CN116442996A - 一种车辆换道控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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CN116442996A CN202310424004.1A CN202310424004A CN116442996A CN 116442996 A CN116442996 A CN 116442996A CN 202310424004 A CN202310424004 A CN 202310424004A CN 116442996 A CN116442996 A CN 116442996A
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Abstract

本发明提供的一种车辆换道控制方法、装置、设备及存储介质，通过检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；在车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。通过采用上述技术方案，解决了现有车辆换道方法采用换道前规划好的固定的换道路径进行换道，难以应对在换道过程中因周围环境变化而导致车辆换道安全性降低的问题，取到了有效降低事故发生概率，提高车辆换道安全性的有益效果。

Description

一种车辆换道控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆换道控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着人工智能时代的全面到来，智能驾驶已成为汽车未来的发展趋势之一。智能驾驶是通过人工智能辅助或代替人进行汽车驾驶行为，其集成了环境感知、规划决策等多种功能。车辆换道功能作为智能驾驶中的基础功能，能够有效的提高车辆在行驶过程中的行驶效率和速度。
目前的车辆换道控制方法中，一般是车辆在换道之前通过车载传感器识别周围障碍物与车道线信息，在保证安全的情况下规划好换道路径，并按照该换道路径进行匀速换道。该方法存在车辆换道安全性不足的问题。
发明内容
本发明提供了一种车辆换道控制方法、装置、设备及存储介质，以解决现有车辆换道方案采用换道前规划好的固定的换道路径进行换道，难以应对在换道过程中因周围环境变化而导致车辆换道安全性降低的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种车辆换道控制方法，包括：
检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；
在车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；
若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆换道控制装置，包括：
车辆匀速换道模块，用于检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；
风险判断模块，用于在车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；
车辆变速换道模块，用于若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆换道控制设备，车辆换道控制设备包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的车辆换道控制方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的车辆换道控制方法。
本发明实施例提供的车辆换道控制方案，通过检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；在车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。考虑到在车辆匀速换道的过程中，周围环境变换可能会对车辆换道造成影响，所以在车辆换道过程中实时对预设换道风险检测事件是否触发进行判断能够确定当前换道过程中的工况，再通过判断该工况是否存在车辆碰撞风险进而对车辆换道速度进行控制，使车辆能够应对换道过程中不同的环境变化。通过采用上述技术方案，解决了现有车辆换道方法没有在车辆换道过程中对工况进行实时检测，难以应对在换道过程中因周围环境变化而导致车辆换道安全性降低的问题，取到了有效降低事故发生概率，提高车辆换道安全性的有益效果。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明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
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种车辆换道控制方法的流程图；
图2为前向车辆减速导致与车辆换道存在碰撞风险情况图；
图3为本发明实施例二提供的一种车辆换道控制方法的流程图；
图4为后向车辆加速导致与车辆换道存在碰撞风险情况图；
图5为本发明实施例三提供的一种车辆换道控制方法的流程图；
图6为本发明实施例四提供的一种车辆换道控制装置的结构示意图；
