CN115782874A - 一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法、系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法、系统和车辆，首先检测周围车辆是否有超车意图；检测借用车道上的前后位置车辆为非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆，以及非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆在位于待执行超车车辆超车路线上所处位置，以及与借用车道上的前车位置和后车位置的安全距离，然后发出信号给周围车辆，待执行超车车辆第一次变道后，判断检测路面是否为冰膜路面，如果不是待执行超车车辆变速行驶超越原车道前车后进行第二次变道完成超车，发送完成超车信号给周围车辆，周围车辆恢复原行驶状态，本发明通过协同控制自动驾驶车辆及周围自动驾驶车辆，减小了非自动驾驶车辆在车过程中的不确定性，提高了冰雪路面的超车安全性能。

Description

一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法、系统和车辆

技术领域

本发明涉及自动驾驶汽车超车控制方法领域，具体涉及一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法、系统和车辆。

背景技术

目前，自动驾驶汽车是汽车领域的研究重点，其较现在以人为主导的传统驾驶方式有着更好的安全和节能性。传统的驾驶方式需要驾驶员的注意力高度集中，注意道路上的突发情况以防止交通事故的发生，但是，自动驾驶汽车通过车上搭载的传感器，可以获得车辆的运行状态信息，代替驾驶人进行车辆控制。同时伴随着车联网技术的加持，可以使自动驾驶汽车获得周边车辆运行状态和环境信息，通过对信息的整合可以实现对车辆控制的优化达到节能的目的。

降雪天气在冬季十分常见，尤其在北方地区，由于较低的室外温度会使积雪在路面上持续时间较长，同时，降雪后由于对路面覆盖的积雪清理不及时、短时间内多次降雪、气温冷热交替等情况，会形成不同的道路情况。通常可以将冬季的驾驶路面分为五种类型：松雪路面、压实雪路面、冰板路面、薄冰松雪路面和冰膜路面。一般来说松雪路面的附着系数为0.2-0.5，压实雪路面的附着系数为0.2-0.3，冰板路面的附着系数为0.15-0.3，薄冰松雪路面的附着系数为0.15-0.25，冰膜路面的附着系数为0.05-0.1，特别地干燥路面的附着系数为0.45-0.7。干燥路面的附着系数要高于有冰雪覆盖的路面，因此车辆行驶在冰雪路面会存在更大的安全隐患。

超车操作是驾驶中十分重要的场景，在驾驶过程中如果前方出现障碍物，或者乘客急于到达目的地但前方车辆行驶缓慢的情况，这时就需要对车辆进行控制实现超车操作。在干燥路面下进行超车操作时，周围车辆的运行状态、本车与前车的间距是主要参考因素，但是在冰雪路面下进行超车操作时，因为路面的附着系数较低，会发生车辆打滑的现象，较干燥路面存在更大风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，降低自动驾驶汽车冰雪路面超车风险。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，包括如下步骤：

首先对比待执行超车车辆与前车车速，如果大于前车车速则进行超车，再检测周围车辆是否有超车意图；

如果有，则待执行超车车辆减速或是原状态行驶；

如果无，则检测借用车道上的前后位置车辆为非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆，以及非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆在位于待执行超车车辆超车路线上所处位置，包括如下三种情况：

第一种情况：如果位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置的车辆为非自动驾驶车辆，则待执行超车车辆发出第一种信号用于提示非自动驾驶车辆本车辆有超车意图，检测前车和后车速度并未改变或是减速后，待执行超车车辆进行第一次变道；

第二种情况：如果非自动驾驶车辆和自动驾驶车辆分别位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置，则优先选择发出第二种信号提示自动驾驶车辆改变速度，待执行超车车辆进行第一次变道；

第三种情况：如果自动驾驶车辆分别位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置，则检测前车和后车所处路面是否为冰膜路面，优先选择所发出第二种信号提示为非冰膜路面的自动驾驶车辆改变速度，待执行超车车辆进行第一次变道；

所述的三种情况中在选择发出第一种信号或是第二种信号的同时，待执行超车车辆发出第三种信号给位于在前车位置前的自动驾驶车辆或后车位置后的自动驾驶车辆，所述车辆收到待执行超车车辆的第三种信号后检测自身当前所处位置，如果处于后车位置的后方车辆则缓减速行驶，并发出变速行驶预警给前后车辆，如果处于前车位置前方的车辆则缓加速行驶，并发出变速行驶预警给周围车辆；

