CN113479217B - 一种基于自动驾驶的变道避障方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动驾驶技术领域，提供一种基于自动驾驶的变道避障方法与系统，包括感知模块、识别模块、路径计算模块、导航模块、风险判断模块、行驶控制模块、数据库，在判断到本车需要变道时，获取并识别周围的行车环境数据，在规划出变道路径时，通过行车环境数据获取在变道判断区间内目标障碍物的运动区域，进而根据预设条件计算出运动区域是否会与预期变道路径中的本车发生重叠（碰撞），从而确定是否可以实施变道，其中运动区域、变道路径的计算简单，但却可有效的识别到各个车道上的动态障碍物，从而保证行车安全性。

Description

一种基于自动驾驶的变道避障方法与系统
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于自动驾驶的变道避障方法与系统。
背景技术
车辆在公共道路行驶的过程中，为了提高通行效率，或者躲避正在行驶的车道上的障碍物，车辆经常需要变换车道。但是由于相邻车道上其它车辆行驶位置在时刻发生变化，因此自动驾驶的车辆在变道时，必须时刻观测周围静态或动态障碍物的位置，以保证在变道过程中不与其它车辆、行人或其它障碍物发生碰撞，以保证行车的安全性。
在现有技术中设计了几种车辆避障方案，例如：
1)公开号为CN109540159B的发明专利披露了利用速度规划方法获取路径的曲率，采用B样条曲线或者贝塞尔曲线拟合得到平滑路径的方法。
2)公开号为CN109910878B的发明专利披露了利用多项式拟合曲线建立最优轨迹优化模型的差速转向方法以避开障碍物。
但是，以上两种车辆避障方案对于车辆行驶环境中运动的其它车辆的识别，所提出的路径规划方案计算过于复杂，且未考虑道路上正在行驶的其它车辆的即时位置，因而无法适应瞬息万变的路面驾驶环境，无法保证行车的安全性。
发明内容
本发明提供一种基于自动驾驶的变道避障方法与系统，解决了现有的车辆避障方案路径规划方案计算过于复杂，且无法有效识别车道上动态障碍物，无法保证行车安全性的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于自动驾驶的变道避障方法，包括步骤：
S1、当判断到本车需要变道时，获取其周围的行车环境数据；
S2、获取本车的行车状态，并规划变道路径；
S3、根据所述变道路径确定对应的变道判断区间，并根据所述行车环境数据获取在所述变道判断区间内目标障碍物的运动区域；
S4、根据预设条件、所述变道路径、所述运动区域，判断本车变道是否存在碰撞风险，并根据判断结果确定是否执行所述变道路径。
本基础方案在判断到本车需要变道时，获取并识别周围的行车环境数据，在规划出变道路径时，通过行车环境数据获取在所述变道判断区间内目标障碍物的运动区域，进而根据预设条件计算出运动区域是否会与预期变道路径中的本车发生重叠(碰撞)，从而确定是否可以实施变道，运动区域、变道路径的计算简单，但却可有效的识别到各个车道上的动态障碍物，从而保证行车安全性。
在进一步的实施方案中，在所述步骤S1中：
所述本车需要变道的判断依据为，本车的行驶速度大于同车道前车的行驶速度、且两车之间的间距达到第一阈值；
所述获取其周围的行车环境数据具体为：以目标车道的近侧车道线为Y轴、以过当前本车几何中心的直线为X轴建立坐标系，进而采用感知元件获取行车环境数据，包括本车所在车道及相邻车道上的目标车辆的车辆数据，所述车辆数据包括即时位置、即时速度和车身数据。
本方案以目标车道的近侧(即靠近本车的一侧)车道线为Y轴、以过当前本车几何中心的直线为X轴建立坐标系，对周围的环境进行识别、定位，可直接获取周围的目标障碍物与本车的实际距离，从而能够提高计算效率，以提高变道碰撞的风险预测效率。
在进一步的实施方案中，所述步骤S2包括步骤：
S21、获取本车当前的行车状态，包括行车速度、行车加速度以及与目标车道的横向距离；
S22、根据所述行车速度确定所有可选择的转弯半径，进而结合所述行车加速度以及所述横向距离规划对应的变道路径。
本方案针对变道的空间自由度，预先确定基于当前行车速度的所有可选择的转弯半径，以规划出对应的变道路径，从而覆盖所有的避障可能性，尽可能地保证用户的行车安全。
在进一步的实施方案中，所述步骤S3包括步骤：
