[发明专利]一种考虑效益最大化的车道变更系统及综合决策方法

说明书

本发明涉及一种考虑效益最大化的车道变更系统及综合决策方法，车道变更系统包括摄像头、雷达、IMU组件、通信模块、导航模块、信息反馈模块及电子控制模块；车道变更综合决策方法包括：获取本车周围环境信息、本车辆以及环境车辆的运动信息、数据处理、计算相应的纵向最小安全距离、判断是否满足车道变更的最大效益等步骤，本发明基于智能驾驶员模型，考虑车道变更时周围车辆效益的效益最大化，在直道和弯道等不同道路情况下，综合考虑道路曲率对最小安全距离模型的影响，建立了车道变更系统和综合决策模型，为智能汽车在换道时提供合理的决策依据，最终得到更全面、更舒适、更安全以及更经济的综合车道变更控制方法。

技术领域

本发明涉及一种车道变更系统及决策方法，特别涉及一种考虑车道变更效益最大化的车道变更系统及车道变更综合决策方法。

背景技术

随着当今社会科技、经济的飞速发展，我国的汽车保有量也在日益增长。汽车给人们生活和工作提供了便利，提高了效率，但隐藏在其身后的弊端也不容小觑，其中交通拥堵和交通事故频发是汽车保有量带给城市发展的首要问题。据统计，在所有交通事故中，由于驾驶员疲劳、注意力不集中而错估前方车辆状态所致的车道变更事故占所有交通事故的28％，给驾驶员及乘坐人员的生命财产安全带来很大的危害。

智能车辆(Intelligent Vehicle，IV)是多学科交叉融合的高科技产物，其以人工智能和信息技术为向导，通过多传感器感知周围行驶环境和车辆的状态信息并输送给中央处理器进行智能处理，再经由路径规划层规划出一条从起始位置到目标位置的安全可行路径，最后经由车辆执行层控制车辆的状态。智能车辆的出现还可以缓解由于人们操作失误导致的交通拥堵和交通事故，提高人们出行的安全和效率。

车道保持和车道变更是智能车辆日常行驶中的两个最基本的驾驶行为。其中车道变更即为通过控制车辆的方向盘、制动踏板和油门踏板使得车辆沿着规划好的轨迹从初始车道变更至目标车道。现阶段的车道变更系统中，较常规的是采用单一的最小安全距离模型，没有考虑到道路曲率以及车道变更对周围车辆的影响，车道变更的决策方法不够全面，舒适性、安全性以及经济性较差，因此需要提供一种更全面、更具舒适性、更具安全性以及更经济的主动式车道变更控制策略及其配套使用的车道变更系统。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，基于最小安全距离模型和智能驾驶员模型设计一种自车及邻车车道变更效益最大化的车道变更综合决策模型，保证了车道变更的安全性和舒适性，避免了车辆频繁、不合理的车道变更行为；并且提供一种配套使用的考虑效益最大化的车道变更系统。

本发明提供的一种考虑效益最大化的车道变更系统，其特征在于：包括摄像头、雷达、IMU组件、通信模块、导航模块、信息反馈模块及电子控制模块，所述的摄像头、雷达、IMU组件、通信模块、导航模块、信息反馈模块分别设在自车车体上，并通过线路与电子控制模块相连，相互传输数据；IMU组件通过线路与通信模块相连；所述的摄像头至少包括四个摄像头，分别设在自车前后左右四个方位的中部；所述的雷达至少包括两个长距离毫米波雷达、四个中距离毫米波雷达、两个短距离毫米波雷达，所述的长距离毫米波雷达分别设在自车纵轴线前后两端，所述的中距离毫米波雷达分别设在自车左前角、左后角、右前角和右后角，所述的短距离毫米波雷达分别设在自车左右两侧的中部，通过摄像头和不同距离的雷达充分测量车辆周围的环境，方便进一步构建车道变更的模型；所述的IMU组件包括车速传感器、加速度传感器、横摆角传感器和行驶意图微处理器，分别用于测量自车车速、加速度及角速度，行驶意图微处理器根据自车的速度和加速度与期望值进行比较，判断车辆是否寻求变更至速度更快的车道；通信模块用于将采集到的信息进行传输，实现车车交互或人机交互；信息反馈模块包括视频显示系统及语音提示系统，设置在车内部，视频显示系统用于显示驾驶员车辆的位置信息、运动信息、运行路径及道路规划信息、预计抵达目的地的时间、仪表盘信息等，语音提示系统将未来可能发生的对乘员舒适性及安全性造成一定影响的行为通知给乘员，包括车辆变道提示、即将通过减速带、车辆即将进行较大程度的加减速行为等；电子控制模块通过线路与自车驱动系统、制动系统及转向系统相连，并输出控制信号控制驱动系统、制动系统及转向系统运行。