CN113232655A - 紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，具体地，预设至少三种可能会导致本车发生换道行为的被动紧急场景，并利用本车与其他车辆的行驶信息实时判定处于何种被动场景，然后针对所处的紧急场景，根据碰撞风险评估模型、与本车相关的周边其他车辆相对于本车的距离，尤其是结合了换道行为本身附加的风险系数，分别得到保持车道行驶方案以及变换车道行驶方案的预估风险值，再由优先级以及风险对比机制决策最终的驾驶行为。本发明对于被动场景下自动驾驶车辆是采用相对安全的车道保持行驶模式还是选择存在相对风险的车道变换行驶模式提供了可靠的决策依据，因而可以降低交通事故的发生概率。

Description

紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法。

背景技术

随着自动驾驶技术的快速发展，人们对自动驾驶汽车功能和安全性的要求越来越高，自动驾驶汽车的运行环境也从实验跑道扩展到高速和城市复杂道路。现阶段车辆上布置的传感器种类丰富，无人驾驶系统能够检测到四周环境的很多信息，这也为车辆实现自动驾驶带来可能。

处于安全考虑，车辆在自动行驶过程中应该尽量保持在同一车道的道路中间，这是因为变道的危险性远远大于车道保持的危险性，但是在真实驾驶环境中，变道操作又是不能避免的，因此如何实现安全变道对于自动驾驶汽车是一项较为重大技术挑战。

当自动驾驶汽车前方无障碍物时，其是处于车道保持模式；当自动驾驶汽车正前方有障碍物(例如前车)时，一般是先建立行车安全距离模型，再利用与前车的车距和车速来计算安全距离和时距，但是，当前后方车辆或者侧方车辆(本发明称为其他车辆)没有按照安全行驶规范驾驶汽车时，例如位于本车后方的其他车辆猛然加速、或者位于本车侧方的其他车辆突然变道至本车行驶车道等被动场景，即使自动驾驶汽车遵守交通规则操作，但仍是处于危险之中。

现有技术相关的研究是通过转向变道来规避前方障碍物，具体来说，首先判断当前车道的前方有无障碍物，若没有则进行转向变道；若一侧有障碍物，则朝着没有障碍物的一侧车道转向；若两侧均没有障碍物，再预估两侧车道的危险程度，根据危险程度来决定是否换道。

可见，现有技术方案是针对车辆前方存在障碍物时的换道决策设计，依然属于一种主动的变道行为，并不适用诸如前文提及的后方、侧方车辆行驶不规范、或者有车辆逆行等被动行驶场景。换言之，现有技术并没有解决在类似上述被动行驶场景下，自动驾驶汽车如何被迫地自主躲避未发生的危险情况。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在提供一种紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，以降低因其他车辆失误导致的被动事故的发生概率。

本发明采用的技术方案如下：

一种紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，其中包括：

获取本车与其他车辆的距离参数和车速参数，以及其他车辆的行驶状态；

根据所述距离参数、所述车速参数以及所述行驶状态，确定是否处于预设的紧急场景；其中，所述紧急场景包括：同车道其他车辆逆行、侧方其他车辆强行变道至本车道、同车道后方其他车辆追尾；

若确定处于任一种所述紧急场景，则利用预先构建的自动驾驶安全行车距离模型，并根据本车与目标风险车辆的距离、本车与同车道及相邻车道的其他车辆的距离以及预设的变换车道风险系数，求取对应于保持车道行驶模式的第一风险预估值以及对应于变换车道行驶模式的第二风险预估值；

