[发明专利]汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统，包括：将系统预置的最大换道时间等分为k份，得到换道完成时间分别为t₁，t₂，…，t_k；规划出从确认换道开始的t₁，t₂，…，t_k时间内各个阶段不同的换道轨迹分别为S₁，S₂，…，S_k；构建代价函数J；按照排列组合的方式，得到不同t₀和t的组合，计算每种组合下的代价函数Jx,x＝1,2,…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。本发明能够通过最优轨迹预测与控制实现自动换道目的。

技术领域

本发明属于车辆自动驾驶控制技术领域，具体涉及一种汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统。

背景技术

智能汽车是汽车产业最新前沿科技，能够很大程度的减轻驾驶员驾驶负担，提升驾驶体验感。智能汽车研究包含众多任务，通过在普通汽车上搭载越来越多先进的传感器、控制器、执行器，以增强车辆对周边环境的感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，智能的按照人的意愿达到自动辅助驾驶的目的。目前汽车智能化分为5个不同层级(Level)，分别可以提供给驾驶员不同的智能驾驶体验感。目前Level2级以下主要是在本车道内自动加减速及转向，Level 2.5主要包含高速路自动换道功能，Level3以上逐渐实现全脱手自动驾驶。

智能换道作为汽车智能驾驶研究中不可或缺的一部分，可明显地改善交通安全，提升运输效率等。当前已量产的换道辅助方法是通过在本车后方安装的两个毫米波角雷达实时检测车辆后方盲区车辆情况，并实时计算该区域内车辆与本车碰撞风险TTC(Time ToCollision)，在驾驶员打转向灯准备变道时对驾驶员进行报警提示。或通过利用多传感器融合的方案实现驾驶员确认的自动换道。

自动换道控制主要研究如何利用车辆传感器进行自主循迹控制，汽车本身是非线性的，加之汽车行驶的道路环境复杂多变，使得智能汽车自主循迹控制成为一个非线性、复杂、时变的控制问题。智能控制的方法需要庞大的计算量并且依赖于高精度的电子元件设备，实际轨迹控制中，控制系统预测的轨迹与实际车辆轨迹之间往往存在着偏差，如何通过最优的轨迹预测方法来减小轨迹预测误差是我们需要关注的问题。

因此，有必要开发一种新的汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统，能通过最优轨迹预测与控制实现自动换道目的。

本发明所述的一种汽车自动换道最优轨迹规划方法，包括以下步骤：

步骤1、将系统预置的最大换道时间等分为k份，得到换道完成时间分别为t₁，t₂，…，t_k；规划出从确认换道开始的t₁，t₂，…，t_k时间内各个阶段不同的换道轨迹分别为S₁，S₂，…，S_k；

步骤2、构建代价函数J：

其中：L表示车辆前后轴距离，V_x(t)表示较大换道完成时间t轨迹的纵向速度，V_x(t₀)表示较小换道完成时间轨迹t₀的纵向速度，W_s(t)表示较大换道完成时间t轨迹的横摆角速度，W_s(t₀)表示较小换道完成时间轨迹t₀的横摆角速度；