图7为本发明实施例五提供的一种车辆换道控制设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种车辆换道控制方法的流程图，本实施例可适用于车辆在换道过程中基于周围环境调整车辆本身速度的情况，该方法可以由车辆换道控制装置来执行，该车辆换道控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该车辆换道控制装置可配置于车辆换道控制设备中，车辆换道控制设备可以为车载设备，也可为车辆。如图1所示，该方法包括：
S101、检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道。
其中，当前工况可以理解为车辆当前的行驶环境。
在本实施例中，预设换道条件可以理解为在当前行驶环境下前向车辆影响了车辆正常沿车道直行，且车辆此时换道不存在碰撞风险。
具体的，车辆在行驶过程中，会开启自动驾驶系统，并利用自动驾驶系统的中的传感器对道路、车道线、周围车辆和障碍物等信息进行识别。若根据这些信息识别出在当前行驶环境中，前向车辆影响了车辆正常沿车道直行，且车辆此时换道不存在碰撞风险，则控制车辆进行匀速换道。
示例性的，图2为前向车辆减速导致与车辆换道存在碰撞风险情况图，图中示出了：将要换道车道(可记为第二车道)的左侧车道线S1，将要换道车道的右侧车道线S2，换道前车道(可记为第一车道)前车辆车速V1，换道前车道前车加速度a1,车辆车速V2，车辆加速度a2,以及将要换道车道上后车车速V1。当V1<0.9*V2，同时前向车辆减速度对车辆换道无影响，且车辆与将要换到的车道中距车辆最近的后方车辆拥有足够安全的相对距离，则控制车辆进行匀速换道。
S102、在车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发。
在本实施中，预设换道风险检测事件可以理解为车辆在换道过程中，其行驶的车道和将要换到的车道中与车辆距离最近的车辆，由于其速度发生变化，使得车辆换道存在风险的事件。示例性的，预设换道风险检测事件包括在车辆换道过程中，其行驶的车道中距车辆最近的前向车辆发生减速，导致车辆换道可能存在风险。
具体的，在车辆进行匀速换道的过程中，实时对周围环境信息进行检测，例如周围车辆、障碍物和车道线等信息，并通过检测到的信息判断车辆换道过程中其行驶的车道和将要换到的车道中与车辆距离最近的车辆速度是否发生变化，进而确定车辆匀速换道是否可能存在危险。
S103、若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。
在本实施例中，碰撞风险可以理解为在车辆换道过程中，周围车辆变化后的车速与本车的车辆速度之间的相对速度小于安全阈值，和/或周围车辆与本车的相对距离小于安全阈值，此时车辆若继续保持该车速换道则会与周围车辆产生碰撞。
具体的，当通过传感器检测到的信息确定在车辆匀速换道过程中其行驶的车道和将要换到的车道中的车辆速度发生变化时，进一步判断此时周围车辆车速与车辆速度之间的相对速度是否小于安全阈值，及周围车辆和车辆之间的距离是否小于安全阈值，若满足任一条件，则控制车辆有匀速变道切换为变速换道。
本发明实施例提供的车辆换道控制方案，通过检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；在车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。考虑到在车辆匀速换道的过程中，周围环境变换可能会对车辆换道造成影响，所以在车辆换道过程中对预设换道风险检测事件是否触发进行判断能够确定当前换道过程中的工况，再通过判断该工况是否存在车辆碰撞风险进而对车辆换道速度进行控制，使车辆能够应对换道过程中不同的环境变化。通过采用上述技术方案，解决了现有车辆换道方法没有在车辆换道过程中对工况进行实时检测，难以应对在换道过程中因周围环境变化而导致车辆换道安全性降低的问题，取到了有效降低事故发生概率，提高车辆换道安全性的有益效果。
作为一种可选的实施例，判断预设换道风险检测事件是否触发，包括：判断第一预设换道风险检测事件或第二预设换道风险检测事件是否触发。其中，第一预设换道风险检测事件的触发条件包括：车辆对应的第一车道中的前向车辆减速，第一车道为车辆换道前的车道；第二预设换道风险检测事件的触发条件包括：车辆对应的第二车道中的后向车辆加速，第二车道为车辆换道的目的车道。
具体的，在车辆换道过程中，根据车辆传感器对其周围环境检测到的信息判断预设换道风险检测事件是否触发，是通过判断车辆换道前的车道上的前向车辆速度是否减小，即车辆与该前向车辆的相对速度是否变小，或车辆换道的目的车道上的后向车辆速度是否增加，即车辆与该后向车辆的相对速度是否变小来确定的。综合考虑多种可能对车辆换道造成影响的工况，能够有效提高提高车辆在换道过程中的安全性。
作为一种可选的实施例，若检测到第一预设换道风险检测事件和第二预设换道风险检测事件均触发，则控制车辆放弃换道。
具体的，如果车辆在匀速换道的过程中，检测到车辆换道前的车道上的前向车辆速度减小，且车辆换道的目的车道上的后向车辆速度增加，考虑到换道风险较大，则控制车辆返回原车道，放弃换道。通过上述方案，在周围环境均会对车辆换道带来碰撞风险的情况下，放弃换道能够有效保护车辆的安全。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种车辆换道控制方法的流程图，本实施例在上述各可选实施例基础上进行优化和扩展。本实施例对步骤S103进行进一步优化，其中，车辆可以检测第一预设换道风险检测事件并在检测到该事件触发后进行相应的碰撞风险检测以及换道方式的切换，也可以检测第二预设换道风险检测事件并在检测到该事件触发后进行相应的碰撞风险检测以及换道方式的切换，也可以同时具备两种检测能力，即对第一、第二预设换道风险检测事件可能引起的碰撞风险都进行判断，且不限定判断顺序。本实施例以第三种情况为例，在确定车辆换道前的车道上的前向车辆速度减小工况或车辆换道的目的车道上的后向车辆速度增加工况后，分别对这两种工况可能引起的碰撞风险进行分析判断,进而根据判断结果对车辆进行换道控制，考虑多种不安全工况能够有效提高车辆换道过程中的安全性。
