CN114103957A

CN114103957A - 变道控制方法、装置、电子设备和存储介质

Info

Publication number: CN114103957A
Application number: CN202111582543.5A
Authority: CN
Inventors: 于宁; 潘安; 封志奇; 孟琳; 李永晨; 武平平; 张亚玲
Original assignee: Apollo Intelligent Connectivity Beijing Technology Co Ltd
Current assignee: Apollo Intelligent Connectivity Beijing Technology Co Ltd
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2041-12-22
Also published as: EP4151487A2; CN114103957B; EP4151487A3; JP2023030098A; US20230202471A1; KR20230004396A

Abstract

本公开提供了一种变道控制方法、装置、电子设备和存储介质，涉及人工智能技术领域，尤其涉及自动驾驶技术领域。具体实现方案为：在触发车辆从其行驶的第一车道变道至第二车道的情况下，基于所述车辆在所述第一车道上的当前位姿，预测所述车辆变道至所述第二车道的目标位姿；基于所述目标位姿与所述车辆的参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。利用本公开实施例，有利于提升车辆变道的成功率和安全性。

Description

变道控制方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本公开涉及人工智能技术领域，尤其涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种变道控制方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

在自动驾驶车辆执行任务的过程中，保持在当前车道行驶以及变换车辆行驶的车道是两种较为典型的驾驶场景。在车辆换道的过程中，车辆会受到车道上的其他车辆或者其他障碍物的影响。因而，需要综合考虑道路结构以及目标车道上障碍车或者其他障碍物，来进行换道。

发明内容

本公开提供了一种变道控制方法、装置、电子设备和存储介质。

根据本公开的一方面，提供了一种变道控制方法，包括：

在触发车辆从其行驶的第一车道变道至第二车道的情况下，基于所述车辆在所述第一车道上的当前位姿，预测所述车辆变道至所述第二车道的目标位姿；

基于所述目标位姿与所述车辆的参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

根据本公开的另一方面，提供了一种变道控制装置，包括：

目标位姿预测模块，用于在触发车辆从其行驶的第一车道变道至第二车道的情况下，基于所述车辆在所述第一车道上的当前位姿，预测所述车辆变道至所述第二车道的目标位姿；

变道准备位姿确定模块，用于基于所述目标位姿与所述车辆的参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开任一实施例中的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开任一实施例中的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开任一实施例中的方法。

根据本公开的技术，在触发车辆从其行驶的第一车道变道到第二车道的情况下，基于车辆在第一车道上的当前位姿预测车辆变道至第二车道的目标位姿，然后基于目标位姿和车辆的参数，可以确定车辆在第一车道上的变道准备位姿。这样，基于变道准备位姿来控制车辆变道，有利于提高车辆变道的成功率和安全性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是本公开第一实施例的自动驾驶系统的结构框图；

图2是本公开第二实施例的车辆受阻场景的示意图；

图3是本公开第三实施例的车辆不受阻场景的示意图；

图4是本公开第四实施例的变道控制方法的流程图；

图5是本公开第五实施例的变道准备位姿确定过程的示意图；

图6是本公开第六实施例的变道准备位姿确定过程的示意图；

图7是本公开第七实施例的车辆变道轨迹决策过程的示意图；

图8是本公开第八实施例的变道控制装置的结构框图；

图9是本公开第九实施例的变道控制装置的结构框图；

图10是实现本公开实施例的变道控制方法的电子设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1示出了本公开第一实施例的自动驾驶系统的结构框图。

如图1所示，自动驾驶系统可以包括如下核心模块或系统：高精地图模块、定位系统、感知系统、预测系统、全局导航系统、决策与规划系统和控制系统等。

高精地图模块用于提供高精度地图的服务。

定位系统用于提供高精度的定位服务。例如，毫米级的定位服务或厘米级的定位服务。

感知系统可以包括相机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等硬件设备。通过这些硬件设备结合预设的障碍物检测算法来感知有关于障碍物的信息，以为自动驾驶车辆提供全方位的环境感知服务。

预测系统主要用于：以上游的感知系统所输出的数据作为系统的输入数据，通过提取障碍物的历史运动参数，结合卡尔曼滤波、神经网络等手段，可以推理得到障碍物在未来时刻的运动轨迹。这些运动轨迹可以提供给下游的系统或模块。

