CN114454883B - 一种基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，该包括以下步骤：步骤1）判断当前本车是否满足安全换道条件，若是则执行步骤2），若否则执行步骤3）；步骤2）本车执行换道动作，本车换道完成后执行步骤4）；步骤3）利用周车预测轨迹，进行创造安全换道条件的纵向规划，选取规划好的加速度或减速度作为本车后续过程中的目标加速度或者目标减速度，并返回执行步骤1）；步骤4）本车换道过程结束。本发明通过上述创造安全换道条件的纵向规划方法，不但减小了将周车考虑为匀速运动的局限性，也减小了预先设定固定加速度的局限性，从而提高了创造安全换道条件的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法。
背景技术
自动驾驶车辆在自动驾驶过程中，会出现非常多必须换道的场景，例如下匝道、前方本车道道路施工等。现阶段安全换道条件主要是通过利用目标车道的车辆位置和速度等信息进行判断，如果满足安全换道条件，则允许自动换道，如果不满足安全换道条件（例如目标车道前方车辆和后方车辆距离较近），则不允许自动换道。当出现必须换道而安全换道条件无法满足的场景时，就必须通过本车加速、减速或者匀速行驶一段时间，创造出能安全换道的条件，再进行自动换道。
如申请号为CN202110604908.3的发明专利中公开了一种用于创造换道条件的自动驾驶纵向规划方法、系统及车辆，该方案中在创造换道条件时，假设目标车道的车辆按照当前的车速做匀速运动，然后在此基础上创造出目标车辆可以进行安全换道的条件，上述方法应用在实际过程中，若是假设目标车道中的车辆做匀速运动，则会有一定的局限性，当目标车辆做变速运动时，目标车道中车辆速度的变化将导致无法按照预期创造出安全换道的条件，因此也无法做到根据场景动态调整的目的，故上述方法预测的空间、使用的场景有限，实现安全换道的成功率较低。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种对周车的运动轨迹进行较精确的预测，并能够将周车的预测轨迹运用于创造安全换道条件的纵向运动规划之中，由此大大提高安全换道成功率的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，包括以下步骤：
步骤1）判断当前本车是否满足安全换道条件，若是则执行步骤2），若否则执行步骤3）；
步骤2）本车执行换道动作，本车换道完成后执行步骤4）；
步骤3）利用周车（本车周围的车辆）预测轨迹，进行创造安全换道条件的纵向规划，选取规划好的加速度或减速度作为本车后续过程中的目标加速度或者目标减速度，并返回执行步骤1）；
步骤4）本车换道过程结束。
优选的，步骤3）中包括以下步骤：
步骤3.1）将对周车预测的轨迹绘制在同一个S-t图中，并确定一个换道空档的搜索范围；
步骤3.2）将S-t图沿着t时间轴按照Δt的采样步长进行离散化，根据每个采样时刻预测的周车纵向位置，筛选出在搜索范围内满足安全换道空档的采样时刻，并在每个满足安全换道的空档上选取目标点；
步骤3.3）选择其中一个目标点作为最终目标点；
步骤3.4）利用本车当前状态和最终目标点状态，求解一条加速度或减速度不变的目标曲线，若求解失败，则删除当前选择的最终目标点并返回步骤步骤3.3）；若求解成功，则本车按照目标曲线对应的加速度或减速度行驶。
优选的，步骤3.1）中，利用速度约束和加速度约束条件，确定一个换道空档的搜索范围。
优选的，步骤3.2）中，筛选出的满足安全换道空档的长度基于空档处前车和后车的车速确定。
优选的，步骤3.2）中，选取满足安全换道的空档上的中点作为目标点。
优选的，步骤3.3）中，选取距离本车当前距离最近的目标点作为最终目标点。
优选的，步骤3.3）中，若距离本车当前距离最近的目标点具有多个安全换道空档，则选取距离当前时间最近的安全换道空档上的目标点作为最终目标点。
本方案还提供一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序被处理器运行时，执行上述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过对周车（本车周围的车辆）的运动轨迹进行较精确的预测，并将周车的预测轨迹运用于创造安全换道条件的纵向运动规划之中，大大提高了创造安全换道条件的成功率。
2、本发明能够在必须换道而又无法安全换道的场景下，通过自车的纵向加、减速度规划（包括匀速），在未来某个时刻创造出安全换道的条件，提高换道的成功率和安全性。
3、本发明通过上述创造安全换道条件的纵向规划方法，不但减小了将周车考虑为匀速运动的局限性，也减小了预先设定固定加速度的局限性，从而提高了创造安全换道条件的成功率。
附图说明
图1为本发明基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法的流程图；
图2为本发明构建好的S-t图的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示，一种基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，包括以下步骤：
步骤1）判断当前本车是否满足安全换道条件，若是则执行步骤2），若否则执行步骤3）；
