[发明专利]基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法及系统

权利要求书

1.一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，其特征在于，包括：

搭建行为决策及轨迹规划模型，建立车辆动力学模型；

建立道路试验场景并进行联合仿真；

定义有限机的顶层状态为：启动、路上、预进入路口和匝道口；

定义有限机底层状态为：车道保持、左换道、右换道、加速和减速；

通过车载传感器获取当前本车的运行状态信息以及获取本车驾驶环境中的路况、行人以及交通车辆的交通信息；

在给定全局路径后，将获取的当前本车的运行状态信息和交通信息交互情况输送给有限状态机，搭建模糊控制器，基于模糊推理判断本车的驾驶意图，并做出相应的行为决策，其中，所述的行为决策包括行驶、跟随、变道和停车指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，其特征在于，将获取的当前本车的运行状态信息和交通信息交互情况输送给有限状态机，基于模糊推理判断本车的驾驶意图，并做出相应的行为决策，包括：

探测前方是否有交通车，与其距离大于第一阈值时，本车处于自由行驶状态，且速度逐渐增加；

探测与前方交通车的距离达到第一阈值时，本车进行车辆追踪，并实时监测本车和前方交通车的车速；

当检测到与前车距离以及与前车的速度差使模糊推理得到的换道意愿系数达到换道临界阈值，车辆开始左换道，换道过程中探测本车边界与周围交通车的距离，根据距离大小自动调整速度；

探测前方无障碍物，车辆以设定的第一速度自由行驶，且不超过最高限速；

探测到前方有障碍物，车辆绕过静态障碍物，并自适应调整车速，保持本车全程平稳行驶；

在规划路线上，距离需驶离的匝道口预设距离时，检测到车辆不位于右侧车道，则进行右变道，而后通过匝道口驶离公路。

3.根据权利要求2所述的一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，其特征在于，包括：

本车与交通车的速度差值和车距确保了在满足驾驶距离安全性的前提下，接近设定的期望速度；

在单向双车道公路环境中行驶时，当自车的行驶速度高于期望速度且超过前车速度时，车辆越趋向于变道；其中，速度差值系数由下式定义：

式中：v_c为本车的速度；v_desire为期望速度；v_f为前车速度；c₁为速度差值调节系数，用来调节速度差对趋向于换道的影响程度。

4.根据权利要求3所述的一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，其特征在于，包括：

为确保行驶安全性，车辆需要与前面的交通车保持一定的安全距离；安全距离模型为汽车主动避障的安全距离模型，公式为：

车距期望值大于安全距离模型，令D_f＝D_sf+10。车距期望系数由下式定义：

式中：D_cf为自车与前车的实际距离；c₂为距离调节系数，用来调节距离对趋向于换道的影响程度。

5.根据权利要求4所述的一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，其特征在于，包括：

为确保制动安全性，车辆需要与后面的交通车保持一定的安全距离，距离公式为：

式中：v_r0和a_r分别为后车的初速度和最大加速度，a_c为自车的最大加速度。

本车与后车的车距期望系数由下式定义：

式中：D_cr为自车与后车的实际距离。

6.根据权利要求5所述的一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，其特征在于，将本车与前方的交通车的速度差值系数和车距系数输入到模糊决策模块，通过模糊化、逻辑推理和清晰化，输出换道意愿系数，即完成模糊决策推理判断出本车的换道意愿