全局导航系统用于：根据车辆初始位置和目标位置，结合路网的拓扑结构，通过全局路径搜索算法，可以得到符合性能评估指标的最优全局导航路径。

决策与规划系统用于：提供车辆避让障碍物的策略、车辆变道的策略；以及提供路径规划、速度规划等服务。

控制系统用于：根据决策与规划系统提供的规划轨迹，控制车辆行驶，并对车辆的行驶轨迹进行纵向和横向的跟踪。

自动驾驶系统通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线(Bus)将控制系统的控制信号传递给车辆执行，从而控制车辆行驶。

在自动驾驶车辆执行任务的过程中，某些场景下是需要通过车辆变道才能完成的。车辆变道，从触发原因上，可以分为主动变道和被动变道。其中，主动变道可以依据车辆的初始位置、终点位置以及路网结构等参数来确定。被动变道除了受到主动变道过程中所受到的参数的影响之外，还受到障碍物的影响。

在变道过程中，确定变道时机和变道位置是比较关键的。不合理的变道时机或者变道位置将有可能导致车辆进入危险的状态。例如，与其他障碍物发生碰撞的风险。因此，结合车辆周围的障碍物的信息来进行变道决策，有利于提高车辆变道的安全性。

因而，在变道过程中，需要综合考虑道路结构以及目标车道上障碍车或者其他障碍物，确定车辆在在当前车道中停止或保持行驶的两种情况下等待变道时的合理位姿，以便于提升变道的成功率和变道的体验感，降低变道过程中可能发生的碰撞风险。

图2示出了本公开第二实施例的车辆受阻场景的示意图。

如图2所示，在车辆受阻场景中，主车在状态1时触发变道，但是一直没机会变道，慢慢地会变为状态2，主车为了避免与前方障碍物BLOCK发生碰撞，控制车辆停车。其中，车辆的停车位置会与前方障碍物BLOCK之间存在一个安全距离D。如果距离过小，则车辆起步变道将会受到阻碍。

车辆在当前车道中受阻的原因包括：前方障碍物阻塞车辆行驶的车道以及车辆即将到达当前参考线终点。

针对上述受阻原因，均可以归结为，车辆前方存在一个障碍物BLOCK。车辆需要通过绕行或者变道的方式回避障碍物BLOCK。车辆变道的决策通常是基于预设的规则和基于训练好的模型来确定的。但是，不管采用哪种方式，变道决策不能做到完全准确。特别是，在复杂的交通场景中，例如变道的目标车道有连续车流，决策不合理而导致的问题就更明显。具体可以表现为，由于在目标车道中的目标位置(车流中两辆车之间的间隙)的前方或者后方都有车辆的存在，车辆变道会存在一定的安全风险，所以车辆会实时计算合适的目标位置，并评估安全风险，用以决策是否要变道。目标车道有连续车流使得车辆客观上不能汇入目标车道，或者由于自动驾驶算法不完善等原因而导致车辆错过了最佳变道位置或者时机，那么车辆会继续前行，并重新评估下一个变道位置以及变道时机。

在上述变道过程中，有两个较为典型的问题：

其一，在目标车道存在安全风险的情况下，车辆一直没有机会汇入目标车道，车辆只能继续沿着当前车道前进，将会越来越靠近前方障碍物，最后车辆会停下，并且在停车位置上，车辆与前方障碍物之间有一个距离。但是，由于车辆的停车位置和姿态有可能存在不合理的情况，不利于车辆重新起步变道并入到目标车道。最后，导致车辆卡死，无法变道绕行。其中，车辆的停车位置将决定车辆与前方障碍物之间的距离。当此距离过近，车辆即使按照最大的方向盘转向角来进行转向，也难以汇入目标车道。而且，车辆的停车姿态也会约束起步变道轨迹的初始航向角。因此，如果车辆的停车姿态不合理，且纵向空间受限，这会增加车辆起步变道的难度。

其二，在车辆有机会汇入目标车道的情况下，但在车辆的规划变道的路径、速度、时机的整个过程中，车辆一直保持沿当前车道的中心线直行。这样，当目标车道出现适合车辆变道的目标位置(车流中两辆车之间的间隙)时，车辆需要从当前车辆的中心线开始，按照规划的变道轨迹汇入目标车道。整个变道过程所耗费的时间有可能会超过上述间隙的维持时间，则车辆的变道动作被评估为存在安全风险，车辆不被允许变道，进而，车辆错失关键的变道间隙和变道时机。

