CN114475664A - 一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，属于自动驾驶协调控制技术领域。一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取路段拥堵状态信息，激活道路规划与变道协调请求；执行变道控制指令，开启转向灯，进入驾驶模式切换状态；采取自动驾驶模式变道，监控前后车状态，识别临道及后车状态，进行变道预警，进入预转向状态；控制车体进入预定车道。

Description

一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶协调控制技术领域，尤其涉及一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法。

背景技术

变道是行车过程中十分常见的情况，例如，需要换入左侧的快车道或右侧的慢车道，需要从左侧超车；需要在路口前换入特定方向车道。自动变道作为未来无人驾驶汽车的基本功能，包含环境感知、变道决策、轨迹规划和轨迹跟踪等多个重要环节。自动驾驶的汽车会在变道时，识别获取周边车辆信息，保持安全变道。但是面临拥堵路段，采取自动驾驶的方式进行临时变道，存在周边车辆的方向及速度变化监控难以预测，存在变道困难，变道效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有上述背景技术中提及问题而提出的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取路段拥堵状态信息，激活道路规划与变道协调请求；

执行变道控制指令，开启转向灯，进入驾驶模式切换状态；

采取自动驾驶模式变道，监控前后车状态，识别临道及后车状态，进行变道预警，进入预转向状态；

控制车体进入预定车道。

优选的，所述路段拥堵状态信息采用导航系统通讯数据获取；

所述导航系统对道路拥堵进行预警，反馈包括拥堵距离及拥堵预估时长，提前激活道路规划，在未进入拥堵路段时开始发出请求变道指令。

优选的，所述路段拥堵状态信息的获取，采用前置控摄像及前侧的雷达系统检测前车车速，获取获取在20s内，前车的平均车速小于或等于5km/h且制动发生2-3次，并检测时间结束后前车仍处于可变道区域内，则判断本车进入拥堵路段；

所述路段拥堵状态信息由车辆的自动驾驶辅助系统进行分析并发出请求变道指令。

优选的，所述自动驾驶辅助系统通过侧身雷达系统，获取进行临道车辆移动变化，进行拥堵分析；在获取可变道数据后，重新规划道路，进行变道请求。

优选的，所述雷达系统包括毫米波雷达、超声波雷达，所述毫米波雷达沿车身四面分布安装，所述超声波雷达在车身四角及车身两侧中部安装。

优选的，所述变道指令执行后，自动进入驾驶模式切换驾驶状态，并提示驾驶员选择，在驾驶员未作出选择或选择自动驾驶后，采取自动驾驶变道模式。

优选的，所述自动驾驶变道模式，采用前后摄像头及雷达系统，获取前后车辆状态，

A、距离前车超过1.5m且前车开启转向灯，

B、距离前车超过1.5m且前车未开启转向灯，

C、距离尾车超过1m且尾车未开启转向灯，

D、距离尾车超过1m且尾车开启转向灯，

在满足B与C状态后，进入预转向状态；

在满足A状态后，进入等待模式；

在满足D状态后，进行鸣笛预警，再进入预转向状态；

所述预转向包括使前车头偏转，局部压过或压上虚线，等待并检测侧方来车。

优选的，所述自动驾驶变道模式采用侧身雷达系统，识别临道车辆信息，

S1、临道无车，

S2、临道有车且为移动状态，

S3、临道有车且静止状态，

所述识别系统获取S1状态信息，进入预定车道，

所述识别系统获取S2状态信息，进行鸣笛预警，待侧后尾车辆减速或停下时，进入预定车道，

所述识别系统获取S3状态信息，进行等待，待车辆移动时，进入S2状态，等待进入预定车道。

优选的，所述变道协调请求激活包括但不限于驾驶员手动操作激活拥挤变道指令、驾驶辅助系统获取导航系统反馈的道路拥堵信息激活拥挤变道指令、驾驶辅助系统获取跟车行驶数据判断处于拥挤状态并激活拥挤变道指令、驾驶员拥堵路段重新规划道路需要变道转向时激活拥挤变道指令；

所述拥挤变道指令在激活状态后，需要进入驾驶模式切换状态，在锁定自动驾驶模式变道后，进行变道协调控制。

与现有技术相比，本发明提供了一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，具备以下有益效果：

本发明利用导航系统，进行道路拥堵预判可提供及时的变道计划，并可在临近拥挤时，利用前后摄像头与雷达系统的融合技术进行变道分析，提前完成有效变道。

本发明在处于拥堵路段变道时，通过对前后车辆进行分析获取变道条件，实现预转向，并采用融合算法协调超声波雷达与毫米波雷达，将各自不同的传感器在时间和空间上进行关联调整，避免数据冗余，提高转向识别准确性，实现安全高效的转向。

附图说明

图1为本发明的变道协调方法流程示意图；

图2为本发明的雷达系统与成像系统融合技术构思示意图；

图3为本发明的雷达系统覆盖示意图结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

本申请公开一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，运用到自动驾驶系统中，并预先提供手动驾驶切换模式。