如图3所示，该方法包括：
S201、检测到当前工况满足预设换道条件。
S202、控制车辆匀速换道，执行S203和S204。
S203、判断第一预设换道风险检测事件是否被触发，若是，则执行S205；否则，返回执行S202。
S204、判断第二预设换道风险检测事件是否被触发，若是，则执行S210；否则，返回执行S202。
S205、判断当前匀速换道是否存在第一碰撞风险，若是，则执行S206；否则，返回执行S202。
其中，所述碰撞风险根据以下至少一项确定：第一项，所述车辆与目标车辆的相对速度是否小于当前换道方式对应的速度阈值，其中，所述目标车辆包括所述前向车辆和/或所述后向车辆；第二项，所述车辆与所述目标车辆的相对距离是否小于当前换道方式对应的距离阈值。
在本实施例中，当前换道方式可以包括车辆在换道过程中以不同速度进行换道的方式。例如，车辆匀加速换道、车辆匀减速换道和车辆增大加速度换道等。速度阈值包括在当前换道方式下，车辆与目标车辆能够安全行驶的相对速度临界值。距离阈值包括在当前换道方式下，车辆与目标车辆能够安全行驶的相对距离临界值。第一碰撞风险包括车辆与其换道前车道上前向车辆的相对速度小于第一速度阈值，和/或该前向车辆的车尾与车辆的车头的相对距离小于第一距离阈值。其中，第一速度阈值包括在车辆匀速行驶过程中，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对速度临界值。第一距离阈值包括在车辆匀速行驶过程中，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对距离临界值。
具体的，如果确定车辆在匀速换道过程中车辆换道前的车道上的前向车辆速度减小，会使得该前向车辆与车辆之间的相对速度减小，进而车辆之间的距离会越接近进可能导致两车产生碰撞，此时需要进一步判断两个车辆之间的相对速度是否小于在车辆匀速行驶过程中，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，和/或两个车辆之间的相对距离是否小于在车辆匀速行驶过程中，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对距离临界值，以确定碰撞风险。
S206、判断匀减速换道是否存在第二碰撞风险，若是，则执行S208；否则，执行S207。
在本实施例中，第二碰撞风险包括车辆与其换道前车道上前向车辆的相对速度小于第二速度阈值，和/或前向车辆的车尾与车辆的车头的相对距离小于第二距离阈值。其中，第二速度阈值包括车辆做匀减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，且第二速度阈值小于第一速度阈值。第二距离阈值包括车辆做匀减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对距离临界值，第二距离阈值小于第一距离阈值。
具体的，如果确定车辆在匀速换道过程中存在碰撞风险，为了增大两车的相对速度和距离，考虑让车辆做匀减速换道，同时为了避免在车辆匀减速换道过程中出现碰撞，需要在车辆做匀减速换道之前预判两个车辆之间的相对速度是否小于车辆做匀减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，和/或两个车辆之间的相对距离是否小于车辆做匀减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对距离临界值。
S207、控制车辆由匀速变道切换为匀减速换道。
具体的，如果预判车辆做匀减速换道时，车辆与其前向车辆之间的相对速度不小于第二速度阈值，且两个车辆之间的相对距离不小于第二距离阈值，则由车辆换道控制装置将车辆有匀速变道切换为匀减速换道。
S208、判断增大减速度换道是否存在第三碰撞风险，若否，则执行S209。
在本实施例中，第三碰撞风险包括车辆与其换道前车道上前向车辆的相对速度小于第三速度阈值，和/或前向车辆的车尾与车辆的车头的相对距离小于第三距离阈值。其中，第三速度阈值包括车辆做增大减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，第三速度阈值小于第二速度阈值。第三距离阈值包括车辆做增大减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对距离临界值，第三距离阈值小于第二距离阈值。
具体的，如果预判车辆做匀减速换道会存在碰撞风险，此时考虑增大减速度换道，并在车辆做增大减速度换道之前，对两个车辆之间的相对速度是否小于车辆做增大减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，和/或两个车辆之间的相对距离是否小于车辆做增大减速换道时，车辆与其前向车辆能够安全行驶的相对距离临界值进行预判。
S209、控制车辆由匀速换道切换为增大减速度换道。