待执行超车车辆第一次变道后，判断检测路面是否为冰膜路面，如果是则待执行超车车辆原状态行驶，如果不是则检测周围车辆状态是否变化，如果无变化则待执行超车车辆变速行驶超越原车道前车后进行第二次变道完成超车，发送完成超车信号给周围车辆，周围车辆恢复原行驶状态。

作为本发发明更优的技术方案：对结冰路面的判断通过自动驾驶汽车的摄像头与传感器配合进行判断；与周围车辆的距离通过激光雷达、毫米波雷达和摄像头的配合可以实现测量；周围车辆的运行状态信息、交互信息和环境信息借助于车联网技术得以获取；地面附着系数通过该路段通行状态、摄像头感知和传感器测量协同进行判定；与周围车辆的安全距离通过以下公式进行计算：

其中t₁和t₂为制动器起作用的时间，S为制动过程行驶距离，v驾驶速度，g重力加速度，μ路面附着系数，s₀制动后距前车距离。

自动驾驶车辆欲进行超车操作时，与超车借用车道中行驶车辆应满足的条件为：

与超车借用车道后车行驶条件：ΔS₁≥S；v≥v₁；

与超车借用车道前车行驶条件：ΔS₂≥S；v≤v₂；

其中ΔS₁为与借用车道后车的水平距离；v₁为借用车道后车的速度；其中ΔS₂为与借用车道前车的水平距离；v₂为借用车道前车的速度。

作为本发发明更优的技术方案：所述的借用车道可以为相邻左侧或是相邻右侧车道。

作为本发发明更优的技术方案：所述的第一种信号是与非自动驾驶车辆变道过程中相同的方式给周围车辆提供变道信息。

作为本发发明更优的技术方案：所述的第二种信号是待执行超车车辆和位于借用车道上前车位置或是后车位置自动驾驶车辆之间的交互车辆信息，包括位置、速度、转向后速度和转向时间等。

作为本发发明更优的技术方案：所述的第三种信号是待执行超车车辆和位于前车位置前的自动驾驶车辆或是后车位置后的自动驾驶车辆之间的交互车辆信息，包括位置、待执行超车车辆速度、前车位置速度或是后车位置速度和转向时间等。

本发明还提供一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制系统，包括

整车控制器、V2V通信单元和组合仪表；

所述整车控制器适于采集车辆的位置信息、车速信息和转向信息；

所述V2V通信单元适于发送位置信息、车速信息和转向信息；

所述整车控制器适于根据各车辆的位置信息、车速信息和转向信息生成超车意图信号；

所述组合仪表适于根据超车意图显示对应的超车信息。

本发明还提供一种自动驾驶车辆，包括上述的自动驾驶汽车冰雪路面超车控制系统。

有益效果如下：

在路面上为自动驾驶车辆和非自动驾驶车辆混合存在，由于非自动驾驶车辆主要由驾驶员控制，驾驶员意图和和自动驾驶车辆之间存在交互信息困难。本发明通过协同控制自动驾驶车辆及周围自动驾驶车辆，减小了非自动驾驶车辆带来的超车过程中的不确定性，提高了冰雪路面的超车安全性能。并且本发明不限于左侧超车，可以选择右侧超车，完全避免右侧超车带来的风险。

附图说明

图1为本发明中冰雪路面超车控制决策框图。

图2为本发明中冰雪路面超车条件判断框图。

图3为本发明中冰雪路面换道条件判断框图。

图4为本发明中冰雪路面相邻车道行车决策框图。

图5为本发明中冰膜路面拒绝超车操作示意图。

图6为本发明中冰膜路面拒绝换道示意图。

图7为本发明中积雪路面下超车示意图。

图8为本发明中积雪与冰膜结合路面下超车示意图。

图9为本发明中积雪与冰膜结合路面下超车分解示意图。

图10为本发明中积雪与冰膜结合路面下混合交通流超车示意图。

图11为本发明中积雪与冰膜结合路面下混合交通流超车分解示意图。

具体实施方式

根据附图，下面对本发明的实施例进行详细说明。本实施例在本发明技术方案下给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