首先，在本申请处理自动驾驶的变道协调协调控制系统中，自动驾驶变道条件包括非拥挤路段变道与拥挤路段变道，非拥挤路段变道由自动驾驶辅助系统判断并自动执行操作；拥挤路段变道由自动驾驶辅助系统发出拥挤变道请求并获取指令后进入变道模式。

自动驾驶车辆在进入拥挤路段进行变道时，将适用于本申请提供的拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法。

其中，拥挤路段的变道请求包括但不限于驾驶员手动操作激活拥挤变道指令、驾驶辅助系统获取导航系统反馈的道路拥堵信息激活拥挤变道指令、驾驶辅助系统获取跟车行驶数据判断处于拥挤状态并激活拥挤变道指令、驾驶员拥堵路段重新规划道路需要变道转向时激活拥挤变道指令。

下面根据车辆进入拥挤状态场景提供变道协调控制提供第一实施例，并进行具体说明：

一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，包括以下步骤；

步骤一，获取路段拥堵状态信息，激活道路规划与变道协调请求；

本申请实施例中，路段拥堵状态信息通过导航系统通讯获取；导航系统对道路拥堵进行预警，并反馈包括拥堵距离及拥堵预估时长，提前激活道路规划，在车辆未进入拥堵路段时开始发出请求变道指令。

步骤二，执行变道控制指令，开启转向灯，进入驾驶模式切换状态；

本申请实施例中，发出变道指令后，将自动开启转动灯，执行过程中开启驾驶模式切换状态，进行手动驾驶待选状态，并提示驾驶员选择。

基于拥挤路段变道条件严苛，对侧方及侧后方车辆识别容易会出现识别盲区，本申请优先选择手动驾驶模式。

在驾驶员未作出选择或选择自动驾驶后，采取自动驾驶变道模式；否则撤下变道指令，维持转向灯开启状态，进入手动驾驶模式。

步骤三，采取自动驾驶模式变道，监控前后车状态，识别临道及后车状态，进行变道预警，进入预转向状态；

本申请实施例中，进入自动驾驶模式后，将分析周围车辆信息，采用前后摄像头及雷达系统，获取前后车辆状态：

A、检测与前车距离，识别前车开启转向灯或进入前车转向状态，

B、检测与前车距离，识别前车未启转向灯及未进入前车转向状态，

C、检测与后车距离，识别后车未开启转向灯及未进入后车转向状态，

D、检测与后车距离，识别后车开启转向灯或进入后车转向状态，

在识别处于B与C状态后，车辆向临道偏转并处，局部压过或压上虚线，进入预转向状态；并分析侧方或侧后方来车；

在识别处于A状态后，维持直行，进入等待模式；

在识别处于D状态后，进行鸣笛预警，再向临道偏转并处，局部压过或压上虚线，进入预转向状态；并分析侧方或侧后方来车。

本申请实施例中，采用后视镜及雷达系统，获取侧方及侧后方车辆状态：

S1、临道无车，

S2、临道有车，

在识别获取S1状态信息，驶入预定车道，

在识别获取S2状态信息，待临道车里驶过，驶入预定车道，或对临道后侧来车进行鸣笛预警，待侧后尾车辆减速或超过时，驶入预定车道。

步骤四，控制车体进入预定车道。

本申请的实施例中，自动驾驶车辆包括辅助驾驶系统，在车辆行驶过程中，配合雷达系统、摄像头及通讯设备等，对道路畅通信息及道路环境、周围来车进行实施检测与识别。

因此本申请的实施例中，对前后方车辆信息、侧方与侧后方车辆信息为同步识别与分析，上述中的预转向状态为变道过渡状态的假定概念。在分析前后车辆，同时也对侧方车辆进行了分析，当两者条件均满足是满足是预备转向则产生预转向状态。

下面根据车辆处于拥挤状态场景提供变道协调控制的第二实施例：

一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，包括以下步骤：

步骤一，获取路段拥堵状态信息，激活道路规划与变道协调请求；

在本申请的实施例中，路段拥堵状态信息的获取，采用前置控摄像及前侧的雷达系统检测前车车速，获取在20s内，平均车速小于或等于5km/h，制动发生2-3次，并检测时间结束后仍处于可变道区域内，则进入拥堵路段；