为此，本公开实施例提供一种变道控制方案，在触发车辆变道时，基于车辆在其行驶的第一车道上的当前位姿预测车辆变道至第二车道上的目标位姿，然后基于目标位姿和车辆的参数确定车辆的变道准备位姿。这样，变道准备位姿充分考虑了车辆的当前位姿、目标位姿以及车辆的参数，使得车辆在变道过程中依据变道准备位姿来控制车辆变道，有利于提高车辆变道的成功率和安全性。

针对上述第一个问题，本公开实施例提供了一种变道控制方案，可以按照合理的变道准备位姿控制车辆停车，方便车辆重新起步时变道至目标车道。

示例性地，图3示出了本公开第三实施例的车辆不受阻场景的示意图。在图中，主车在状态2停车时与前方障碍物的距离D较为充足，同时主车的航向角偏向目标车道，这样有利于主车起步变道。

针对上述第二个问题，本公开实施例提供了一种变道控制方案。在车辆准备变道并真正变道之前，依据变道准备位姿，预先控制车辆靠近目标车道行驶，并实时评估最佳的变道间隙和变道时间。这样，车辆偏离当前车道的中心线，靠近目标车道，并与临近的车道边界保持安全距离，可以缩短车辆变道的距离和时间。而且，有利于目标车道中的车辆判断当前变道车辆的变道意图，并及时避让当前变道车辆。上述的变道间隙有可能变大或者产生更合适的变道间隙，这样，更有利于车辆变道。同时，由于变道距离的缩短，车辆在相同大小的变道间隙下汇入目标车道会更容易。

以下将结合多个实施例，对本公开提供的变道控制方案进行多方面的解释。

图4示出了本公开第四实施例的变道控制方法的流程图。

如图4所示，该变道控制方法可以包括如下步骤：

S410，在触发车辆从其行驶的第一车道变道至第二车道的情况下，基于车辆在第一车道上的当前位姿，预测车辆变道至第二车道的目标位姿；

S420，基于目标位姿与车辆的参数，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿。

在本实施例中，变道准备位姿充分考虑了车辆的当前位姿、目标位姿以及车辆的参数，使得车辆在变道过程中依据变道准备位姿来控制车辆变道，有利于提高车辆变道的成功率和安全性。

示例性地，车辆可以是自动驾驶车辆。车辆变道的触发可以是基于用户的请求，例如，车辆打左向灯示意向左变道时，或者车辆打右向灯示意向右变道时。也可以是在前方有障碍物的情况下车辆为了避开前方障碍物而触发车辆变道。

示例性地，第一车道是车辆在当前行驶的车道。第二车道是车辆变道的目标车道。

示例性地，在触发车辆变道的过程中，随着车辆的不断前行，车辆的目标位姿也会随之改变。因而，基于车辆在第一车道上的当前位姿，预测车辆变道至第二车道的目标位姿。

示例性地，在上述预测过程中，可以结合周围障碍物的预测轨迹，来预测目标位姿，有利于提高预测目标位姿的准确性。

示例性地，在每个时刻所预测得到的目标位姿可以包括多个，车辆针对每个目标位姿进行变道的碰撞风险是不同的。可以选择碰撞风险满足设定阈值的目标位姿。

示例性地，位姿可以包括车辆的坐标位置和航向角，还可以包括车辆的转向轮转角、转向轮转角的角速度、纵向行驶速度和横向行驶速度等。车辆的坐标位置可以包括车辆后轴中心的坐标位置。上述当前位姿和目标位姿都可以包括速度。上述变道准备位姿中的速度可以为零。

示例性地，上述基于目标位姿和车辆的参数确定车辆的变道准备位姿，可以使得车辆即使被迫停车后，再次起步后仍能基于当前的变道准备位姿进行安全地变道。

示例性地，基于车辆的当前位姿、目标位姿以及障碍物的预测轨迹，可以确定车辆的变道是否存在碰撞风险。在碰撞风险满足设定的阈值的情况下，可以确定车辆的变道存在碰撞风险。在碰撞风险不满足设定的阈值的情况下，可以确定车辆的变道不存在碰撞风险。在触发变道后，如果确定车辆的变道存在碰撞风险，则可以基于上述预测的变道准备位姿控制车辆停车，以避免发生碰撞。而且，有利于重新起步后变道。