将所述第一风险预估值与所述第二风险预估值进行比较，选取其中预估风险值最小的行驶模式进行自动驾驶控制。

在其中至少一种可能的实现方式中，确定是否处于同车道其他车辆逆行场景的方式包括：

选取两个时间点，并获取对应所述两个时间点的本车与同车道前方其他车辆的两个距离值；

根据所述两个时间点、所述两个距离值以及本车的当前车速，确定同车道的前方其他车辆是否为逆行的目标风险车辆。

在其中至少一种可能的实现方式中，确定是否处于侧方其他车辆强行变道至本车道场景的方式包括：

检测相邻车道与本车距离最近的其他车辆的转向灯状态，和/或检测相邻车道与本车距离最近的其他车辆的行驶方向；

根据所述转向灯状态和/或所述行驶方向，确定与本车距离最近的其他车辆是否为存在强行变道行为的目标风险车辆。

在其中至少一种可能的实现方式中，判断相邻车道的其他车辆是否为与本车距离最近的其他车辆的方式包括：比较本车的车头与相邻车道的其他车辆的车头的间距。

在其中至少一种可能的实现方式中，确定是否处于同车道后方其他车辆追尾场景的方式包括：

持续检测同车道后方其他车辆的车速、与本车的距离，并结合本车的当前车速，计算本车与同车道后方其他车辆的相对距离变化关系；

根据所述相对距离变化关系确定同车道的后方其他车辆是否为存在追尾风险的目标风险车辆。

本发明的构思在于，预设了至少三种可能会导致本车发生换道行为的被动紧急场景，并利用本车与其他车辆的行驶信息实时判定处于何种被动场景，然后针对所处的紧急场景，根据碰撞风险评估模型、与本车相关的周边其他车辆相对于本车的距离，尤其是结合了换道行为本身附加的风险系数，分别得到保持车道行驶方案以及变换车道行驶方案的预估风险值，再根据优先级以及风险对比机制决策最终的驾驶行为。本发明对于被动场景下自动驾驶车辆是采用相对安全的车道保持行驶模式还是选择存在相对风险的车道变换行驶模式提供了可靠的决策依据，因而能够不依赖传统认为的保持车道优于变换车道的安全原则，自主且智能地作出更优的驾驶控制决策，以降低交通事故的发生概率。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法的实施例，具体来说，如图1所示，可以包括如下：

步骤S1、获取本车与其他车辆的距离参数和车速参数，以及其他车辆的行驶状态；

步骤S2、根据所述距离参数、所述车速参数以及所述行驶状态，确定是否处于预设的紧急场景；其中，所述紧急场景包括：同车道其他车辆逆行、侧方其他车辆强行变道至本车道、同车道后方其他车辆追尾；

步骤S3、若确定处于任一种所述紧急场景，则利用预先构建的自动驾驶安全行车距离模型，并根据本车与目标风险车辆的距离、本车与同车道及相邻车道的其他车辆的距离以及预设的变换车道风险系数，求取对应于保持车道行驶模式的第一风险预估值以及对应于变换车道行驶模式的第二风险预估值；

步骤S4、将所述第一风险预估值与所述第二风险预估值进行比较，选取其中预估风险值最小的行驶模式进行自动驾驶控制。

进一步地，对于前文提及的三种预设被动驾驶场景，这里分别给出具体的判定方式：

(1)同车道前方其他车辆逆行场景

可以先选取两个时间点，并获取对应所述两个时间点的本车与同车道前方其他车辆的两个距离值，再根据所述两个时间点、所述两个距离值以及本车的当前车速，确定同车道的前方其他车辆是否为逆行的目标风险车辆。

(2)侧方其他车辆强行变道至本车道场景

在实际操作中，可以通过检测相邻车道与本车距离最近的其他车辆的转向灯状态，和/或检测相邻车道与本车距离最近的其他车辆的行驶方向，来确定与本车距离最近的其他车辆是否为存在强行变道行为的目标风险车辆。优选地，在判断相邻车道的其他车辆是否为与本车距离最近的其他车辆时，可以比较本车的车头与相邻车道的其他车辆的车头的间距。

(3)同车道后方其他车辆追尾场景

本领域技术人员可以理解的是，后方车辆是否可能导致追尾事故，属于多因素综合考虑场景(例如，即便通过车距检测判断后方车辆与本车很近，也不一定存在追尾风险)，因而，在一些较佳实施例中，可以具体参考如下思路进行追尾风险场景的确定：持续检测同车道后方其他车辆的车速、与本车的距离，并结合本车的当前车速，计算本车与同车道后方其他车辆的相对距离变化关系，然后根据所述相对距离变化关系确定同车道的后方其他车辆是否为存在追尾风险的目标风险车辆，也即是需要结合本车与后车的相对行驶状态以及行驶状态变化，来综合判定后车是否可能与本车发生追尾。