具体的，如果预判车辆做增大减速换道时，车辆与其前向车辆之间的相对速度不小于第三速度阈值，且两个车辆之间的相对距离不小于第三距离阈值，则由车辆换道控制装置将车辆有匀速换道切换为增大减速换道。
可选的，如果车辆切换为增大减速度换道仍存在碰撞风险，则控制车辆进入紧急避险状态。也可以采用其他方式，本实施例对此不做限定。
S210、判断当前匀速换道是否存在第四碰撞风险，若是，则执行S211；否则，返回执行S202。
在本实施例中，第四碰撞风险包括车辆与其换道目标车道上后向车辆的相对速度小于第四速度阈值，和/或该后向车辆车头与车辆车尾的相对距离小于第四距离阈值。其中，第四速度阈值包括在车辆匀速行驶过程中，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对速度临界值。第四距离阈值包括在车辆匀速行驶过程中，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对距离临界值。
具体的，如果确定车辆在匀速换道过程中车辆换道的目标车道上的后向车辆速度增大，会使得该后向车辆与车辆之间的相对速度减小，此时需要进一步判断两个车辆之间的相对速度是否小于在车辆匀速行驶过程中，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，和/或两个车辆之间的相对距离小于在车辆匀速行驶过程中，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对距离临界值。
示例性的，图4为后向车辆加速导致与车辆换道存在碰撞风险情况图，包括：车辆换道目标车道上的左侧车道线S1，车辆换道目标车道上的右侧车道线S2，车辆换道目标车道上后车车速V1，车辆换道目标车道上后车加速度a1，车辆车速V2，车辆加速度a2，以及车辆换道前的车道上前向车辆车速V3。本车匀速换道过程中，后车加速，当V1>1.2*V2时，若本车继续以匀速进行换道，本车与车辆换道目标车道上后车的相对速度会越小，两车之间的相对距离也会越小，最终导致出现碰撞。
S211、判断匀加速换道是否存在第五碰撞风险，若是，则执行S213；否则，执行S212。
在本实施例中，第五碰撞风险包括车辆与其换道目标车道上的后向车辆的相对速度小于第五速度阈值，和/或该后向车辆车头与车辆车尾的相对距离小于第五距离阈值。其中，第五速度阈值包括车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，第五速度阈值小于第四速度阈值。第五距离阈值包括车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对距离临界值，第五距离阈值小于第四距离阈值。
具体的，确定车辆在匀速换道过程中存在碰撞风险，为了增大两车之间的相对速度和距离，考虑让车辆做匀加速换道，同时为了避免在车辆匀加速换道过程中出现碰撞，需要在车辆做匀加速换道之前对两个车辆之间的相对速度是否小于车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，和/或两个车辆之间的相对距离是否小于车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对距离临界值进行预判。
S212、控制车辆由匀速变道切换为匀加速换道。
具体的，如果预判车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆之间的相对速度不小于第五速度阈值，且两个车辆之间的相对距离不小于第五距离阈值，则由车辆换道控制装置将车辆由匀速变道切换为匀加速换道。
S213、判断增大加速度换道是否存在第六碰撞风险。若否，则执行S214。
在本实施例中，第六碰撞风险包括车辆与其换道目标车道上的后向车辆的相对速度小于第六速度阈值，和/或该后向车辆车头与车辆车尾的相对距离小于第六距离阈值。其中，第六速度阈值包括车辆做增大加速度换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，第六速度阈值小于第五速度阈值。第六距离阈值包括车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对距离临界值，第六距离阈值小于第五距离阈值。
具体的，如果预判车辆做匀加速换道时会存在碰撞风险。此时考虑增大加速度换道，并在车辆做增大加速度换道之前，对两个车辆之间的相对速度是否小于车辆做增大加速度换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对速度临界值，和/或两个车辆之间的相对距离是否小于车辆做匀加速换道时，车辆与其后向车辆能够安全行驶的相对距离临界值进行预判。
S214、控制车辆由匀速换道切换为增大加速度换道。
具体的，如果预判车辆做增大减速换道时，车辆与其前向车辆之间的相对速度不小于第六速度阈值，且两个车辆之间的相对距离不小于第六距离阈值，则由车辆换道控制装置将车辆由匀速换道切换为增大加速度换道。
可选的，如果车辆切换为增大加速度换道仍存在碰撞风险，则控制车辆返回原车道，取消车辆换道操作。也可以采用其他方式，本实施例对此不做限定。
本发明实施例二提供的车辆换道控制方案，在控制车辆进行匀速换道后，由于周围车辆速度发生变化时会影响车辆换道过程中的安全性，所以综合考虑车辆换道前的车道上的前向车辆速度减小工况和车辆换道的目的车道上的后向车辆速度增加工况，并分别对这两种工况可能引起的碰撞风险进行分析判断,进而根据判断结果对车辆进行换道控制。通过采用上述技术方案，综合考虑车辆在换道过程中多种不安全工况，能够有效提高车辆换道过程中的安全性，降低事故发生率。
