[发明专利]一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法

说明书

本发明公开了一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，包括：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最佳换道轨迹；获取目标车道内目标车辆的历史运动状态信息，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；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车辆的换道行为；本发明通过碰撞检测的方式保证车辆以最佳换道轨迹换道的同时最大程度保证高速换道的安全性。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，更具体的说是涉及一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法。

背景技术

智能汽车技术被认为在改善道路安全以及提高交通运行效率方面有着巨大的潜力，近年来得到了广泛关注与研究。对于智能车来说，安全是其最重要的基石，目前，对换道安全性的评价方法多是通过时空间量化模型实现的，如碰撞时间(TTC)模型等。中国专利文献CN111016898A(申请号：201911113734.X)公开了一种智能车的换道规划方法，根据主车运动状态和障碍物的信息确定换道时间和最大侧向加速度，并带入到换道安全模型中判断是否安全。这种换道安全评估方法对换道过程中其他车辆的运动状态进行了理想化假设，如假设其服从匀速运动模型，未全面考虑其驾驶意图和轨迹的不确定性，因此存在一定的碰撞风险，尤其是在高速工况下。

因此，如何提供一种安全性高的智能车高速换道规划方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，通过碰撞检测的方式保证了换道的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于碰撞检测的智能车高速换道规划方法，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；

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。。

优选的，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。

优选的，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；