S31、根据所述变道路径、行车速度和行车加速度，确定本车执行变道避障的变道判断区间；
S32、根据所述目标车辆的所述即时位置、所述即时速度，计算在所述变道判断区间的所述目标车辆的运动轨迹；
S33、根据所述目标车辆的所述运动轨迹和所述车身数据，计算对应的目标障碍物的运动区域。
所述变道判断区间为本车执行变道的时间区间，或者为本车从进入所述目标车道到完成变道之间的时间区间。
本方案依据变道路径、行车速度和行车加速度，计算出本车进入目标车道的时间节点，作为变道判断区间，计算此变道判断区间的碰撞风险，此时间节点可有效判断出本车在整个变道路径中的碰撞风险，提高风险预测效率。
在进一步的实施方案中，所述步骤S4包括步骤：
S41、从所有所述行车加速度为0的所述变道路径中，获取在所述变道判断区间内本车上的预设标志位的标志坐标，并与所述运动区域进行比对，进而根据预设条件判断是否存在无碰撞风险的所述变道路径，若是则根据预设规则从所有可执行的所述变道路径中选择目标变道路径并执行，若否则进入下一步；
S42、从所有所述行车加速度大于0的所述变道路径中，获取在所述变道判断区间内本车上的预设标志位的标志坐标，并与所述运动轨迹进行比对，进而根据所述预设条件判断是否存在无碰撞风险的所述变道路径，若是则根据预设规则从所有可执行的所述变道路径中选择目标变道路径并执行，若否则禁止本次变道操作。
本方案根据车辆实际的变道情形，设计了囊括匀速变道(加速度为0)、加速变道(加速度大于0)变道情形的路径预测，预先设置预设条件以从所有变道路径中筛选出可执行的，进而根据预先设置的预设规则从中挑选出最优的目标变道路径，进一步优化车辆的变道执行效果。
在进一步的实施方案中，所述步骤S41包括步骤：
A、获取所有所述行车加速度为0的所述变道路径，并根据本车的车身数据，计算在所述变道判断区间内的每一所述变道路径中本车上预设标志位的标志坐标；
B、根据所述标志坐标及对应时刻的所述运动区域，计算第一距离、第二距离；
C、判断是否存在至少一组所述第一距离、所述第二距离均始终满足预设条件，若是则判断无碰撞风险并获取对应的可执行的所述转弯半径进入下一步，否则判断存在碰撞风险进入步骤S42；
D、根据预设规则从所有可执行的所述转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的所述变道路径。
在进一步的实施方案中，所述步骤S42包括步骤：
E、获取所有所述行车加速度大于0的所述变道路径，并根据本车的车身数据，计算在所述变道判断区间内的每一所述变道路径中本车上预设标志位的标志坐标；
F、根据所述标志坐标及对应时刻的所述运动区域，计算第一距离、第二距离；
G、判断是否存在一组所述第一距离、第二距离均始终满足预设条件，若是则判断无碰撞风险并获取对应的可执行的所述转弯半径进入下一步，若否则禁止变道操作并减速返回步骤S1或结束本次变道规划；
H、根据预设规则从所有可执行的所述转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的所述变道路径。
本方案获取在变道判断区间的每一变道路径中本车上预设标志位的标志坐标，将预设标志位作为碰撞预测点，通过标志坐标计算出预设标志位与所有运动区域的第一距离、以及此时本车与同车道前车的第二距离，并对比预设阈值，通过数据化的比对，可快速且直观地反应出对应变道路径的变道风险，从而大幅度提高变道避障预测效率；根据预设规则从所有可执行的转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的变道路径，给予用户最佳的使用体验。
所述预设标志为包括：以本车靠近所述目标车道一侧的前端最突出部位为第一标志位，以本车靠近所述目标车道一侧的后端最突出部位为第二标志位；
所述预设条件为：预设条件为：第一标志位坐标与所述目标车辆各特征点的坐标之差均大于第一阈值，第二标志位坐标与所述目标车辆各特征点的坐标之差均大于第二阈值，本车与同车道前车的间距大于第三阈值。
所述车身数据包括车身长度和车身宽度。
本方案将本车靠近所述目标车道一侧的前端最突出部位，以及本车靠近所述目标车道一侧的后端最突出部位，作为确定车辆变道碰撞预测的关键节点，可有效判断出本车在整个变道路径中的碰撞风险，提高风险预测效率。
本发明还提供一种基于自动驾驶的变道避障系统，包括感知模块、识别模块、路径计算模块、导航模块、风险判断模块、行驶控制模块、数据库；