示例性地，可以在确定变道过程中存在车辆与前方障碍物存在碰撞风险的情况下，依据变道准备位姿暂时停车，可以避免与其他障碍车或障碍物发生碰撞。而且，有利于重新起步变道。

示例性地，可以在变道过程中，基于变道准备位姿，控制车辆靠近目标车道但仍在当前车道行驶。

在一些实施例中，车辆的参数可以包括车辆的最小转弯半径和车辆的安全距离参数。车辆的安全距离参数可以包括车辆与周围障碍物之间的安全距离，例如车辆与前方障碍物之间的安全距离、车辆与车道边界之间的安全距离。

示例性地，上述步骤S420中，基于目标位姿与车辆的参数，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿，可以包括：

基于目标位姿、车辆的最小转弯半径以及车辆的安全距离参数，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿。

在本示例中，目标位姿可以用于确定车辆的大概变道准备位姿。车辆的最小转弯半径和车辆的安全距离参数可以使车辆基于变道准备位姿停车后再次起步时能基于变道准备位姿安全地变道，降低变道风险。

示例性地，最小转弯半径是车辆基于设定的圆心，且按最大方向盘转角转弯时，圆心与车辆后轴中心点之间的半径。

在一些实施例中，车辆的安全距离参数至少包括车辆与前方障碍物之间的安全距离，这样上述得到的变道准备位姿，至少可以避免车辆在暂时停车后再次起步变道时与前方障碍物发生碰撞。

示例性地，安全距离参数可以包括车辆在与前方障碍物之间的安全距离。上述基于目标位姿、车辆的最小转弯半径以及车辆的安全距离参数，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿，可以包括：

基于车辆的最小转弯半径，确定车辆转向的最小纵向距离；

基于车辆转向的最小纵向距离以及车辆与前方障碍物之间的安全距离，确定车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离；

基于车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离以及目标位姿，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿。

示例性地，不同的车辆有不同的最小转弯半径，不同的最小转弯半径对应不同的车辆转向的最小纵向距离。

示例性地，车辆转向的最小纵向距离可以是指，在车辆基于预设的圆心并以车辆的最小转弯半径为转弯半径从直行开始转弯至90°的过程中，车辆车头的纵向位移的标量。

示例性地，车辆与前方障碍物之间的安全距离可以是一个预设值。其可以基于历史数据来确定。

示例性地，车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离是指车辆以最小转弯半径从直行开始转弯至90°的过程中车辆能与前方障碍物一直保持上述安全距离的纵向距离。

示例性地，车辆转向的最小纵向距离与车辆与前方向障碍物之间的安全距离之和，为车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离。

示例性地，车辆转向的最小纵向距离为D₁，车辆与前方向障碍物之间的安全距离为D₂，则车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离D_min＝D₁+D₂。

示例性地，基于目标位姿可以确定车辆在第一车道上的大概变道准备位姿。基于车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离，可以确定车辆在停车时与前方障碍物之间的距离。基于车辆在第一车道上的大概变道准备位姿以及车辆在停车时与前方障碍物之间的距离，可以准确地确定变道准备位姿。

在本示例性中，按照上述确定的车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离，来设置车辆在停车时与前方障碍物之间的距离。这样，在车辆重新起步后，在车辆转向变道的过程中，由于车辆与前方障碍物之间的距离不会小于车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离，这样可以避免车辆在转向变道时与前方障碍物发生碰撞。

在一些实施例中，可以预先计算车辆转向的最小纵向距离。在确定车辆在第一车道上的变道准备位姿时，可以直接获取预先计算的车辆转向的最小纵向距离。

示例性地，上述基于车辆的最小转弯半径，确定车辆转向的最小纵向距离，可以包括：

基于车辆在第一车道上的预设直行位姿以及车辆的最小转弯半径，确定车辆与预设直行位姿相切的第一圆；

基于第一圆的圆心以及第一圆的圆心与车辆的车头之间的最远距离，确定第二圆；

基于第二圆与预设直行位姿对应的速度方向，确定垂直于速度方向且相切于第二圆的直线；

基于直线与车辆的车头之间的垂直距离，确定车辆转向的最小纵向距离。

在本示例中，通过预设直行位姿确定第一圆，车辆以车头相对于圆心最外侧顶点绕圆心转向来确定第二圆，然后结合直行位姿的速度方向，确定切于第二圆并垂直于该速度方向的直线。该直线与车头之间的垂直距离，可以准确地确定车辆转向的最小纵向距离。