基于前述实施例及其优选方案，这里提供利用前述方法框架拓展实现的实施示例供参考(需说明的是，下述方案是基于前文的一种实施方式可能，其中涉及到的某些参数的设定和具体步骤的实现细节，本发明可以不做限定)：

紧急场景1：前车逆行

针对该场景，可以获取本车的当前车速ν，本车与同车道前方其他车辆的距离S_f，将本车的左前、左、左下、后、右下、右、右上方等区域对应标记为A、B、C、D、E、F、G，并执行如下环节：

第一步、取间隔很短的时间点t₁和t₂(t₂＞t₁)，获取对应此两个时间点的与前方其他车辆的距离S_f-t1和S_f-t2。

若S_f-t1＞S_f-t2且

则判断同车道的本车前方的其他车辆属于逆行行为，此时可以将t₂作为初始时刻，S_f-t2即为初始逆行距离。

第二步、由于此时两车相对速度较大，如果本车直行的话会有很大可能发生碰撞。当本车处于车道保持时，需要考虑到前车以及后方其他车两的威胁，当判断出自动驾驶车辆停车、直行或者倒退均会发生与前后车辆相撞时，车道保持模式的预估风险为S_保持＝∞，否则车道保持模式的预估风险为S_保持＝S。S为预设的风险阈值，在其他实现方式中也可以不设定。

第三步、针对第一步中的情况，本车则可以考虑进行换道。这时若B区域检测到有车辆，那么得到左变道预估风险为S_左＝∞。若B区域没车，但如果变道后会与A或者C区域车辆碰撞，左变道风险依然为S_左＝∞；而如果变道后不会与其他车辆碰撞，则求出变道成功后与A和C区域车辆距离S_A和S_C(可以理解地，若S_A或者S_C不存在，则设为安全距离值S_S)，由此，左变道预估风险值则为

同理，可以求取出右变道风险预估值。

第四步、考虑到逆行车辆也有换道的可能，并且换道行为本身就附带了相对风险，因而在一些实施例中可以优先考虑车道保持，也即是即便当S_保持＝S时，如果换道风险的预估值融合了换道行为本身的风险系数，而超过了风险阈值，那么也可以控制自动驾驶车辆保持当前车道行驶(即便保持车道的风险依然较高)。据此，可以理解地，即便不考虑风险阈值，也可以直接将所有最终的预估风险值进行排序，无论风险多大，均采用其中风险预估最小的行驶模式进行自动驾驶控制。

紧急场景2：侧方别车

以右车道其他车辆别车场景为例，可以通过检测其他车辆的转向灯或者对其他车辆的实时运动状态进行预测，判定侧方车辆是否会强行变道。这里设定S_r为本车与相邻车道其他车辆的车头间距，并设计了如下环节：

第一步、判断S_r的正负，正值表征侧方其他车辆在本车的侧后方，反之则为负值，然后可以参考前文场景1中的第二步和第三步，计算左换道预估风险值S_左和车道保持预估风险值S_保持。

第二步、具体来说，由于当前场景下车道保持的风险来源附加了右车道其他车辆，此时的保持车道预估风险值具体可以为S_保持2。其中，车道保持包括以下几种场景：当S_r为负值时，本车可以选择加速避让或左变道；当S_r为正值时，本车可以选择减速避让或左变道。那么，当判断如果采用车道保持模式会与右车道的强行变道车辆相撞时，有S_保持2＝∞，否则

这里的S_ss可以理解为预设的变道安全距离阈值。

第三步、在实际操作中，其他车辆强行变道发生碰撞的可能性较大，因此，可以按预设的优先级，该场景下优先考虑变换车道来躲避碰撞。同场景1中的第四步，可以选取满足风险值小于S且风险最小的变道行为。之后，如果