步骤2）本车执行换道动作，本车换道完成后执行步骤4）；
步骤3）利用周车（本车周围的车辆）预测轨迹，进行创造安全换道条件的纵向规划，选取规划好的加速度或减速度作为本车后续过程中的目标加速度或者目标减速度，并返回执行步骤1）；
步骤4）本车换道过程结束。
在本实施例中，步骤3）中包括以下步骤：
步骤3.1）将对周车预测的轨迹绘制在同一个S-t图中，如附图2所示，其中粗虚线①表示目标车道的车辆预测轨迹，在规划本车轨迹时可以穿越，粗实线②则是本车道车辆的预测轨迹，在规划本车轨迹时不可穿越，利用速度约束和加速度约束条件，确定一个换道空档的搜索范围，即附图2中的A0B的范围；
步骤3.2）将S-t图沿着t时间轴按照Δt的采样步长进行离散化，如附图2中的双点划线③所示，根据每个采样时刻预测的周车纵向位置，筛选出在搜索范围（AOB范围）内满足安全换道空档的采样时刻，筛选出的满足安全换道空档的长度基于空档处前车和后车的车速查表确定，如附图2中的双箭头线段④所示，并在每个满足安全换道的空档上选取目标点，具体的，可以选取满足安全换道的空档上的中点作为目标点X，也可以利用其他规则确定目标点；
步骤3.3）选择其中一个目标点作为最终目标点；具体的，选取距离本车当前距离最近的目标点作为最终目标点，若距离本车当前距离最近的目标点具有多个安全换道空档，则选取距离当前时间最近的安全换道空档上的目标点作为最终目标点；
步骤3.4）在满足各类约束条件的前提下，如速度、加速度等约束条件，利用本车当前状态和最终目标点状态，求解一条加速度或减速度不变的目标曲线，若求解失败，则删除当前选择的最终目标点并返回步骤步骤3.3）；若求解成功，则本车按照目标曲线对应的加速度或减速度行驶。
本方案还提供一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序被处理器运行时，执行上述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法。
与现有技术相比，本发明通过对周车（本车周围的车辆）的运动轨迹进行较精确的预测，并将周车的预测轨迹运用于创造安全换道条件的纵向运动规划之中，大大提高了创造安全换道条件的成功率。本发明能够在必须换道而又无法安全换道的场景下，通过自车的纵向加、减速度规划（包括匀速），在未来某个时刻创造出安全换道的条件，提高换道的成功率和安全性。本发明通过上述创造安全换道条件的纵向规划方法，不但减小了将周车考虑为匀速运动的局限性，也减小了预先设定固定加速度的局限性，从而提高了创造安全换道条件的成功率。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）判断当前本车是否满足安全换道条件，若是则执行步骤2），若否则执行步骤3）；
步骤2）本车执行换道动作，本车换道完成后执行步骤4）；
步骤3）利用周车预测轨迹，进行创造安全换道条件的纵向规划，选取规划好的加速度或减速度作为本车后续过程中的目标加速度或者目标减速度，并返回执行步骤1）；
步骤4）本车换道过程结束；
步骤3）中包括以下步骤：
步骤3.1）将对周车预测的轨迹绘制在同一个S-t图中，并确定一个换道空档的搜索范围；
步骤3.2）将S-t图沿着t时间轴按照Δt的采样步长进行离散化，根据每个采样时刻预测的周车纵向位置，筛选出在搜索范围内满足安全换道空档的采样时刻，并在每个满足安全换道的空档上选取目标点；
步骤3.3）选择其中一个目标点作为最终目标点；
步骤3.4）利用本车当前状态和最终目标点状态，求解一条加速度或减速度不变的目标曲线，若求解失败，则删除当前选择的最终目标点并返回步骤步骤3.3）；若求解成功，则本车按照目标曲线对应的加速度或减速度行驶。
2.根据权利要求1所述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，其特征在于，步骤3.1）中，利用速度约束和加速度约束条件，确定一个换道空档的搜索范围。
3.根据权利要求1所述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，其特征在于，步骤3.2）中，筛选出的满足安全换道空档的长度基于空档处前车和后车的车速确定。
4.根据权利要求3所述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，其特征在于，步骤3.2）中，选取满足安全换道的空档上的中点作为目标点。
5.根据权利要求1所述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，其特征在于，步骤3.3）中，选取距离本车当前距离最近的目标点作为最终目标点。
6.根据权利要求5所述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法，其特征在于，步骤3.3）中，若距离本车当前距离最近的目标点具有多个安全换道空档，则选取距离当前时间最近的安全换道空档上的目标点作为最终目标点。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序被处理器运行时，执行如权利要求1~6中任一项所述的基于周车预测的创造安全换道条件的纵向规划方法。
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