图5示出了本公开第五实施例的变道准备位姿确定过程的示意图。

如图5所示，车辆在第一车道上的预设直行位姿为(x₁,y₁,θ₁)，其中，航向角θ₁为0°；最小转弯半径为r_min，则第一圆p_c1有两种，圆心在直行位姿的右侧和圆心在直行位姿的左侧。以圆心在右侧为例，第一圆p_c1的半径为r_min，圆心p_c1为(x₁+r_min,y₁)。以圆心在左侧为例，第一圆p_c1的半径为r_min，圆心p_c1为(x₁-r_min,y₁)。

接上例，第二圆的圆心为第一圆的圆心相同，半径为第一圆的圆心与车辆的车头之间的最远距离。以圆心在直行位姿的左侧为例，第二圆的半径为第一圆的圆心与车辆车头的右前顶点之间的距离。以圆心在直行位姿的右侧为例，第二圆的半径为第一圆的圆心与车辆车头的左前顶点之间的距离。如图5所示，车辆基于圆心p_c1，半径r_min转向，则车辆的右前顶点的变化轨迹为第一圆p_c1外侧的圆，该圆在图5中以虚线示意。

接上例，预设直行位姿的航向角为0°，其速度方向与航向角的方向相同，也为0°，则垂直于预设直行位姿对应的速度方向的方向为90°。因而，相切于第二圆且角度为90°的直线可以如图5所示。该直线位于车辆车头的前方。进而，该直线与车辆车头之间的垂直距离D₁可以确定为车辆转向的最小纵向距离。

接上例，如图5所示，车辆转向的最小纵向距离为D₁，车辆与前方向障碍物之间的安全距离为D₂，则车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离D_min＝D₁+D₂。

接上例，如图5所示，车辆的目标位姿为(x₂,y₂,θ₂)。在车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离D_min的情况下，以车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离D_min作为安全距离参数，可以结合目标位姿为(x₂,y₂,θ₂)和车辆的最小转弯半径r_min反推得到车辆在第一车道上的变道准备位姿。在反推的过程中，还可以结合车辆的其他安全距离参数，例如，车辆与车道边界之间的安全距离。

在一些实施例中，车辆的安全距离参数还可以包括车辆与车道边界之间的安全距离，这样上述得到的变道准备位姿，可以使车辆在停车后与车道边界保持安全距离，从而避免车辆与临近车道中的车辆发生碰撞。

示例性地，安全距离参数包括车辆与前方障碍物之间的安全距离和车辆与车道边界之间的安全距离。上述步骤S420中，基于目标位姿、车辆的最小转弯半径、以及车辆的安全距离参数，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿，可以包括：

基于目标位姿以及车辆的最小转弯半径，确定车辆与目标位姿相切的第三圆；

基于第三圆、车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，确定车辆的相切于第三圆的直线变道轨迹；

基于直线变道轨迹、车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿。

示例性地，可以基于车辆的当前位姿和目标位姿确定车辆变道的航向角的大概方向，这也决定了第三圆的圆心位于目标位姿的左侧还是右侧。例如，当前位姿位于目标位姿的左侧，则第三圆的圆心位于目标位姿的左侧。当前位姿位于目标位姿的右侧，则第三圆的圆心位于目标位姿的右侧。

示例性，在确定第三圆的情况下，给定车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，建立约束关系。即约束在车辆位于变道准备位姿时，车辆与前方障碍物之间的距离不超过设定的安全距离，车辆与车道边界之间的距离不超过设定的安全距离，车辆的直线变道轨迹要相切于第三圆，即约束车辆汇入目标车辆的过程中采用直行的方式。然后，求解满足上述约束关系的方程式，可以得到车辆相切于第三圆的直线变道轨迹。

示例性，该直线变道轨迹可以确定变道准备位姿的航向角。当车辆按照这样的变道准备位姿停车之后，再起步时可以不用转向，按照直线变道轨迹汇入到目标车道中。在确定了变道准备位姿的航向角后，继续结合车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，约束变道准备位姿的坐标位置，其可以为车辆的后轴中心点坐标。