需要说明的是，本说明书中附图的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书中所述内容，并非用以限定本发明可实施的限定条件。

在本发明中提供一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，包括如下步骤：首先对比待执行超车车辆与前车车速，如果大于前车车速则进行超车，再检测周围车辆是否有超车意图；如果有，则待执行超车车辆减速或是原状态行驶；如果无，则检测借用车道上的前后位置车辆为非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆，以及非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆在位于待执行超车车辆超车路线上所处位置，包括如下三种情况：第一种情况：如果位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置的车辆为非自动驾驶车辆，则待执行超车车辆发出第一种信号用于提示非自动驾驶车辆本车辆有超车意图，检测前车和后车速度并未改变或是减速后，待执行超车车辆进行第一次变道；第二种情况：如果非自动驾驶车辆和自动驾驶车辆分别位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置，则优先选择发出第二种信号提示自动驾驶车辆改变速度，待执行超车车辆进行第一次变道；第三种情况：如果自动驾驶车辆分别位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置，则检测前车和后车所处路面是否为冰膜路面，优先选择所发出第二种信号提示为非冰膜路面的自动驾驶车辆改变速度，待执行超车车辆进行第一次变道；所述的三种情况中在选择发出第一种信号或是第二种信号的同时，待执行超车车辆发出第三种信号给位于在前车位置前的自动驾驶车辆或后车位置后的自动驾驶车辆，所述车辆收到待执行超车车辆的第三种信号后检测自身当前所处位置，如果处于后车位置的后方车辆则缓减速行驶，并发出变速行驶预警给前后车辆，如果处于前车位置前方的车辆则缓加速行驶，并发出变速行驶预警给周围车辆；待执行超车车辆第一次变道后，判断检测路面是否为冰膜路面，如果是则待执行超车车辆原状态行驶，如果不是则检测周围车辆状态是否变化，如果无变化则待执行超车车辆变速行驶超越原车道前车后进行第二次变道完成超车，发送完成超车信号给周围车辆，周围车辆恢复原行驶状态。

在一些实施例中，对结冰路面的判断通过自动驾驶汽车的摄像头与传感器配合进行判断；与周围车辆的距离通过激光雷达、毫米波雷达和摄像头的配合可以实现测量；周围车辆的运行状态信息、交互信息和环境信息借助于车联网技术得以获取；地面附着系数通过该路段通行状态、摄像头感知和传感器测量协同进行判定；与周围车辆的安全距离通过以下公式进行计算：

其中t₁和t₂为制动器起作用的时间，S为制动过程行驶距离，v驾驶速度，g重力加速度，μ路面附着系数，s₀制动后距前车距离。

自动驾驶车辆欲进行超车操作时，与超车借用车道中行驶车辆应满足的条件为：

与超车借用车道后车行驶条件：ΔS₁≥S；v≥v₁；

与超车借用车道前车行驶条件：ΔS₂≥S；v≤v₂；

其中ΔS₁为与借用车道后车的水平距离；v₁为借用车道后车的速度；其中ΔS₂为与借用车道前车的水平距离；v₂为借用车道前车的速度。

在一些实施例中，所述的借用车道可以为相邻左侧或是相邻右侧车道。

在一些实施例中，所述的第一种信号是与非自动驾驶车辆变道过程中相同的方式给周围车辆提供变道信息。

在一些实施例中，所述的第二种信号是待执行超车车辆和位于借用车道上前车位置或是后车位置自动驾驶车辆之间的交互车辆信息，包括位置、速度、转向后速度和转向时间等。

在一些实施例中，所述的第三种信号是待执行超车车辆和位于前车位置前的自动驾驶车辆或是后车位置后的自动驾驶车辆之间的交互车辆信息，包括位置、待执行超车车辆速度、前车位置速度或是后车位置速度和转向时间等。

