method, system, and readable storage medium for intelligent connected vehicles Effective date of registration: 20231010 Granted publication date: 20230317 Pledgee: Bank of China Limited Wuhan Economic and Technological Development Zone sub branch Pledgor: ISMARTWAYS (WUHAN) TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980060478 |
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