所述感知模块用于获取行车环境数据；
所述识别模块用于识别所述行车环境数据，确定周围的道路情况和目标车辆的车辆数据；
所述数据库用于存储车辆特征数据；
所述路径计算模块，用于根据所述车辆数据和所述车辆特征数据，计算任一时刻所述目标车辆的运动区域；
所述导航模块用于根据道路情况规划变道路径；
所述风险判断模块，用于根据预设条件、所述变道路径、所述运动区域，判断本车变道是否存在碰撞风险，并根据判断结果确定是否执行所述变道路径；
所述行驶控制模块，用于接收所述风险判断模块的控制指令，执行所述变道路径或禁止变道操作。
在进一步的实施方案中，所述感知模块包括雷达和图像获取组件；
所述道路情况包括交通标识，所述交通标识包括车道线、交通标识、交通信号灯；
所述车辆特征数据包括不同速度模式下车辆的风阻，不同载重和路面条件下的轮阻，油门开度与变速比、动力输出对应关系。
本方案采用简单的雷达和图像获取组件，组建感知模块获取行车环境数据，成本低廉，碰撞风险的计算效率高。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种基于自动驾驶的变道避障方法的工作流程图；
图2是本发明实施例1提供的路径规划示意图；
图3是本发明实施例2提供的一种基于自动驾驶的变道避障系统的系统框架图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
实施例1
本发明实施例提供的一种基于自动驾驶的变道避障方法，如图1、图2所示，在本实施例中，包括步骤S1～S4：
S1、当判断到本车M0需要变道时，获取其周围的行车环境数据。
在本实施例中，本车M0需要变道的判断依据为，本车M0的行驶速度大于同车道前车MF的行驶速度、且两车之间的间距达到第一阈值；
获取其周围的行车环境数据具体为：以目标车道的近侧(即靠近本车的一侧)车道线为Y轴、以过当前本车M0几何中心的直线为X轴建立坐标系，进而采用感知元件获取行车环境数据，包括本车M0所在车道及相邻车道上的目标车辆的车辆数据，车辆数据包括即时位置、即时速度和车身数据。
例如，以本车M0左侧车道线(此时为仅对左侧车道的避障预测；若是对右侧车道的避障预测，则选择右侧车道线)为Y轴，而以过本车M0几何中心且垂直与Y轴的直线为X轴，建立欧氏坐标系。
优选地，感知元件包括但不限于雷达和照相机，可实时监测与本车M0同车道的前车MF，以及相邻车道上所有的目标车辆，包括：左车道上Y值为负的车辆MLN、右车道上Y值为负的车辆MRN；右车道上Y值为零或正的车辆MLP，右车道上Y值为零或正的车辆MRP。
为降低系统运算量，提高系统实时性，对目标车辆进行优选，左车道的优选目标车辆为：左车道上距离本车最近的Y值为负的车辆MLN1，左车道上距离本车最近的Y值为零或正的车辆MLP1，以及车辆MLP1的前车MLP2(即MLP2在MLP1右前方行驶)。
同理，右车道的优选目标车辆为：右车道上距离本车最近的Y值为负的车辆MRN1，左车道上距离本车最近的Y值为零或正的车辆MRP1，以及车辆MRP1的前车MRP2(即MRP2在MRP1右前方行驶)。
本实施例以目标车道的近侧(即靠近本车的一侧)车道线为Y轴、以过当前本车M0几何中心的直线为X轴建立坐标系，对周围的环境进行识别、定位，可直接获取周围的目标障碍物与本车M0的实际距离，从而能够提高计算效率，以提高变道碰撞的风险预测效率。
S2、获取本车M0的行车状态，并规划变道路径，包括步骤S21～S22：
S21、获取本车M0当前的行车状态，包括行车速度、行车加速度以及与目标车道的横向距离；
S22、根据行车速度确定所有可选择的转弯半径，进而结合行车加速度以及横向距离规划对应的变道路径。
在本实施例中，变道是从本车M0所在车道的中间位置变道至目标车道的中间位置，因此本车M0与目标车道的横向距离优选为车道宽度D。
在本实施例中，根据本车M0的当前车速VM0，选择兼顾安全与舒适性的车辆转弯半径R。
例如：
①当车速VM0在30千米/小时以下时，转弯半径以本车M0的最小转弯半径为第一选择R1，增加一个固定值m为第二选择R2，即第二选择的转弯半径为：R2＝R1+m；然后在第二选择的基础上转弯半径再增加m为第三选择：R3＝R1+2m；依次类推到第五选择：R5＝R1+4m。
②当车速VM0在30-70千米/小时，本车M0设定的首个转弯半径R6为上述第五选择R5的基础上增加一个固定值n，即：R6＝R5+n；依此类推，R10＝R5+5n。
