[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

说明书

本发明公开了一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法及系统，换道决策方法包括：建立车辆动力学模型；建立道路试验场景；定义有限机的顶层状态；定义有限机底层状态；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，进行联合仿真；本发明解决有限状态机对特定场景缺乏遍历深度的问题，提升场景遍历深度，提升换道决策的准确性与合理性、增强自动驾驶的安全性，合理控制车辆速度，提高行驶效率。

技术领域

本发明属于智能车辆技术领域，尤其涉及一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法及系统。

背景技术

在新一轮科技革命的背景下，5G、云计算、人工智能等新兴技术得到快速发展，并快速渗透到了交通领域中，促进了智能驾驶技术的发展，汽车的智能化变革已成不可逆之势。行为决策作为智能车的大脑，在判别车辆行驶状态与发送驾驶指令等方面发挥着重要的作用。决策系统的算法主要有基于规则和基于学习算法两大类，基于规则的决策代表方法为有限状态机。

有限状态机按照结构可分为串联式、并联式和混联式。基于有限状态机的决策方法具备场景遍历广度优势，但对某一特定场景缺乏遍历的深度，其状态转移条件也较为简单。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于模糊推理和有限状态机的换道决策方法，包括：

搭建行为决策及轨迹规划模型以及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。

进一步地，还包括：

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；

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。

进一步地，还包括：

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：