作为一种可选的实施例，还可包括：根据车辆的当前耦合速度和预设规则表，确定车辆的目标耦合速度和目标加速度，其中，耦合速度为横纵向耦合速度，目标耦合速度和目标加速度用于对车辆的换道速度和换道加速度进行控制，预设规则表基于高斯函数型隶属函数曲线根据预设耦合速度偏差以及预设耦合速度偏差的变化率确定。
相关技术中，对车辆的控制方式中采用横纵速度分开计算，再将横纵速度合并，该过程中会产生较多计算量和误差。而本发明实施例通过上述方案，考虑到车辆速度变换快，直接计算耦合速度能够有效减少计算量、降低时耗，使得换道时的速度和加速度的计算更加高效，车辆响应速度更快，可进一步提高车辆换道时的稳定性和安全性。
在本实施例中，加速换道速度控制采用横纵向耦合的控制策略，首先构建横纵向协调控制模型，把车辆纵向速度的变化看作是横向车辆动力学模型参数的不确定性，那么车辆横向动力学模型就是一个不确定系统，横纵向协调控制模型就省去了复杂的横纵向解耦及耦合步骤。
设定模控制策略输入为：1、车辆预估期望耦合速度与车辆当前耦合速度偏差E；2、车辆预估期望耦合速度与车辆当前耦合速度偏差的变化率Ec。
根据PID的三个参数比例、积分、微分进行调节，消除偏差，达到控制效果。其调节规律的数学模型方程如(1)所示：
其中：u(t)为控制器输出；Kp为比例增益；Ki为积分常数；Kd为微分常数。
进一步的利用模糊逻辑并根据一定的规则对PID参数进行实时的优化，使参数的修正速度增快，系统动态响应迅速。从而提高速度跟随性，使车辆快速响应速度需求，提高行驶安全性。
设定高斯函数形隶属函数曲线，制定如下规则表，从而确定Kp、Ki、Kd系数。
其中，偏差e五个子集为：负大[NB]、负中[NM]、负小[NS]、零[ZO]、正小[PS]、正中[PM]、正大[PB]。建立规则：
E＝{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB} (2)
根据传统模糊推理算法得到目标速度及加速度。从而使输出速度、加速度平稳变化，且提高速度响应情况，提升换道及时性、平顺性及安全性。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种车辆换道控制方法的流程图，本实施例在上述各可选实施例基础上进行优化和扩展。本实施例对步骤S103进行展开说明，利用过去时间段内周围车辆的行驶轨迹，预估未来时间段内其可能的行驶轨迹，以及根据速度和位置预估未来时间段内车辆的换道轨迹，并通过预估的行驶轨迹和换道轨迹之间的横向距离值对碰撞风险进行预估，进而实现车辆换道控制。如图5所示，该方法包括：
S301、检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道。
S302、在所述车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发。
S303、若预设换道风险检测事件触发，则获取所述车辆在预设历史时段采集的所述前向车辆的第一图像集，以及所述后向车辆的第二图像集。
其中，预设历史时段可以理解为以当前时刻T为结束时间，T-m为起始时间的时间间隔。m可以根据实际情况设定的时间间隔大小，例如m为3s。本实施例不限定预设历史时段。
在本实施例中，第一图像集可以理解为在预设历史时段内连续采集到的车辆换道前道路上前向车辆的图像所形成的集合。例如，预设历史时段为3s，每0.3s采集一次图像，则形成的第一图像集有10张图片。第二图像集可以理解为在预设历史时段内连续采集到的换道目标车道上后向车辆的图像所形成的集合。
具体的，当通过传感器检测到的信息确定在车辆匀速换道过程中其换道前道路上和换道目标车道上的车辆速度发生变化时，车辆换道控制装置获取传感器中前m时间段内连续采集到的换道前道路上前向车辆的图像以及换道目标车道上后向车辆的图像。示例性的，车辆换道控制装置获取3秒内连续采集到的10张换道前道路上前向车辆的图像和10张将换到的道路上后向车辆的图像。
S304、根据所述第一图像集预估所述前向车辆在未来时段的第一预估行驶轨迹，以及根据所述第二图像集预估所述后向车辆在所述未来时段的第二预估行驶轨迹。
在本实施例中，未来时段可以是以当前时刻F为起始时间，F+l为结束时间的时间间隔，l可以根据实际情况设定的时间间隔大小，例如l为4s。本实施例不限定预设历史时段。
第一预估行驶轨迹包含车辆换道前道路上的前向车辆在未来时段可能行驶的轨迹。第二预估行驶轨迹包含车辆换道目标车道上后向车辆未来时段可能行驶的轨迹。
具体的，根据预设历史时段内连续采集到的换道前道路上前向车辆的图像，提取该前向车辆的轨迹信息，进而依据该轨迹信息估计该前向车辆在未来时段可能的行驶轨迹。并根据预设历史时段内连续采集到的将换到的道路上后向车辆的图像，提取该后向车辆的轨迹信息，进而依据该轨迹信息估计该后向车辆在未来时段可能的行驶轨迹。
示例性的，第一图像集中包含前3s内获取的换道前道路上前向车辆的10张行驶图片，提取其轨迹信息，通过该信息预估该前向车辆未来4s内的行驶轨迹。
S305、预估所述车辆在所述未来时段的预估换道轨迹。
其中，预估换道轨迹可以理解为在当前工况下，所生成的车辆换道轨迹。
在本实施例中，车辆根据当前周围车辆变化、自身所处的位置及当前的速度而生成的在未来时段内的换道轨迹。
S306、判断所述预估换道轨迹与目标车辆对应的预估行驶轨迹的最短横向距离是否小于对应的横向距离阈值。其中，目标车辆为前向车辆或后向车辆。所述横向距离阈值与所述车辆的当前车速正相关。
