[发明专利]用于自主的车道变换、经过和超越行为的有效数据流算法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种用于为自主驾驶车辆提供车道变换操纵的系统和方法，更为特别地，涉及一种为自主驾驶车辆提供车道变换操纵的系统和方法，该车道变换操纵包括使用由车辆导航控制器提供的相邻车道位置信息以将车辆转向（steer）到所述相邻车道。

背景技术

现代化车辆运行正变得更为自主，即车辆能够在较少驾驶员介入的情况下提供驾驶控制。巡航控制系统已在车辆上多年，其中车辆操作员能够设置特定的车辆速度并且在驾驶员不操作油门的情况下所述车辆将保持该速度。适合的巡航控制系统近来已在本领域中有了发展，其中，所述系统不仅保持了所设置的速度，而且在使用各种传感器（例如雷达，激光雷达和相机）在主题车辆前方检测到较慢移动车辆的情况下将自动使车辆减速。现代化车辆控制系统还可以包括自主停泊，其中所述车辆将自动提供转向控制以使车辆停泊，并且其中如果驾驶员做出影响车辆稳定性和车道对中能力的剧烈转向变换，所述控制系统将介入，其中所述车辆系统试图使车辆保持在车道中心附近。完全自主的车辆已经展现，其在模拟的城市交通中驾驶高达30mph，而同时遵守所有的道路规则。

随着车辆系统的改进，他们将变得更为自主，以完全自主驾驶的车辆为目标。未来的车辆将很可能采用自主系统以变换车道、经过、离开交通、进入交通等。半自主车辆控制系统的示例包括美国专利申请序列号12/399,317 （本文称作317），其于2009年3月6日提交，题为“用于自动车道对中/变换控制系统的基于模型的预示控制”，被让与本申请的受让人并通过参考引入本文，其揭示了一种系统和方法，系统和方法在自主或半自主车辆中为车道对中和车道变换之目的而提供转向角度控制。美国专利申请序列号12/336,819，其于2008年12月17日提交，题为“在电力转向系统中的扭矩叠加操作期间驾驶员介入的探测”，被让与本申请的受让人并通过参考引入本文，其揭示了一种系统和方法，系统和方法通过探测扭矩叠加操作中的驾驶员介入来控制车辆转向。

基本上有两种不同的场景可能使自主驾驶车辆希望从一条行驶车道变换到相邻的行驶车道。载于车辆上的车辆导航控制器可能变换车辆路线，因为驾驶员发起路线变换或一些其它因素（例如交通拥挤）导致导航控制器变换路线。同样，自主驾驶车辆可能需要变换车道，因为障碍物（例如缓慢移动的车辆）在该车辆前方。当载于车辆上的车辆控制器在车辆路径上经由传感器而探测到物体并希望变换车道时，车辆控制器将发送请求到导航控制器以使导航控制器提供路线部段从而使车辆绕过所述物体。

在不同的交通情形下为每个可能的驾驶场景（例如车辆变更路线，超越和物体躲避）执行自主车道变换操纵从技术上来说具有挑战性。使用关于道路几何学、车辆运动学和定位的先进知识来为每个独立的驾驶场景确定安全并顺畅的车道变换行为和轨迹生成是麻烦的且耗费运算量。例如，已知的系统要求车辆控制器在所述车辆行驶以识别清晰空间来执行车道变换时，在每个车辆位置节点处生成大量似乎可能的候选车辆轨迹。目前，车辆控制器计算沿着车辆路线的若干和许多节点，其中每个节点代表车辆的位置和速度，并且其中车辆控制器沿着所计算的称作车辆轨迹的路线将车辆从一个节点转向到另一节点。当车辆从一个位置移动到另一位置时，车辆控制器计算大量的这种候选车辆轨迹（所述车辆会可能地在所述节点之间沿其行驶），其中那些轨迹中只有一个将被车辆控制器基于优化的成本函数选择为最佳的路线部段，以使车辆在执行车道变换操纵时沿其行驶。由于与每次车辆从一个位置移动到另一位置时（例如以100毫秒的位置更新）而形成大量轨迹相关联的高运算要求，等待时间（即其确定最佳行驶路线部段的所需时间）是相对长的。进一步地，已知的车道变换解决方案可能不跨过多个车辆平台和不同的道路地形而起作用。

发明内容

根据本发明的教导，揭示了一种用于在自主驾驶车辆中提供车道变换操纵的系统和方法。所述车辆包括提供用于车辆遵循的规划路线的导航控制器，和从导航控制器接收路线信息并提供转向、制动和油门控制以使车辆遵循路线的车辆控制器。导航控制器和车辆控制器中的任意一个可以发起车道变换操纵以引起车辆从一个行驶车道被转向到相邻的车道。响应于变换车道的请求，导航控制器提供路线部段到车辆控制器并提供车道变换分区，以便车辆控制器能够将所述车辆转向到相邻的车道而同时在所述车道变换分区内。

方案1. 一种用于在自主驾驶车辆中做出车道变换操纵的方法，所述方法包括：

在车辆上提供导航控制器，所述导航控制器提供用于车辆遵循的规划路线；