③当车速VM0超过70千米/小时，选择首个转弯半径为：R11＝R10+p；依次选择的转弯半径，R12＝R10+2p，直到R15＝R10+4p。
本实施例针对变道的空间自由度，预先确定基于当前行车速度的所有可选择的转弯半径，以规划出对应的变道路径，从而覆盖所有的避障可能性，尽可能地保证用户的行车安全。
S3、根据变道路径确定对应的变道判断区间，并根据行车环境数据获取在变道判断区间内目标障碍物的运动区域，包括步骤S31～S33：
S31、根据变道路径、行车速度和行车加速度，确定本车M0执行变道避障的变道判断区间；
S32、根据目标车辆的即时位置、即时速度，计算在变道判断区间内目标车辆的运动轨迹；
S33、根据目标车辆的运动轨迹和车身数据，计算对应的目标障碍物的运动区域。
其中，变道判断区间为本车执行变道的时间区间，或者为本车从进入所述目标车道到完成变道之间的时间区间；目标车辆的车身数据包括其车身长度和车身宽度；目标障碍物的运动区域为目标车辆各特征点(包括左前点、右前点、左后点、右后点)的坐标组成的区域。
本实施例依据变道路径、行车速度和行车加速度，计算出本车M0进入目标车道的时间节点作为变道判断区间，计算变道判断区间内的碰撞风险，此时间节点可有效判断出本车M0在整个变道路径中的碰撞风险，提高风险预测效率。
S4、根据预设条件、变道路径、运动区域，判断本车M0变道是否存在碰撞风险，并根据判断结果确定是否执行变道路径，包括步骤S41～S42：
S41、从所有行车加速度为0的变道路径中，获取在变道判断区间内本车上的预设标志位的标志坐标，并与运动区域进行比对，进而根据预设条件判断是否存在无碰撞风险的变道路径，若是则根据预设规则从所有可执行的变道路径中选择目标变道路径并执行，若否则进入下一步。
其中，预设标志位包括：以本车M0靠近目标车道一侧的前端最突出部位为第一标志位P1，以本车M0靠近目标车道一侧的后端最突出部位为第二标志位P2；
以左车道避障为例，第一标志位P1为本车M0的左前部位(例如左前灯)、第二标志位P2为左后部位(例如左后灯)。
预设条件为：第一标志位P1坐标(xp1,yp1)与目标车辆MLN、MLP各特征点的坐标之差均大于第一阈值A，第二标志位P2坐标(xp2,yp2)与目标车辆MLN、MLP各特征点的坐标之差均大于第二阈值B，本车M0与同车道前车MF的间距大于第三阈值C。
第一阈值A、第二阈值B、第三阈值C可根据实际进行设定。
在本实施例中，步骤S41包括步骤A～D：
A、获取所有行车加速度为0的变道路径，并根据本车M0的车身数据，计算在变道判断区间内的每一变道路径中本车M0上预设标志位的标志坐标；
B、根据标志坐标及对应时刻的运动区域，计算第一距离、第二距离；
C、判断是否存在至少一组第一距离、第二距离均始终满足预设条件，若是则判断无碰撞风险并获取对应的可执行的转弯半径进入下一步，否则判断存在碰撞风险并进入步骤S42；
D、根据预设规则从所有可执行的转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的变道路径。
S42、从所有行车加速度大于0的变道路径中，获取在变道判断区间内本车M0上的预设标志位的标志坐标，并与运动区域进行比对，进而根据预设条件判断是否存在无碰撞风险的变道路径，若是则根据预设规则从所有可执行的变道路径中选择目标变道路径并执行，若否则禁止本次变道操作。
在本实施例中，步骤S42包括步骤E～H：
E、获取所有行车加速度大于0的变道路径，并根据本车M0的车身数据，计算在变道判断区间内的每一变道路径中本车M0上预设标志位的标志坐标；
F、根据标志坐标及对应时刻的运动区域，计算第一距离、第二距离；
G、判断是否存在至少一组第一距离、第二距离均始终满足预设条件，若是则判断无碰撞风险并获取对应的可执行的转弯半径进入下一步，若否则禁止变道操作并减速，返回步骤S1或结束本次变道规划；
H、根据预设规则从所有可执行的转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的变道路径。