在本示例中，可以基于目标位姿、车辆的最小转弯半径和安全距离参数反推得到变道准备位姿。而且，在反推过程中，结合了车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，可以避免车辆停车时与前方障碍物发生碰撞，也避免压到车道边界，进一步提高变道的安全性。

示例性地，基于直线变道轨迹、车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿，包括：

基于直线变道轨迹，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿中的航向角；

基于航向角、车辆与前方障碍物之间的安全距离以及车辆与车道边界之间的安全距离，确定车辆在第一车道上的变道准备位姿中的后轴中心点坐标。

在本示例中，可以以直线变道轨迹的方向作为变道准备位姿的航向角。这样，可以使得车辆在起步变道时可以以直线的方式汇入目标车道并到达目标位姿。

图6示出了本公开第六实施例的变道准备位姿确定过程的示意图。

如图6所示，目标位姿为(x₂,y₂,θ₂)，θ₂为0°，车辆的最小转弯半径为r_min，则可以确定第三圆p_c2的圆心为(x₂+r_min,y₂)。基于第三圆p_c2，车辆与前方障碍物之间的安全距离D₂，车辆与车道边界之间的安全距离为零，并约束车辆汇入目标车道的方式为直行方式，即相切于第三圆的直线变道轨迹。从而，可以得到满足上述安全距离的约束关系并相切于第三圆的直线变道轨迹。

接上例，基于直线轨迹的方向，可以确定变道准备位姿(x₁,y₁,θ₁)中的航向角θ₁。进而，结合该航向角以及上述安全距离的约束关系，可以推算得到变道准备位姿中的后轴中心点坐标(x₁,y₁)。

本公开实施例还提供了另一种方案可以解决上述第一个问题，可以减少变道时间，降低变道过程中的碰撞风险。该方案是在主车触发变道但未变道之前，主车可以基于变道准备位姿，预先靠近目标车道行驶，并实时评估最佳的变道间隙和变道时机。在已确定变道间隙和变道时机时，可以基于这两者控制车辆变道至目标车道。

图7示出了本公开第七实施例的车辆变道轨迹决策过程的示意图。

如图7所示，在状态1时，主车位于当前车道的中心线并直行。主车触发变道但未变道之前，主车可以预先靠近目标车道行驶并实时评估最佳的变道间隙和变道时机。这时，主车进入状态2，主车靠近车道边界并靠近目标车道。

图8示出了本公开第八实施例的变道控制装置的结构框图。

如图8所示，该变道控制装置，可以包括：

目标位姿预测模块810，用于在触发车辆从其行驶的第一车道变道至第二车道的情况下，基于所述车辆在所述第一车道上的当前位姿，预测所述车辆变道至所述第二车道的目标位姿；

变道准备位姿确定模块820，用于基于所述目标位姿与所述车辆的参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

图9示出本公开第九实施例的变道控制装置的结构框图。如图9所示，变道控制装置包括目标位姿预测模块910、变道准备位姿确定模块920分别与上述实施例中的目标位姿预测模块810、变道准备位姿确定模块820功能相同，在此不再详述。

在一些实施例中，如图9所示，所述变道准备位姿确定模块920用于：

基于所述目标位姿、所述车辆的最小转弯半径以及所述车辆的安全距离参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

在一些实施例中，所述安全距离参数包括所述车辆在与前方障碍物之间的安全距离；

所述变道准备位姿确定模块920包括：

第一距离确定单元921，用于基于所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆转向的最小纵向距离；

第二距离确定单元922，用于基于所述车辆转向的最小纵向距离以及所述车辆与前方障碍物之间的安全距离，确定所述车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离；

第一位姿确定单元923，用于基于所述车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离以及所述目标位姿，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

在一些实施例中，所述第一距离确定单元921用于：

基于所述车辆在第一车道上的预设直行位姿以及所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆与所述预设直行位姿相切的第一圆；

基于所述第一圆的圆心以及所述第一圆的圆心与所述车辆的车头之间的最远距离，确定第二圆；

基于所述第二圆与所述预设直行位姿对应的速度方向，确定垂直于所述速度方向且相切于所述第二圆的直线；

基于所述直线与所述车辆的车头之间的垂直距离，确定所述车辆转向的最小纵向距离。

在一些实施例中，所述安全距离参数包括所述车辆与前方障碍物之间的安全距离和所述车辆与车道边界之间的安全距离；

所述变道准备位姿确定模块920包括：

第三圆确定单元924，用于基于所述目标位姿以及所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆与所述目标位姿相切的第三圆；