其中，横向距离阈值包含车辆与目标车辆在分别按照预估轨迹行驶时最小的安全距离值。
本实施例中，横向距离阈值与所述车辆的当前车速正相关可以理解为车辆的速度越快，横向距离阈值越大。
具体的，考虑到车辆的行驶轨迹距离越近则车辆越有可能存在碰撞风险，所以通过判断所述预估换道轨迹与目标车辆对应的预估行驶轨迹的最短横向距离是否小于对应的横向距离阈值，即可确定是否存在碰撞风险。本发明实施例中，在进行横向距离阈值设定时，充分考虑车内人员的舒适度，在两车相对距离相同的情况下，一般车速越快，车内人员的压迫感越强烈，越容易造成生理上的不适，因此，将用于判定碰撞风险的横向距离阈值设置得与车速正相关，可有效提高车内人员的舒适度，提升用户体验。
S307、若否，则控制车辆由匀速变道切换为变速换道。
具体的，若判断预估换道轨迹与所述目标车辆对应的预估行驶轨迹的最短横向距离不小于对应的横向距离阈值时，则两个车辆之间不存在碰撞风险，进而可以控制车辆有匀速切换为变速。
本发明实施例三提供的车辆换道控制方案，在控制车辆进行匀速换道后，通过记忆预设历史时段的图像集合，预估前向车辆和后向车辆的在未来时段的预估行驶轨迹，进而预估车辆在未来时段内的预估换道轨迹，进而通过预估行驶轨迹与预估换道轨迹的横向距离值确定车辆进行换道控制，且横向距离值与车速正相关。通过采用上述技术方案，能够实时监控周围车辆动态变化信息，并且动态规划换道轨迹及换道速度，同时增加车辆驾驶的舒适性，提高用户体验感。
需要说明的是，在进行碰撞风险判定时，可以结合上述实施例提及的三种方式：所述车辆与目标车辆的相对速度是否小于当前换道方式对应的速度阈值，其中，所述目标车辆包括所述前向车辆和/或所述后向车辆；所述车辆与所述目标车辆的相对距离是否小于当前换道方式对应的距离阈值；以及所述预估换道轨迹与所述目标车辆对应的预估行驶轨迹的最短横向距离是否小于对应的横向距离阈值，其中，所述横向距离阈值与所述车辆的当前车速正相关。这样设置的好处在于，可以更加全面地判定碰撞风险，在保证换道行车安全的同时，增加车辆驾驶的舒适性。
实施例四
图6为本发明实施例四提供的一种车辆换道控制装置的结构示意图。如图6所示，该装置包括：车辆匀速换道模块41，风险判断模块42，车辆变速换道模块43。其中：
车辆匀速换道模块41，用于检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；风险判断模块42，用于在所述车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；车辆变速换道模块43，用于若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制所述车辆由匀速变道切换为变速换道。
本实施例提供的技术方案，解决了现有车辆换道方法没有在车辆换道过程中对工况进行实时检测，难以应对在换道过程中因周围环境变化而导致车辆换道安全性降低的问题，取到了有效降低事故发生概率，提高车辆换道安全性的有益效果。
可选的，风险判断模块42，具体用于，判断第一预设换道风险检测事件或第二预设换道风险检测事件是否触发；其中，所述第一预设换道风险检测事件的触发条件包括：所述车辆对应的第一车道中的前向车辆减速，所述第一车道为所述车辆换道前的车道；所述第二预设换道风险检测事件的触发条件包括：所述车辆对应的第二车道中的后向车辆加速，所述第二车道为所述车辆换道的目的车道。
可选的，车辆变速换道模块43包括，第一变速换道单元。
可选的，第一变速换道单元包括，
第一风险判断子单元，用于若所述第一预设换道风险检测事件触发，则判断当前匀速换道是否存在第一碰撞风险；
第二风险判断子单元，用于若存在所述第一碰撞风险，则判断匀减速换道是否存在第二碰撞风险；
匀减速换道子单元，用于若不存在所述第二碰撞风险，则控制所述车辆由匀速变道切换为匀减速换道；
第三风险判断子单元，用于若存在所述第二碰撞风险，则判断增大减速度换道是否存在第三碰撞风险；
减速度增大换道子单元，用于若不存在所述第三碰撞风险，控制所述车辆由匀速换道切换为增大减速度换道。
可选的，车辆变速换道模块43包括，第二变速换道单元。
可选的，第二变速换道单元包括，
第四风险判断子单元，用于若所述第二预设换道风险检测事件触发，则判断当前匀速换道是否存在第四碰撞风险；
第五风险判断子单元，用于若存在所述第四碰撞风险，则判断匀加速换道是否存在第五碰撞风险；
匀加速换道子单元，用于若不存在所述第五碰撞风险，则控制所述车辆由匀速变道切换为匀加速换道；
第六风险判断子单元，用于若存在所述第五碰撞风险，则判断增大加速度换道是否存在第六碰撞风险；
加速度增大换道子单元，用于若不存在所述第六碰撞风险，则控制所述车辆由匀速换道切换为增大加速度换道。
进一步的，第二变速换道单元还包括，
获取所述车辆在预设历史时段采集的所述前向车辆的第一图像集，以及所述后向车辆的第二图像集；
根据所述第一图像集预估所述前向车辆在未来时段的第一预估行驶轨迹，以及根据所述第二图像集预估所述后向车辆在所述未来时段的第二预估行驶轨迹；
预估所述车辆在所述未来时段的预估换道轨迹；
其中，所述碰撞风险根据以下至少一项确定：
所述车辆与目标车辆的相对速度是否小于当前换道方式对应的速度阈值，其中，所述目标车辆包括所述前向车辆和/或所述后向车辆；
所述车辆与所述目标车辆的相对距离是否小于当前换道方式对应的距离阈值；以及
所述预估换道轨迹与所述目标车辆对应的预估行驶轨迹的最短横向距离是否小于对应的横向距离阈值，其中，所述横向距离阈值与所述车辆的当前车速正相关。