本实施例获取每一变道路径中本车M0上预设标志位的标志坐标，将预设标志位作为碰撞预测点，通过标志坐标计算出其与所有运动区域的第一距离、以及此时本车M0与同车道前车MF的第二距离，并对比预设阈值，通过数据化的比对，可快速且直观地反应出对应变道路径的变道风险，从而大幅度提高变道避障预测效率；根据预设规则从所有可执行的转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的变道路径，给予用户最佳的使用体验。
以左车道避障为例，变道路径由两段中心对称的圆弧路径连接而成，两段圆弧路径的交点在目标车道的近侧(即靠近本车的一侧)车道线上。
以上步骤S41和步骤S42中的预设标志位包括：本车M0靠近目标车道一侧的前端最突出部位为第一标志位坐标P1(xp1,yp1)，与目标车道线重合时的重合点；以及，本车M0靠近目标车道一侧的后端最突出部位为第二标志位坐标P2(xp2,yp2)，具体的计算公式如下：
Figure GDA0003685096100000111
Figure GDA0003685096100000112
Figure GDA0003685096100000113
Figure GDA0003685096100000114
其中，(XM0,YM0)为本车M0的几何中心点在任意时刻t的坐标值；LM0是本车M0车身长度，dM0是本车M0车身宽度；β是本车M0在变道过程中车辆几何中心与转弯圆心的连线与X轴的夹角，可根据任一时刻t本车M0的位置计算得到。
此时，本车的几何中心点(XM0,YM0)的确定方法如下：
首先，计算本车M0在转弯过程中在本车道上行驶的弧线轨迹所对应的角度θ及变道弧线的总长度S：
Figure GDA0003685096100000115
S＝2R*θ；
其中，R是选定的转弯半径，D为车道宽度。
当本车M0以匀速行驶时(行车加速度为0)：
步骤A1、根据变道弧线的总长度S计算本车M0以恒定的速度VM0进行变道，完成变道需要的时间Tu。
Figure GDA0003685096100000116
步骤B1、当
Figure GDA0003685096100000117
时，按照下列公式计算本车M0的几何中心点的坐标(XM0,YM0)。
显然，当
Figure GDA0003685096100000118
时，本车M0的几何中心点位于本车道：
Figure GDA0003685096100000119
Figure GDA00036850961000001110
步骤C1、当
Figure GDA0003685096100000121
时，按照下列公式计算本车M0的几何中心点的坐标。
显然，当
Figure GDA0003685096100000122
时，本车M0的几何中心点位于左车道，则：
Figure GDA0003685096100000123
Figure GDA0003685096100000124
其中，本车M0左前最突出的部位是左前灯，左后最突出的部位是左后灯。
随后，在本车行驶的任一t时刻(优选为本车M0进入目标车道的时间节点)，判断在所有预设的、可选择的转弯半径中，是否存在满足预设条件的可执行的转弯半径R(即是否存在可执行的变道路径)，如果存在并且满足预设条件的R值唯一，则以该R值作为目标转弯半径向左车道变道，如果存在多个满足预设条件的R值，则选择其中最大的一个R值作为转弯半径向左车道变道，否则判断车辆有碰撞风险，进入步骤S42。
当本车M0以加速度a行驶时(行车加速度大于0)：
步骤A2、计算在初速度为VM0、以加速度a的情况下，完成变道路径弧长的
Figure GDA0003685096100000125
所需的时间Ta1、以及加速完成变道路径弧长S所需的时间Ta2。
Figure GDA0003685096100000126
Figure GDA0003685096100000127
本车M0的几何中心车道分界线时的瞬时速度为VB：
Figure GDA0003685096100000128
步骤B2、当t∈(0,Ta1)时，按照下列公式计算本车M0的几何中心点的坐标：
显然，当t∈(0,Ta1)时，本车M0的几何中心点位于本车道，则：
Figure GDA0003685096100000129
Figure GDA0003685096100000131
步骤C2、当t∈[Ta1,Ta2]时，按照下列公式计算本车M0的几何中心点的坐标：
显然，当t∈[Ta1,Ta2]时，本车M0的几何中心点位于左车道，则：
Figure GDA0003685096100000132
Figure GDA0003685096100000133
