[发明专利]自动驾驶车辆紧急避撞决策与轨迹规划方法、系统及车辆

说明书

本发明公开一种自动驾驶车辆紧急避撞决策与轨迹规划方法、系统及车辆，涉及智能车辆决策与规划技术领域。本发明通过基于感知的自动驾驶车辆的速度和路面附着系数以及障碍物的位置和运动状态精确确定紧急制动、紧急换道安全距离，能够对自动驾驶车辆的紧急制动和紧急换道进行有效控制，以能够实现高安全性紧急避撞，在满足避撞条件及车辆动力学约束的前提下极大程度地保证了换道过程中的交通安全，进而解决现有技术存在的未充分考虑旁车道正常行驶车辆对主车决策的影响、未对紧急换道所需纵向安全距离进行精确建模等问题。

技术领域

本发明涉及智能车辆决策与规划领域，特别是涉及一种自动驾驶车辆紧急避撞决策与轨迹规划方法、系统及车辆。

背景技术

中国交通运输业及汽车工业的快速发展一方面为人们的出行生活带来了极大的便利，另一方面也带来了更多的交通事故及人员伤亡。道路交通安全形势的严峻性使得车辆安全得到更多的重视。被动安全技术只能在车辆碰撞后启动以最大程度的减少驾驶员伤害，而主动安全技术以事故预防为核心，通过车载传感器系统实时感知车辆运动状态及关键参数，基于主动安全算法对车辆执行机构进行控制，以改善车辆在运动过程中的安全性。

当自动驾驶车辆当前行驶车道前方突然出现障碍物时，自动驾驶车辆可通过紧急制动或换道行为进行紧急避撞。紧急避撞由感知决策层、规划层及控制层构成。感知决策层利用车辆传感器(雷达、摄像头、车车通信技术V2V等)对周围环境及车辆运动状态进行感知并决定最佳避撞行为决策；规划层基于感知决策结果规划出无碰撞、满足车辆动力学约束的车辆轨迹；控制层基于规划换道轨迹对执行器(转向、制动驱动等)进行控制以减小车辆实际轨迹与规划轨迹的误差。高安全性决策与规划技术是紧急避撞安全性的重要保障与基础。因此，研究适用于自动驾驶车辆紧急避撞的高安全性决策与规划方法具有重要意义。基于此，现有技术中也公开了多种适用于自动驾驶车辆紧急避撞的高安全性决策与规划方法，例如：

现有方案一：一种考虑车辆稳定性的紧急避撞系统及其控制方法，其实施步骤为：通过雨量、雾量检测模块及车载雷达检测当前障碍物及路面情况；通过计算模块获取当前纵向安全距离及风险系数；基于规则确定当前紧急避撞行为决策及轨迹；车辆智能控制器对目标轨迹进行跟踪同时保证车辆稳定性。该方法的基本原理如图1所示。

现有方案二：无人驾驶车辆紧急避险决策系统、方法及介质，其实施步骤为：通过全球定位系统、车载感知系统与传感器、V2V通讯等对环境进行感知，获取障碍物位置及状态信息；通过危险判别模块获取当前目标物安全距离并对障碍物类别进行判定；综合考虑任务可行度、事故严重程度，确定最优可行任务。该方案的基本原理如图2所示。

针对现有方案一，其仅考虑主车与当前车道前方障碍物，未考虑旁车道障碍物对主车决策及规划的影响，易造成车辆潜在碰撞事故。同时，紧急避撞过程中制动与换道安全距离的计算与主车速度、路面附着系数等因素呈现非线性关系，方案一中理想纵向换道距离计算过程中未充分考虑车辆动力学约束。

针对现有方案二，其主要研究碰撞事故无法避免的紧急工况下智能车辆如何做出碰撞程度最小化的智能决策方案。该方案未对紧急换道的最小安全距离进行精确建模，而理论分析表明，当车速较快、路面附着情况良好时，紧急换道所需安全距离小于紧急制动。因此，现有方案二未充分考虑紧急避撞中紧急换道的有效性。

基于上述描述，本领域亟需提供一种新的自动驾驶车辆紧急避撞决策与轨迹规划方案，以解决现有方法存在的未充分考虑旁车道正常行驶车辆对主车决策的影响、未对紧急换道所需纵向安全距离进行精确建模等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动驾驶车辆紧急避撞决策与轨迹规划方法、系统及车辆，能够解决现有方法存在的未充分考虑旁车道正常行驶车辆对主车决策的影响、未对紧急换道所需纵向安全距离进行精确建模等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种自动驾驶车辆紧急避撞决策与轨迹规划方法，包括：