本发明还提供一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制系统，包括

整车控制器、V2V通信单元和组合仪表；

所述整车控制器适于采集车辆的位置信息、车速信息和转向信息；

所述V2V通信单元适于发送位置信息、车速信息和转向信息；

所述整车控制器适于根据各车辆的位置信息、车速信息和转向信息生成超车意图信号；

所述组合仪表适于根据超车意图显示对应的超车信息。

本发明还提供一种自动驾驶车辆，包括上述的自动驾驶汽车冰雪路面超车控制系统。

在本发明中超车车辆完成变道后，要进行是否是结冰路面的判断，当汽车行驶在结冰路面上时，为了保证驾驶安全，不能进行任何操作，只能在车道内保持匀速行驶。当路面不为结冰路面时，再对周围车辆状态进行检测，进行变速行驶，实现超越原车道前车的目的。

当超越过原车道的前车时，再次进行换道条件的判定，如果满足换道条件，就可以向原车道换道，实现超车操作。在超车车辆完成超车操作后，要发送超车完成信息，以不妨碍其他车辆的正常通行。

在进行冰雪路面的超车策略设计时，包含对超车和换道条件的判断，其中，对超车条件的判断策略为：

首先，要进行本车状态的检测，以确保车辆的正常行驶。其次，对行驶的路面进行判定，既判定是否行驶在结冰的路面上。当汽车行驶在结冰路面上时，不进行任何操作，只有当车辆行驶在无冰道路上时，才可以进行超车操作。第三，需要对所行驶道路的道路标志和周围车辆的状态进行检测，以此来判断当前道路是否可以进行超车操作。最后，需要测量与本车道前车的距离是否可以保持安全距离，同时检测行驶在超车借用车道上的车辆，如果可以满足换道条件，那么此时就可以判定是满足超车条件的。

对换道条件的判断策略为：首先，要判断和前车的距离是否满足超车的安全距离。第二，如果满足安全距离，开始对超车借用车道的行驶车辆进行判定，同时进行车辆的行驶状态信息进行分析。第三，如果超车借用车道的后方有车辆行驶，在换道时本车车速需要大于借用车道后方车速，同时与其保持安全距离。第四，如果借用车道的前方有车辆行驶，在换道时本车车速要低于借用车道前方车速，同时本车需与前方车辆保持安全距离。如果满足上述条件，便可以确认当前状态满足换道条件。在自动驾驶汽车超车控制方案中还需要对周围行驶的智能网联车辆进行协同控制，以保证超车操作可以安全、快速完成。对周围车辆进行协同控制的方案为：首先，当车辆接收到自动驾驶车辆的超车信息后，本车要进行预警，以提示周围运行的传统控制车辆，防止传统车辆发生危险。之后需要进行判定，判断本车所行驶的道路是否会受到超车的影响。如果会受到影响，那么需要对本车所行驶的位置进行判断：如果是后车要进行超越本车的操作，此时本车正常行驶即可，等待后方车辆的超越；如果本车位于超车借用车道的后车，那么当收到超车信息时，本车需要进行缓慢降速行驶，和超车车辆保持足够的安全距离和速度差；如果本车是超车借用车道的前车，那么本车需要缓加速行驶，以保证安全。在进行变速行驶的同时，需要发出本车要进行变速行驶的预警，以警示传统车辆，防止发生危险。最后，当收到超车完成的信息后，便可以恢复原行驶状态，继续行驶。

冰雪路面下自动驾驶汽车的超车控制方案需要对结冰路面进行判定，但自动驾驶车辆判定其行驶在结冰路面时，不能采取任何操作，需按照上一时刻的运行状态进行保持，直到其驶出结冰路面为止，才继续进行超车操作，在图5和图6中描述了拒绝自动驾驶车辆进行超车与换道的示意图。在说明书附图中，A1车辆为欲进行超车操作的自动驾驶车辆；A2车辆为自动驾驶汽车欲超过的前方车辆；A3车辆为超车借用车道后方行驶车辆。

如图5所示，当车辆A1准备进行超车操作时，A1需要向A3行驶的车道进行借用车道行驶的操作，在变道后加速行驶超过A2后再向现行驶车道变道实现超车操作。但是A1所处位置为冰膜路面，故此时A1即便满足超车的距离与速度条件，但为了保障安全，不能进行超车操作。

如图6所示，车辆A1在超车借用车道已经成功超过A2车辆，只要进行一次变道操作就可以实现超车动作，但是此时A1车辆行驶在结冰路面上，为了保证安全，需要作出禁止变道的决策，待驶过结冰路面后，进行变道完成超车。