最后，在本车行驶的任一t时刻(优选为本车M0进入目标车道的时间节点)，判断在所有预设的、可选择的转弯半径中，是否存在满足预设条件的可执行的转弯半径R(即是否存在可执行的变道路径)，如果存在并且满足预设条件的R值唯一，则以该R值作为目标转弯半径向左车道变道，如果存在多个满足预设条件的R值，则选择其中最大的一个R值作为转弯半径向左车道变道，否则本车不进行变道操作，实施减速，进行下一轮计算或者根据导航或其它条件终止变道计算。
其中，以上加速度a既然可以是固定值，也可以以a(0)为初始值，以a(max)为终点值，按照△a步进。
同理，若车辆避障过程中本车M0右侧存在右车道，可在在预测左车道的同时也对右车道上车辆MRN、车辆MRP1和车辆MRP2进行避障计算，判断是否向右车道预设路径变道。如果向左车道和向右车道变道的条件都满足时，则控制车辆优先按照目标转弯半径R执行左车道变道。
本实施例根据车辆实际的变道情形，设计了囊括匀速变道(加速度为0)、加速变道(加速度大于0)变道情形的路径预测，预先设置预设条件以从所有变道路径中筛选出可执行的，进而根据预先设置的预设规则从中挑选出最优的目标变道路径，进一步优化车辆的变道执行效果。
本发明实施例在判断到本车M0需要变道时，获取并识别周围的行车环境数据，在规划出变道路径时，通过行车环境数据获取在变道判断区间内目标障碍物的运动区域，进而根据预设条件计算出运动区域是否会与预期变道路径中的本车M0发生重叠(碰撞)，从而确定是否可以实施变道，运动区域、变道路径的计算简单，但却可有效的识别到各个车道上的动态障碍物，从而保证行车安全性。
实施例2
在本实施例附图中出现的附图标记包括：感知模块1、识别模块2、路径计算模块3、导航模块4、风险判断模块5、行驶控制模块6、数据库7。
本发明实施例还提供一种基于自动驾驶的变道避障系统，参见图3，包括感知模块1、识别模块2、路径计算模块3、导航模块4、风险判断模块5、行驶控制模块6、数据库7；
感知模块1用于获取行车环境数据；
在本实施例中，感知模块包括雷达、图像获取组件(例如照相机或摄像机)等感知元件；
识别模块2用于识别行车环境数据，确定周围的道路情况和目标车辆的车辆数据；
数据库7用于存储车辆特征数据；
路径计算模块3，用于根据车辆数据和车辆特征数据，计算任一时刻目标车辆的运动区域；
导航模块4用于根据道路情况规划变道路径；
风险判断模块5，用于根据预设条件、变道路径、运动区域，判断本车M0变道是否存在碰撞风险，并根据判断结果确定是否执行变道路径；
行驶控制模块6，用于接收风险判断模块5的控制指令，执行变道路径或禁止变道操作。
行驶控制模块6包括供油/电系统、刹车系统和转向系统。
道路情况包括交通标识，交通标识包括车道线、交通标识、交通信号灯；
车辆特征数据包括不同速度模式下车辆的风阻，不同载重和路面条件下的轮阻，油门开度与变速比、动力输出对应关系。
本实施例采用简单的雷达和图像获取组件，组建感知模块获取行车环境数据，成本低廉，碰撞风险的计算效率高。
本实施例所提供的变道避障系统采用各个模块，实现实施例1中变道避障方法的各个步骤，为变道避障方法提供硬件基础，便于方法实施。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于自动驾驶的变道避障方法，其特征在于，包括步骤：
S1、当判断到本车需要变道时，获取其周围的行车环境数据；
S2、获取本车的行车状态，并规划变道路径；
S3、根据所述变道路径确定对应的变道判断区间，并根据所述行车环境数据获取在所述变道判断区间内目标车辆的运动区域；
S4、根据预设条件、所述变道路径、所述运动区域，判断本车变道是否存在碰撞风险，并根据判断结果确定是否执行所述变道路径；
所述步骤S2包括步骤：
S21、获取本车当前的行车状态，包括行车速度、行车加速度以及与目标车道的横向距离；
S22、根据所述行车速度确定所有可选择的转弯半径，进而结合所述行车加速度以及所述横向距离规划对应的变道路径；
所述步骤S4包括步骤：
S41、从所有所述行车加速度为0的所述变道路径中，获取在所述变道判断区间内本车上的预设标志位的标志坐标，并与所述运动区域进行比对，进而根据预设条件判断是否存在无碰撞风险的所述变道路径，若是则根据预设规则从所有可执行的所述变道路径中选择目标变道路径并执行，若否则进入下一步；