直线轨迹确定单元925，用于基于所述第三圆、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆的相切于所述第三圆的直线变道轨迹；

第二位姿确定单元926，用于基于所述直线变道轨迹、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿；

在一些实施例中，所述第二位姿确定单元926用于：

基于所述直线变道轨迹，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿中的航向角；

基于所述航向角、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿中的后轴中心点坐标。

本公开实施例各装置中的各单元、模块或子模块的功能可以参见上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

根据本公开的实施例，本公开还提供一种车辆，可以包括本公开实施中的电子设备。

图10示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备100的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或要求的本公开的实现。

如图10所示，电子设备100包括计算单元101，其可以根据存储在只读存储器(ROM)102中的计算机程序或者从存储单元108加载到随机访问存储器(RAM)103中的计算机程序来执行各种适当的动作和处理。在RAM 103中，还可存储电子设备100操作所需的各种程序和数据。计算单元101、ROM 102以及RAM 103通过总线104彼此相连。输入输出(I/O)接口105也连接至总线104。

电子设备100中的多个部件连接至I/O接口105，包括：输入单元106，例如键盘、鼠标等；输出单元107，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元108，例如磁盘、光盘等；以及通信单元109，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元109允许电子设备100通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元101可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元101的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元101执行上文所描述的各个方法和处理，例如变道控制方法。例如，在一些实施例中，变道控制方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元108。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 102和/或通信单元109而被载入和/或安装到电子设备100上。当计算机程序加载到RAM 103并由计算单元101执行时，可以执行上文描述的变道控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元101可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行变道控制方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程变道控制装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入、或者触觉输入来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims

1.一种变道控制方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述目标位姿与所述车辆的参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述安全距离参数包括所述车辆在与前方障碍物之间的安全距离；

所述基于所述目标位姿、所述车辆的最小转弯半径以及所述车辆的安全距离参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿，包括：

基于所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆转向的最小纵向距离；

基于所述车辆转向的最小纵向距离以及所述车辆与前方障碍物之间的安全距离，确定所述车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离；

基于所述车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离以及所述目标位姿，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆转向的最小纵向距离，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述安全距离参数包括所述车辆与前方障碍物之间的安全距离和所述车辆与车道边界之间的安全距离；

所述基于所述目标位姿、所述车辆的最小转弯半径、以及所述车辆的安全距离参数，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿，包括：

基于所述目标位姿以及所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆与所述目标位姿相切的第三圆；

基于所述第三圆、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆的相切于所述第三圆的直线变道轨迹；

基于所述直线变道轨迹、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述直线变道轨迹、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿，包括：

7.一种变道控制装置，包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述位姿确定模块用于：

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述安全距离参数包括所述车辆在与前方障碍物之间的安全距离；

所述变道准备位姿确定模块包括：

第一距离确定单元，用于基于所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆转向的最小纵向距离；

第二距离确定单元，用于基于所述车辆转向的最小纵向距离以及所述车辆与前方障碍物之间的安全距离，确定所述车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离；

第一位姿确定单元，用于基于所述车辆与前方障碍物之间的最小纵向距离以及所述目标位姿，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一距离确定单元用于：

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述安全距离参数包括所述车辆与前方障碍物之间的安全距离和所述车辆与车道边界之间的安全距离；

所述变道准备位姿确定模块包括：

第三圆确定单元，用于基于所述目标位姿以及所述车辆的最小转弯半径，确定所述车辆与所述目标位姿相切的第三圆；

直线轨迹确定单元，用于基于所述第三圆、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆的相切于所述第三圆的直线变道轨迹；

第二位姿确定单元，用于基于所述直线变道轨迹、所述车辆与前方障碍物之间的安全距离以及所述车辆与车道边界之间的安全距离，确定所述车辆在所述第一车道上的变道准备位姿。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二位姿确定单元用于：

13.一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。

14.一种车辆，包括如权利要求13所述的电子设备。

15.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-6中任一项所述的方法。

16.一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-6中任一项所述的方法。