进一步的，第二变速换道单元还包括，具体用于，根据所述车辆的当前耦合速度和预设规则表，确定所述车辆的目标耦合速度和目标加速度，其中，耦合速度为横纵向耦合速度，所述目标耦合速度和所述目标加速度用于对所述车辆的换道速度和换道加速度进行控制，所述预设规则表基于高斯函数型隶属函数曲线根据预设耦合速度偏差以及预设耦合速度偏差的变化率确定。
进一步的，风险判断模块42还包括放弃换道单元，具体用于，若检测到所述第一预设换道风险检测事件和所述第二预设换道风险检测事件均触发，则控制所述车辆放弃换道。
本发明实施例所提供的车辆换道控制装置可执行本发明任意实施例所提供的车辆换道控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图7为本发明实施例五提供的一种车辆换道控制设备的结构示意图。车辆换道控制设备50可为电子设备，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(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。车辆换道控制设备还可以是车辆。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/或者要求的本发明的实现。
如图7所示，电子设备50包括至少一个处理器51，以及与至少一个处理器51通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)52、随机访问存储器(RAM)53等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器51可以根据存储在只读存储器(ROM)52中的计算机程序或者从存储单元58加载到随机访问存储器(RAM)53中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM53中，还可存储电子设备50操作所需的各种程序和数据。处理器51、ROM 52以及RAM 53通过总线54彼此相连。输入/输出(I/O)接口55也连接至总线54。
电子设备50中的多个部件连接至I/O接口55，包括：输入单元56，例如键盘、鼠标等；输出单元57，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元58，例如磁盘、光盘等；以及通信单元59，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元59允许电子设备50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。
处理器51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。处理器51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处理器、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。处理器51执行上文所描述的各个方法和处理，例如车辆换道控制方法。
在一些实施例中，车辆换道控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元58。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 52和/或通信单元59而被载入和/或安装到电子设备50上。当计算机程序加载到RAM 53并由处理器51执行时，可以执行上文描述的车辆换道控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器51可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行车辆换道控制方法。
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)、负载可编程逻辑设备(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。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序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。
在本发明的上下文中，计算机可读存储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计算机程序。计算机可读存储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。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。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，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：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电子设备。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)、区块链网络和互联网。
计算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，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