自动驾驶汽车在纯积雪路面下的超车实施例：

如图7所示，在纯积雪道路下，A1车辆欲超过A2车辆，该示意图分成四个行车时刻，通过①、②、③和④进行区分，在该实施例中，A1和A2车辆均为自动驾驶汽车，可以进行协同控制，同时不考虑超车借用车道中有车辆行驶。

在①时刻中，A1车辆跟在A2车辆后面，A1车辆要进行超车操作，首先A1车辆需要检测当前是否行驶在结冰路面，同时测量和A2车辆之间的距离，判断是否满足安全距离。在此时刻，A1具备超车条件，发出A1车辆的超车信号。A2车辆接收到了超车信号，此时A2车辆所处位置为要进行超车操作车辆的正前方，此时A2发出允许超车的信号，并维持当前运行状态继续行驶。A1车辆接收到允许超车的信号，进行超车操作。

在②时刻中，A1车辆完成了变道操作，A1车辆进行结冰路面检测，当前路面未结冰，且当前车道中未有行驶车辆，因此A1车辆可以进行加速操作，以达到超过原车道A2车辆的目的。

在③时刻中，A1车辆经加速行驶后，超过了在原车道行驶的A2车辆，此时A1车辆进行结冰路面检测，当前路面未结冰，且与A2车辆保留有安全距离，因此，可以在此时进行换道操作。

在④时刻中，A1车辆完成了换道操作，此时A1车辆完成了对A2车辆的超车操作，实现了在纯积雪路面下的超车操作。最后A1车辆需要发出完成超车操作的信号，A2车辆维持正常行驶状态。

自动驾驶汽车在积雪与冰膜结合路面下的超车实施例：

图8为积雪与冰膜结合路面下超车示意图，图9为超车的分解示意图。在积雪与冰膜结合路面下，A1车辆欲超过A2车辆，在相邻车道中，有一辆正常行驶的车辆A3，三辆车均为自动驾驶汽车可以进行协同控制。

图8中将车辆运行状态分为①和②两个状态时刻，①时刻代表着A1、A2和A3车辆的初始运行状态及位置，②时刻代表着三辆车在超车操作完成后的位置示意图。将图8中的道路设定为超车操作的行驶路况，包含积雪路面和冰膜路面。

图9为超车操作的分解示意图，将整体的超车操作分为①、②、③、④、⑤、⑥和⑦，共七个时刻。

在①时刻中，A1车辆和A3车辆并排行驶，A2车辆在A1车辆前方行驶，A1车辆欲超过A2车辆行驶。A1车辆为完成超车操作，首先需要进行周围车辆超车信号的检测，周围车辆没有超车的需求。之后进行超车条件的判定：此时A1车辆所行驶的道路未结冰，A1车辆和A2车辆之间存在安全行车距离，但是，此时A1车辆和A3车辆之间不存在换道安全距离，因此不具备换道条件，所以不能进行超车操做。所以此时A1车辆应进行加速操作，加大与A3车辆之间的距离。

在②时刻中，A1车辆和A3车辆之间的距离加大，A1车辆此时进行结冰路面判定，此时车辆行驶在结冰路面，此时不进行任何操作，A1车辆维持行驶状态。

在③时刻中，A1车辆进行结冰路面判定，此时路面未结冰。之后，A1车辆与A2车辆和A3车辆满足安全行车距离，且A1车辆行驶速度高于A3车辆，该时刻A1车辆可以进行超车操作。A1车辆发送本车超车信号，A2车辆和A3车辆收到A1发出的超车信号，共同应答允许超车，此时A2车辆是A1车辆想超过的车辆，A2维持现有行驶状态。A3车辆为借用车道的后方车辆，应缓减速行驶以保证A1车辆的超车操作安全完成。

在④时刻中，A1车辆完成超车变道操作。此时进行结冰路面判定，此时路面未结冰。为实现超过A2车辆的目的，A1车辆应加速行驶。

在⑤时刻中，A1车辆经过加速操作后，与A2车辆的距离加大。A1车辆此时进行结冰路面判定，此时车辆行驶在结冰路面，为保证安全，此时A1车辆维持行驶状态，不进行任何操作。