S42、从所有所述行车加速度大于0的所述变道路径中，获取在所述变道判断区间内本车上的预设标志位的标志坐标，并与所述运动区域进行比对，进而根据所述预设条件判断是否存在无碰撞风险的所述变道路径，若是则根据预设规则从所有可执行的所述变道路径中选择目标变道路径并执行，若否则禁止本次变道操作；
所述步骤S41包括步骤：
A、获取所有所述行车加速度为0的所述变道路径，并根据本车的车身数据，计算在所述变道判断区间内的每一所述变道路径中本车上预设标志位的标志坐标；
B、根据所述标志坐标及对应时刻的所述运动区域，计算第一距离、第二距离；
C、判断是否存在至少一组所述第一距离、所述第二距离均始终满足预设条件，若是则判断无碰撞风险并获取对应的可执行的所述转弯半径进入下一步，否则判断存在碰撞风险进入步骤S42；
D、根据预设规则从所有可执行的所述转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的所述变道路径；
所述预设标志为包括：以本车靠近所述目标车道一侧的前端最突出部位为第一标志位，以本车靠近所述目标车道一侧的后端最突出部位为第二标志位；
所述预设条件为：第一标志位坐标与所述目标车辆各特征点的坐标之差均大于第一阈值，第二标志位坐标与所述目标车辆各特征点的坐标之差均大于第二阈值，本车与同车道前车的间距大于第三阈值。
2.如权利要求1所述的一种基于自动驾驶的变道避障方法，其特征在于，在所述步骤S1中：
所述本车需要变道的判断依据为，本车的行驶速度大于同车道前车的行驶速度、且两车之间的间距达到第一阈值；
所述获取其周围的行车环境数据具体为：以目标车道的近侧车道线为Y轴、以过当前本车几何中心的直线为X轴建立坐标系，进而采用感知元件获取行车环境数据，包括本车所在车道及相邻车道上的目标车辆的车辆数据，所述车辆数据包括即时位置、即时速度和车身数据。
3.如权利要求2所述的一种基于自动驾驶的变道避障方法，其特征在于，所述步骤S3包括步骤：
S31、根据所述变道路径、行车速度、行车加速度，确定本车执行变道避障的变道判断区间；
S32、根据所述目标车辆的所述即时位置、所述即时速度，计算在所述变道判断区间的所述目标车辆的运动轨迹；
S33、根据所述目标车辆的所述运动轨迹和所述车身数据，计算对应的目标车辆的运动区域；
所述变道判断区间为本车执行变道的时间区间，或者为本车从进入所述目标车道到完成变道之间的时间区间。
4.如权利要求1所述的一种基于自动驾驶的变道避障方法，其特征在于，所述步骤S42包括步骤：
E、获取所有所述行车加速度大于0的所述变道路径，并根据本车的车身数据，计算在所述变道判断区间内的每一所述变道路径中本车上预设标志位的标志坐标；
F、根据所述标志坐标及对应时刻的所述运动区域，计算第一距离、第二距离；
G、判断是否存在一组所述第一距离、所述第二距离均始终满足预设条件，若是则判断无碰撞风险并获取对应的可执行的所述转弯半径进入下一步，若否则禁止变道操作并减速返回步骤S1或结束本次变道规划；
H、根据预设规则从所有可执行的所述转弯半径中，获取目标转弯半径，并执行相应的所述变道路径。
5.如权利要求3所述的一种基于自动驾驶的变道避障方法，其特征在于，所述车身数据包括车身长度和车身宽度。
6.一种基于自动驾驶的变道避障系统，用于实现如权利要求1～5任一项权利要求所述的一种基于自动驾驶的变道避障方法，其特征在于：包括感知模块、识别模块、路径计算模块、导航模块、风险判断模块、行驶控制模块、数据库；
所述感知模块用于获取行车环境数据；
所述识别模块用于识别所述行车环境数据，确定周围的道路情况和目标车辆的车辆数据；
所述数据库用于存储车辆特征数据；
所述路径计算模块，用于根据所述车辆数据和所述车辆特征数据，计算任一时刻所述目标车辆的运动区域；
所述导航模块用于根据道路情况规划变道路径；
所述风险判断模块，用于根据预设条件、所述变道路径、所述运动区域，判断本车变道是否存在碰撞风险，并根据判断结果确定是否执行所述变道路径；
所述行驶控制模块，用于接收所述风险判断模块的控制指令，执行所述变道路径或禁止变道操作。
7.如权利要求6所述的一种基于自动驾驶的变道避障系统，其特征在于：
所述感知模块包括雷达和图像获取组件；
所述道路情况包括交通标识，所述交通标识包括车道线、交通标识、交通信号灯；
