[发明专利]一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法

权利要求书

1.一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对目标车道的状态空间进行采样得到换道结束点的终端状态，利用五次多项式对换道起始点和结束点之间的换道轨迹进行拟合，形成换道候选轨迹集；利用代价评估函数对换道轨迹集中的候选换道轨迹进行评估，选取评估得分最低的轨迹作为换道轨迹；

代价评估函数为：

C_total＝k_xC_x+k_yC_y

式中，k_x、k_y是权重系数，C_x、C_y分别表示纵向、横向代价函数，表达式分别为：

式中，k_i、k_v是权重系数，v_des是换道过程中的期望速度；

式中，k_j、k_l是权重系数，l_des是换道过程中的期望侧向位移；

S2：利用车载传感器获取目标车道内目标车辆的历史运动状态信息，包括位置、速度、加速度、航向，然后将历史运动状态信息从笛卡尔坐标系映射到Frenet坐标系下，进行目标车辆轨迹预测，最后将预测轨迹坐标映射回笛卡尔坐标系；

S3：进行规划换道轨迹与目标车辆预测轨迹之间的碰撞检测，根据碰撞检测的结果控制换道行为，如果碰撞检测通过则按照规划的最佳轨迹进行换道，否则不进行换道。

2.根据权利要求1所述的一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，其特征在于，换道候选轨迹集为：

S_set＝Ψ(T,S₀,S_f)

式中，T表示换道时间，S₀表示主车换道初始状态，S_f表示终端状态，Ψ(t,S₀,S_f)表示一条从初始状态S₀到终端状态S_f的换道轨迹。

3.根据权利要求2所述的一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，其特征在于，换道轨迹利用五次多项式对起始点、结束点两点进行拟合得到：

式中，x表示纵向位置坐标，y表示横向位置坐标，c_x0、c_x1、c_x2、c_x3、c_x4、c_x5和c_y0、c_y1、c_y2、c_y3、c_y4、c_y5为待求系数；

将初始点纵向状态和结束点纵向状态作为边界条件代入纵向轨迹可以得到：

换道时间为T使得下式成立：

t_f＝t₀+T

求解得到多项式系数为：

将初始点横向状态和结束点横向状态作为边界条件代入横向轨迹得到：

换道时间为T使得下式成立：

t_f＝t₀+T

求解得到多项式系数为：

选取不同的换道结束点终端状态和换道时间得到一个换道轨迹的集合。

4.根据权利要求3所述的一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，其特征在于，根据车辆当前运动状态确定换道结束点的纵、横向终端状态；其中纵向终端状态满足：

式中，T_c是避碰时间；

横向终端状态满足：

式中，L是车道宽度，Δ是单位横向采样距离，k是采样数目，取决于换道初始速度，初始速度越大采样数目k越大。