在⑥时刻中，A1车辆进行结冰路面判定，此时路面未结冰。A1车辆与A2车辆满足安全距离条件，A1车辆可以进行变道操作，向超车操作前的行车道变道。

在⑦时刻中，A1车辆完成换道操作，此时A1车辆完成对A2车辆的超车操作，实现了在积雪与冰膜结合路面下自动驾驶汽车的超车操作。完成超车操作后，A1车辆发送超车完成信息，A2车辆和A3车辆恢复超车前行驶状态。

自动驾驶汽车在积雪与冰膜结合路面下混合交通流的超车实施例：

图10为积雪和冰膜结合路面下混合交通流的自动驾驶汽车超车示意图，图11为超车的分解示意图。在积雪与冰膜结合路面下，A1车辆欲超过A2车辆，在相邻车道中，有三辆正常行驶的车辆A3，A4和A5。其中，A1、A3和A5车辆为自动驾驶汽车可以进行协同控制，A2和A3为驾驶员驾驶的传统汽车。

图10中将车辆运行状态分为①和②两个状态时刻，①时刻代表着A1、A2、A3、A4和A5车辆的初始运行状态及位置，②时刻代表着五辆车在超车操作完成后的位置示意图。将图10中的道路设定为超车操作的行驶路况，包含积雪路面和冰膜路面。

图11为超车操作的分解示意图，将整体的超车操作分为①、②、③、④、⑤、⑥和⑦，共七个时刻。

在①时刻中，A1车辆和A3车辆并列行驶，A4车辆位于A3车辆后方，A5车辆位于A3车辆前方。A1车辆欲超过A2车辆，需借用相邻车道即A3行驶车道。此时，进行周围车辆超车信号的检测，周围车辆没有超车的需求。之后进行超车条件的判定：此时A1车辆所行驶的道路未结冰，A1车辆和A2车辆之间存在安全行车距离，但是A1和A3之间的距离过近，不满足超车条件，A1此时只能继续跟驰，增大与A3之间的距离。

在②时刻中，A1和A3车辆之间的距离增大，但是A1车辆此时进行行驶路面判定，当前为结冰路面，为了保证安全，此时A1继续行驶，不能进行超车操作。

在③时刻中，此时A1车辆未接受到周围车辆有需要超车的信号，A1与周围车辆之间存在安全距离，满足超车条件。此时A1车辆发送本车超车信号，A3车辆和A5车辆收到A1发出的超车信号，共同应答允许超车，同时，对周围行驶的传统车辆A2和A4发出警示信号，防止超车发生危险。此时，A3车辆位于借用车道后方车辆，应缓减速行驶以保证A1车辆的超车操作安全完成，同时要发出减速信号示警，保证和后方行驶车辆A4的安全。A5位于借用车道前方车辆，应稍增速行驶，和欲超车车辆A1保持安全距离，同时，发出预警，警示传统车辆A2，周围车辆欲进行超车操作。

在④时刻中，A1车辆完成变道操作，此时进行路面结冰的判断，此时所处位置路面未结冰，A1可以进行缓加速操作，超过A2车辆。

在⑤时刻中，A1车辆经过加速操作后，与A2车辆的距离加大。A1车辆此时进行结冰路面判定，此时车辆行驶在结冰路面，为保证安全，此时A1车辆维持行驶状态，不进行任何操作。

在⑥时刻中，A1行驶通过结冰路面，此时进行安全距离判定，A1和A2、A5之间满足安全距离的条件，可以进行换到操作，完成超车操作。

在⑦时刻中，A1车辆完成超车操作，实现了对A2的超越。实现了在积雪与冰膜结合路面下自动驾驶汽车混合交通流的超车操作。完成超车操作后，A1车辆发送超车完成信息，A3车辆和A5车辆恢复超车前行驶状态,取消对周围车辆的预警。

综上，提出一种冰雪路面下自动驾驶汽车超车控制方案，实现自动驾驶汽车在冰雪路面行车状态下的超车决策。

Claims (9)