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，本发明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，只要能够实现本发明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，并不构成对本发明保护范围的限制。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。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆换道控制方法，其特征在于，包括：
检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；
在所述车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；
若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制所述车辆由匀速变道切换为变速换道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断预设换道风险检测事件是否触发，包括：
判断第一预设换道风险检测事件或第二预设换道风险检测事件是否触发；
其中，所述第一预设换道风险检测事件的触发条件包括：所述车辆对应的第一车道中的前向车辆减速，所述第一车道为所述车辆换道前的车道；所述第二预设换道风险检测事件的触发条件包括：所述车辆对应的第二车道中的后向车辆加速，所述第二车道为所述车辆换道的目的车道。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制所述车辆由匀速变道切换为变速换道，包括：
若所述第一预设换道风险检测事件触发，则判断当前匀速换道是否存在第一碰撞风险；
若存在所述第一碰撞风险，则判断匀减速换道是否存在第二碰撞风险；
若不存在所述第二碰撞风险，则控制所述车辆由匀速变道切换为匀减速换道；
若存在所述第二碰撞风险，则判断增大减速度换道是否存在第三碰撞风险；
若不存在所述第三碰撞风险，控制所述车辆由匀速换道切换为增大减速度换道。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制所述车辆由匀速变道切换为变速换道，包括：
若所述第二预设换道风险检测事件触发，则判断当前匀速换道是否存在第四碰撞风险；
若存在所述第四碰撞风险，则判断匀加速换道是否存在第五碰撞风险；
若不存在所述第五碰撞风险，则控制所述车辆由匀速变道切换为匀加速换道；
若存在所述第五碰撞风险，则判断增大加速度换道是否存在第六碰撞风险；
若不存在所述第六碰撞风险，则控制所述车辆由匀速换道切换为增大加速度换道。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述车辆在预设历史时段采集的所述前向车辆的第一图像集，以及所述后向车辆的第二图像集；
根据所述第一图像集预估所述前向车辆在未来时段的第一预估行驶轨迹，以及根据所述第二图像集预估所述后向车辆在所述未来时段的第二预估行驶轨迹；
预估所述车辆在所述未来时段的预估换道轨迹；
其中，所述碰撞风险根据以下至少一项确定：
所述车辆与目标车辆的相对速度是否小于当前换道方式对应的速度阈值，其中，所述目标车辆包括所述前向车辆和/或所述后向车辆；
所述车辆与所述目标车辆的相对距离是否小于当前换道方式对应的距离阈值；以及
所述预估换道轨迹与所述目标车辆对应的预估行驶轨迹的最短横向距离是否小于对应的横向距离阈值，其中，所述横向距离阈值与所述车辆的当前车速正相关。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述车辆的当前耦合速度和预设规则表，确定所述车辆的目标耦合速度和目标加速度，其中，耦合速度为横纵向耦合速度，所述目标耦合速度和所述目标加速度用于对所述车辆的换道速度和换道加速度进行控制，所述预设规则表基于高斯函数型隶属函数曲线根据预设耦合速度偏差以及预设耦合速度偏差的变化率确定。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若检测到所述第一预设换道风险检测事件和所述第二预设换道风险检测事件均触发，则控制所述车辆放弃换道。
8.一种车辆换道控制装置，其特征在于，包括：
车辆匀速换道模块，用于检测到当前工况满足预设换道条件，控制车辆开始匀速换道；
风险判断模块，用于在所述车辆进行匀速换道的过程中，判断预设换道风险检测事件是否触发；
车辆变速换道模块，用于若是，则检测当前是否存在碰撞风险，若存在，则控制所述车辆由匀速变道切换为变速换道。
9.一种车辆换道控制设备，其特征在于，所述车辆换道控制设备包括：
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计算机程序，所述计算机程序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1-7中任一项所述的车辆换道控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的车辆换道控制方法。
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