若S_r为负值时，选择保持车道并加速避让；若S_r为正值时，选择保持车道并减速避让。当然，如前文所述，也可将所有预估风险值进行排序，无论是否超过阈值，均采用其中风险预估最小的行驶模式进行自动驾驶控制。

紧急场景3：后方追尾

具体实施方式已在前文描述，此处不作赘述；假定S_b为本车与同车道后方车辆的距离，可以按照场景1中第二步和第三步，计算换道行驶模式以及保持车道行驶模式的预估风险值。但需指出的是，不同于场景1的是，场景1中逆行车辆在不变道的情况下，本车保持车道的风险可能等于无穷大，而在场景3中后方车辆如果不变道，本车保持车道的风险则是动态不确定的。进一步地，在考虑到即将追尾的后方车辆也有换道的可能，而换道行为会附加额外风险，那么本车在本场景下的驾驶行为优先级，则是可以优先考虑保持车道，然后再考虑是否采用左右变道，可以参考场景1的第四步。

综上所述，本发明的构思在于，预设了至少三种可能会导致本车发生换道行为的被动紧急场景，并利用本车与其他车辆的行驶信息实时判定处于何种被动场景，然后针对所处的紧急场景，根据碰撞风险评估模型、与本车相关的周边其他车辆相对于本车的距离，尤其是结合了换道行为本身附加的风险系数，分别得到保持车道行驶方案以及变换车道行驶方案的预估风险值，再根据优先级以及风险对比机制决策最终的驾驶行为。本发明对于被动场景下自动驾驶车辆是采用相对安全的车道保持行驶模式还是选择存在相对风险的车道变换行驶模式提供了可靠的决策依据，因而能够不依赖传统认为的保持车道优于变换车道的安全原则，自主且智能地作出更优的驾驶控制决策，以降低交通事故的发生概率。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，其特征在于，包括：

获取本车与其他车辆的距离参数和车速参数，以及其他车辆的行驶状态；

根据所述距离参数、所述车速参数以及所述行驶状态，确定是否处于预设的紧急场景；其中，所述紧急场景包括：同车道其他车辆逆行、侧方其他车辆强行变道至本车道、同车道后方其他车辆追尾；

若确定处于任一种所述紧急场景，则利用预先构建的自动驾驶安全行车距离模型，并根据本车与目标风险车辆的距离、本车与同车道及相邻车道的其他车辆的距离以及预设的变换车道风险系数，求取对应于保持车道行驶模式的第一风险预估值以及对应于变换车道行驶模式的第二风险预估值；

将所述第一风险预估值与所述第二风险预估值进行比较，选取其中预估风险值最小的行驶模式进行自动驾驶控制。

2.根据权利要求1所述的紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，其特征在于，确定是否处于同车道其他车辆逆行场景的方式包括：

选取两个时间点，并获取对应所述两个时间点的本车与同车道前方其他车辆的两个距离值；

根据所述两个时间点、所述两个距离值以及本车的当前车速，确定同车道的前方其他车辆是否为逆行的目标风险车辆。

3.根据权利要求1所述的紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，其特征在于，确定是否处于侧方其他车辆强行变道至本车道场景的方式包括：

检测相邻车道与本车距离最近的其他车辆的转向灯状态，和/或检测相邻车道与本车距离最近的其他车辆的行驶方向；

根据所述转向灯状态和/或所述行驶方向，确定与本车距离最近的其他车辆是否为存在强行变道行为的目标风险车辆。

4.根据权利要求3所述的紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，其特征在于，判断相邻车道的其他车辆是否为与本车距离最近的其他车辆的方式包括：比较本车的车头与相邻车道的其他车辆的车头的间距。

5.根据权利要求1所述的紧急场景下自动驾驶行驶模式决策方法，其特征在于，确定是否处于同车道后方其他车辆追尾场景的方式包括：

持续检测同车道后方其他车辆的车速、与本车的距离，并结合本车的当前车速，计算本车与同车道后方其他车辆的相对距离变化关系；

根据所述相对距离变化关系确定同车道的后方其他车辆是否为存在追尾风险的目标风险车辆。

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