1.一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

首先对比待执行超车车辆与前车车速，如果大于前车车速则进行超车，再检测周围车辆是否有超车意图；

如果有，则待执行超车车辆减速或是原状态行驶；

如果无，则检测借用车道上的前后位置车辆为非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆，以及非自动驾驶车辆或是自动驾驶车辆在位于待执行超车车辆超车路线上所处位置，以及与借用车道上的前车位置和后车位置的安全距离，包括如下三种情况：

第一种情况：如果位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置的车辆为非自动驾驶车辆，则待执行超车车辆发出第一种信号用于提示非自动驾驶车辆本车辆有超车意图，检测前车和后车速度并未改变或是减速后，待执行超车车辆进行第一次变道；

第二种情况：如果非自动驾驶车辆和自动驾驶车辆分别位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置，则优先选择发出第二种信号提示自动驾驶车辆改变速度，待执行超车车辆进行第一次变道；

第三种情况：如果自动驾驶车辆分别位于待执行超车车辆借用车道前车位置和后车位置，则检测前车和后车所处路面是否为冰膜路面，优先选择所发出第二种信号提示为非冰膜路面的自动驾驶车辆改变速度，待执行超车车辆进行第一次变道；

所述的三种情况中在选择发出第一种信号或是第二种信号的同时，待执行超车车辆发出第三种信号给位于在前车位置前的自动驾驶车辆或后车位置后的自动驾驶车辆，所述车辆收到待执行超车车辆的第三种信号后检测自身当前所处位置，如果处于后车位置的后方车辆则缓减速行驶，并发出变速行驶预警给前后车辆，如果处于前车位置前方的车辆则缓加速行驶，并发出变速行驶预警给周围车辆；

待执行超车车辆第一次变道后，判断检测路面是否为冰膜路面，如果是则待执行超车车辆原状态行驶，如果不是则检测周围车辆状态是否变化，如果无变化则待执行超车车辆变速行驶超越原车道前车后进行第二次变道完成超车，发送完成超车信号给周围车辆，周围车辆恢复原行驶状态。

2.如权利要求1所述的一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于，对冰膜路面的判断过程如下：

通过自动驾驶汽车的摄像头与传感器配合进行判断；与周围车辆的距离通过激光雷达、毫米波雷达和摄像头的配合可以实现测量；地面附着系数通过该路段通行状态、摄像头感知和传感器测量协同进行判定。

3.如权利要求1所述的一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于，与周围车辆的安全距离通过以下公式进行计算：

其中t₁和t₂为制动器起作用的时间，S为制动过程行驶距离，v驾驶速度，g重力加速度，μ路面附着系数，s₀制动后距前车距离。

自动驾驶车辆欲进行超车操作时，与超车借用车道中行驶车辆应满足的条件为：

与超车借用车道后车行驶条件：△S₁≥S；v≥v₁；

与超车借用车道前车行驶条件：△S₂≥S；v≤v₂；

其中△S₁为与借用车道后车的水平距离；v₁为借用车道后车的速度；其中△S₂为与借用车道前车的水平距离；v₂为借用车道前车的速度。

4.如权利要求1所述的一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于，所述的借用车道可以为相邻左侧或是相邻右侧车道。

5.如权利要求1所述的一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于，所述的第一种信号是与非自动驾驶车辆变道过程中相同的方式给周围车辆提供变道信息。

6.如权利要求1所述的一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于，所述的第二种信号是待执行超车车辆和位于借用车道上前车位置或是后车位置自动驾驶车辆之间的交互车辆信息，包括位置、速度、转向后速度和转向时间等。

7.如权利要求1所述的一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制方法，其特征在于，所述的第三种信号是待执行超车车辆和位于前车位置前的自动驾驶车辆或是后车位置后的自动驾驶车辆之间的交互车辆信息，包括位置、待执行超车车辆速度、前车位置速度或是后车位置速度和转向时间等。

8.一种自动驾驶汽车冰雪路面超车控制系统，包括

整车控制器、V2V通信单元和组合仪表；

所述整车控制器适于采集车辆的位置信息、车速信息和转向信息；

所述V2V通信单元适于发送位置信息、车速信息和转向信息；

所述整车控制器适于根据各车辆的位置信息、车速信息和转向信息生成超车意图信号；

所述组合仪表适于根据超车意图显示对应的超车信息。

9.一种自动驾驶车辆，包括上述的自动驾驶汽车冰雪路面超车控制系统。

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