所述车辆特征数据包括不同速度模式下车辆的风阻，不同载重和路面条件下的轮阻，油门开度与变速比、动力输出对应关系。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113885525A (zh) * 2021-10-30 2022-01-04 重庆长安汽车股份有限公司 一种自动驾驶车辆脱困的路径规划方法、系统、车辆及存储介质
CN114261389B (zh) * 2021-11-29 2023-05-12 东风商用车有限公司 自动驾驶商用车的行驶轨迹碰撞风险分析方法
CN114179796A (zh) * 2021-12-20 2022-03-15 中汽创智科技有限公司 一种车辆辅助驾驶方法、装置、设备及存储介质
CN114103957B (zh) * 2021-12-22 2024-02-06 阿波罗智联(北京)科技有限公司 变道控制方法、装置、电子设备和存储介质
CN114179832B (zh) * 2021-12-29 2023-12-19 阿波罗智联(北京)科技有限公司 用于自动驾驶车辆的变道方法
CN114506317B (zh) * 2022-01-12 2023-07-25 岚图汽车科技有限公司 自动变道的安全处理方法、装置、设备及可读存储介质
CN114543828A (zh) * 2022-02-21 2022-05-27 中国第一汽车股份有限公司 车辆切入场景生成方法、装置、电子设备及存储介质
CN115014280B (zh) * 2022-05-25 2024-05-31 高德软件有限公司 变道虚拟线的长度确定方法、装置及高精地图
CN115179949B (zh) * 2022-09-13 2022-11-29 毫末智行科技有限公司 车辆的压速变道控制方法、装置、设备及存储介质
CN115798261B (zh) * 2022-11-22 2023-11-07 上海木蚁机器人科技有限公司 车辆避障控制方法、装置和设备
CN117125057B (zh) * 2023-10-25 2024-01-30 吉咖智能机器人有限公司 一种基于车辆变道的碰撞检测方法、装置、设备及存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9229453B1 (en) * 2014-08-29 2016-01-05 GM Global Technology Operations LLC Unified motion planner for autonomous driving vehicle in avoiding the moving obstacle
KR102036050B1 (ko) * 2014-12-30 2019-10-24 주식회사 만도 차선 변경 장치 및 방법
KR101795250B1 (ko) * 2016-05-03 2017-11-07 현대자동차주식회사 자율주행차량의 주행경로 계획장치 및 방법
CN109927719B (zh) * 2017-12-15 2022-03-25 百度在线网络技术（北京）有限公司 一种基于障碍物轨迹预测的辅助驾驶方法和系统
CN109739246B (zh) * 2019-02-19 2022-10-11 阿波罗智能技术(北京)有限公司 一种变换车道过程中的决策方法、装置、设备及存储介质
CN109712421B (zh) * 2019-02-22 2021-06-04 百度在线网络技术（北京）有限公司 自动驾驶车辆的速度规划方法、装置和存储介质
CN110239534B (zh) * 2019-05-28 2021-04-13 浙江吉利控股集团有限公司 一种基于车道保持辅助功能的车道保持方法及系统
CN111572541B (zh) * 2020-04-14 2022-06-14 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 车辆避障方法及系统
CN111469847B (zh) * 2020-04-14 2022-06-14 宁波吉利汽车研究开发有限公司 一种变道路径规划的方法及系统
CN112242059B (zh) * 2020-09-30 2021-10-01 南京航空航天大学 基于动机与风险评估的无人驾驶车辆智能决策方法

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