[发明专利]一种自动驾驶换道模型、自动驾驶换道方法及其系统

说明书

本发明涉及一种自动驾驶换道模型、自动驾驶换道方法及其系统，在现有研究的基础上，引入速度承受度和空间允许度对自动驾驶交通工具换道行为进行约束进而构建匹配模型，并对自动驾驶交通工具换道空间进行确认，构建换道预备模型；依据当前换道的实际空间大小，同时考虑处理时延的实际情况，构建了换道速度控制模型和轨迹优化模型，上述模型在构建时结合了实际多变的交通环境中换道的运行特点，确保通过生成的运行参数与自动驾驶交通工具实际所处的交通场景精确贴合。并通过匹配模型、换道预备模型作为换道准备阶段模型很好的将换道决策和执行过程连接起来，保证了对自动驾驶交通工具换道的完整性引导，提高了换道安全性和适用性。

技术领域

本发明属于自主驾驶领域，尤其涉及一种自动驾驶换道模型、自动驾驶换道方法及其系统。

背景技术

换道行为受诸多因素影响，整个换道过程涉及到对本车状态、周边车辆的速度、车辆间距等信息进行判断，以及换道过程车辆控制，需要依据周边环境的变化实时调整对车辆的控制，换道过程是一个动态的实时反馈的控制过程。实际换道过程通常包含换道需求产生、换道空间判断、换道策略制定及执行等。由于换道需要与周边车辆的协调运动，如果对安全换道的可行性做出错误判断，很容易引发相应的交通事故，故换道行为风险系数高，而所述换道行为不仅要保障车辆驾驶的安全性，还要确保交通流的通畅性，因此重要性不言而喻。

现有自动车辆换道研究主要包括换道决策和换道执行两个阶段，但是在研究车辆换道问题时往往将换道决策和换道执行分开研究，忽略了决策和执行过程之间的联系。极少有关于自动驾驶车辆换道准备的研究，忽略换道准备的重要作用，无法实现车辆换道的完整性研究，不但不能保证对整个车辆换道行为的安全性及适用性，而且由于目前车辆换道模型更多是追求车辆行驶效益或者是对实车换道轨迹的拟合再现，因此无法实现对整个换道过程如此详细的预警及危险判断，加之有时会忽略车辆自身性能和乘客的需求，且各研究者研究角度和使用工具存在差异，各模型所针对和优化的目标各不同，使模型的适用性也存在一定的差异，因此对自动驾驶车辆换道行为指导意义较低。此外，部分模型的复杂度较高，使其存在参数难以标定，信息运算耗时长等问题，更进一步削弱了其对自动驾驶车辆换道行为的引导功能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种自动驾驶换道模型、自动驾驶换道方法及其系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种自主驾驶换道模型，所述自主驾驶换道模型基于根据速度承受度和空间允许度构建的匹配模型、通过换道空间为约束条件而分别配置生成的换道预备模型、换道速度控制模型、轨迹优化模型及所述匹配模型、换道预备模型、换道速度控制模型与轨迹优化模型之间的关联关系配置而成，其中，所述匹配模型用于表征所述自动驾驶交通工具的行驶数据是否匹配换道操作的执行条件。

进一步的，所述匹配模型以所述自动驾驶交通工具的速度承受度不小于速度承受度阈值及空间允许度不小于空间允许度阈值为约束函数进行构建而成。

其换道产生约束为：

其中，u_th为速度承受度阈值，δ_th为空间允许度阈值。根据实验场景、选用自动驾驶交通工具类型的不同，设置不同的阈值。

进一步的，所述速度承受度基于所述速度承受度与预设阈值的第一对应关系、所述自动驾驶交通工具的实际行驶速度与期望速度的第一大小预设关系及所述第一对应关系与所述第一大小预设关系之间的关联关系和所述速度承受度与之前特定时刻的速度承受度、所述自动驾驶交通工具的实际行驶速度、期望速度与时延之间的第一预设关系、所述自动驾驶交通工具的实际行驶速度与期望速度的第二大小预设关系及所述第一预设关系与所述第二大小预设关系之间的关联关系配置而成，其中，之前特定时刻与当前时刻的时间间隔与时延的时长相同，所述速度承受度具体为：