[发明专利]一种自动驾驶汽车换道决策方法及装置

权利要求书

1.一种自动驾驶汽车换道决策方法，其特征在于，所述方法包括：

定义自动驾驶汽车换道决策候选策略集；

利用评价函数确定所述自动驾驶汽车换道决策候选策略集中每条策略的奖励值，并选取奖励值最大的策略作为换道决策；

其中，所述评价函数根据所述自动驾驶汽车换道决策候选策略集中策略对应的预测周期内自动驾驶汽车每个预测时刻的运动状态及交通场景中其他汽车每个预测时刻的运动状态构建；

所述定义自动驾驶汽车换道决策候选策略集，包括：

所述自动驾驶汽车换道决策候选策略集π_i，用下式表示：

其中，自动驾驶汽车换道决策候选策略用下式表示：

上式中，LK为在Δt₁+Δt₂+Δt₃进行LK行为；

LK-LC为Δt₁+Δt₂进行LK行为，Δt₃进行LC行为；

LK-LC-LK为Δt₁进行LK行为，Δt₂进行LC行为，Δt₃进行LK行为；

LC为Δt₁+Δt₂+Δt₃进行LC行为；

LC-LK为Δt₁+Δt₂进行LC行为，Δt₃进行LK行为；

LC-LK-LC为Δt₁进行LC行为，Δt₂进行LK行为，Δt₃进行LC行为；

其中，Δt₁,Δt₂,Δt₃为时间参数，且t_horizon＝Δt₁+Δt₂+Δt₃，t_horizon为自动驾驶汽车换道候选策略的预测周期，LK行为和LC行为为汽车的横向动作，LK行为为汽车的车道保持行为，LC行为为汽车的换道行为；

所述自动驾驶汽车换道决策候选策略集中策略对应的预测周期内自动驾驶汽车每个预测时刻的运动状态及交通场景中其他汽车每个预测时刻的运动状态的确定过程如下：

定义汽车的起始位姿为(x_A,y_A,δ_A,θ_A)，其中(x_A,y_A)为汽车坐标轴的起始位置，δ_A为汽车的起始前轮偏角，θ_A为汽车的起始航向角，(x_B,y_B,δ_B,θ_B)为汽车的目标位姿，(x_B,y_B)为汽车在坐标轴的目标位置，δ_B为汽车的目标前轮偏角，θ_B为汽车的目标航向角；

当汽车的换道决策候选策略中横向动作为LK行为时，汽车的目标位姿(x_B,y_B,δ_B,θ_B)，按下式计算：

当汽车的换道决策候选策略中换道动作为LC行为时，汽车的目标位姿(x_B,y_B,δ_B,θ_B)，按下式计算：

上式中，v为汽车的起始速度，v₀为汽车变道的平均速度，Δt为汽车从所述坐标轴起始位置到目标位置的行驶时间，y_mid为当前车道中心线，y_tar为目标车道中心线，θ_lane为车道线方向对应的航向角；

根据汽车的起始位姿和目标位姿确定汽车换道决策候选策略中横向动作对应的汽车的行驶曲线轨迹，所述曲线轨迹用2个五次多项式表示：

x(u)＝x₀+x₁u+x₂u²+x₃u³+x₄u⁴+x₅u⁵

y(u)＝y₀+y₁u+y₂u²+y₃u³+y₄u⁴+y₅u⁵

上式中，u为设定的无量纲参数，(x₀,y₀)为汽车曲线轨迹起点位置，x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,y₁,y₂,y₃,y₄,y₅为汽车曲线轨迹五次多项式的系数；

其中，x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,y₁,y₂,y₃,y₄,y₅按下式计算：

x₁＝η₁cosθ_A

y₁＝η₁sinθ_A

上式中，η₁,η₂,η₃,η₄为设定的系数；

利用汽车换道决策候选策略中横向动作对应的车行驶曲线轨迹组成在预测周期内汽车的行驶曲线轨迹，根据所述在预测周期内汽车的行驶曲线轨迹和对应的加速度曲线确定汽车在任一预测时刻的运动状态[x',y',θ',v']，其中，x'为汽车位置的横坐标，y'为汽车位置的纵坐标，θ'为汽车的航向角，v'为汽车的速度；

利用自动驾驶汽车及交通场景中其他汽车在任一预测时刻的运动状态确定自动驾驶汽车的安全性函数及时效性函数；

根据所述自动驾驶汽车的安全性函数及时效性函数按下式确定所述评价函数为：

R(t)＝μ₁R_safety(t)+μ₂R_time(t)+μ₃R_comfort(t)

上式中，R(t)为自动驾驶汽车在预测周期内预测时刻t的奖励值，R_safety为安全性函数，μ₁为安全性函数的权重，R_time为时效性函数，μ₂为时效性函数的权重，R_comfort为舒适性函数，μ₃为舒适性函数的权重；

所述自动驾驶汽车换道决策候选策略集中每条策略的奖励值，按下式计算：

上式中，γ为折扣因子，N为自动驾驶汽车横向动作的数量。