并由自动驾驶辅助系统进行获取分析并发出请求变道指令。

步骤二，执行变道控制指令，开启转向灯，进入驾驶模式切换状态；

在本申请实施例中，发出变道指令后，将自动开启转动灯，执行过程中开启驾驶模式切换状态，进行手动驾驶待选状态，并提示驾驶员选择。

基于拥挤路段变道条件严苛，对侧方及侧后方车辆识别容易会出现盲区，本申请优先选择手动驾驶模式。

在驾驶员未作出选择或选择自动驾驶后，采取自动驾驶变道模式，否则撤下变道指令，维持转向灯开启状态，进入手动驾驶模式。

步骤三，采取自动驾驶模式变道，监控前后车状态，识别临道及后车状态，进行变道预警，进入预转向状态；

本申请实施例中，进入自动驾驶模式后，将分析周围车辆信息，采用前后摄像头及雷达系统，获取前后车辆状态：

A、检测与前车距离超过1.5m且前车开启转向灯，

B、检测与前车距离超过1.5m且前车未开启转向灯，

C、检测与距离尾车超过1m且尾车未开启转向灯，

D、检测与距离尾车超过1m且尾车开启转向灯，

在识别处于B与C状态后，车辆向临道偏转并处，局部压过或压上虚线，进入预转向状态；并分析侧方或侧后方来车；

在识别处于A状态后，等待前侧变道；

在识别处于D状态后，进行鸣笛预警，在向临道偏转并处，局部压过或压上虚线，进入预转向状态；并分析侧方或侧后方来车。

本申请实施例中，采用后视镜及雷达系统，获取侧方及侧后方车辆状态：

S1、临道无车，

S2、临道有车且为移动状态，

S3、临道有车且静止状态，

在识别系统获取S1状态信息，驶入预定车道，

在识别系统获取S2状态信息，进行鸣笛预警，待侧后尾车辆减速或停下时，驶入预定车道，

在识别系统获取S3状态信息，进行等待，待车辆移动，进入S2状态后，驶入预定车道。

本申请的实施例中，由于车辆处于拥堵状态中，预转向状态，处于变道时的转向等待状态，车辆处于静止或低速移动情况，在临道满足变道条件后进行变道操作。

在上述两个实施例中，雷达系统包括毫米波雷达、超声波雷达，毫米波雷达沿车身四面分布安装，超声波雷达在车身四角及车身两侧中部安装。超声波雷达进行远距离探测识别，毫米波雷达进行近距离感知，获取周边车辆状态。

在本申请第一实施例中，车身转向状态分析是根据前方车辆在未开启转向模式的一种变道预测，包括：

根据前车在5s-10s时间中，持续向临道靠近，并压倒虚线；

根据前车在5s-10s时间中，出现两次以上的大角度转向；

根据前车在5s时间中，持续压倒虚线；

上述任一情况下，停止转向操作，待前车变道成功或5s时间中维持稳定，重新启动转向操作

请参阅图3，在本申请的第一实施例中，检测侧方与侧后方来车时，雷达系统采用融合算法协调超声波雷达与毫米波雷达，将各自不同的传感器在时间和空间上进行关联调整，避免数据冗余，提高识别准确性。

其中，融合算法是采用超声波雷达与毫米波雷达等多个设备对同一辆来车进行测量时，利用每个设备在测量中自身的特性和可靠度设置为相应的权重，对多个权重进行相加求和后，实现对多种雷达的优点进行整合来提高传感优势，提高准确性。

采用N个雷达设备观察一个车辆Y时，不同雷达测量的值用{Y_j}(j＝0,1,2,L,N)表示，则Y由LMS(最小均方差估计)得到，即

方差估计表示为

式中，σ_j(j＝0,1,2,L,N)为第j个雷达测量序列的方差，

在式(2)中的约束条件下，对式中(3)中的方差求最小值，可求得最优权值，表示为：

式中，只要确定σ_j(j＝0,1,2,L,N)的值，便可求得数据融合的过程中的最优权重。上述中，通过对雷达探测进行融合，可提高远距离车辆的检测时的精准度。

请参阅图3，在本申请的第二实施例中，由车载前后摄像头组成成像系统，检测侧方与侧后方来车时，采用雷达系统与成像系统融合技术，对近距离车辆识别调精准度。

具体，依靠毫米波雷达和成像系统独立进行识别，分别给出各自识别结果，输入目标序列，融合算法对结果进行综合判断，获得最终输出结果。

其中，毫米波雷达提供目标车辆的位置与速度信息，成像系统的视觉算法可提供目标车辆的位置，需要注意的是，毫米波雷达会识别到所能反射的电磁波目标，摄像头只会识别训练过的目标。通过两个目标的序列融合后，获取精准的车辆位置、宽度、类型等信息。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，获取路段拥堵状态信息，激活道路规划与变道协调请求；

步骤二，执行变道控制指令，开启转向灯，进入驾驶模式切换状态；

步骤三，采取自动驾驶模式变道，监控前后车状态，识别临道及后车状态，进行变道预警，进入预转向状态；

步骤四，控制车体进入预定车道。

2.根据权利要求1所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述路段拥堵状态信息采用导航系统通讯数据获取；

所述导航系统对道路拥堵进行预警，反馈包括拥堵距离及拥堵预估时长，提前激活道路规划，在未进入拥堵路段时开始发出请求变道指令。

3.根据权利要求1所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述路段拥堵状态信息的获取，采用前置控摄像及前侧的雷达系统检测前车车速，获取时间在20s内，前车的平均车速小于或等于5km/h且制动发生2-3次，并检测时间结束后前车仍处于可变道区域内，则判断本车进入拥堵路段；

所述路段拥堵状态信息由车辆的自动驾驶辅助系统进行分析并发出请求变道指令。

4.根据权利要求3所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述自动驾驶辅助系统通过侧身雷达系统，获取进行临道车辆移动变化，进行拥堵分析；在获取可变道数据后，重新规划道路，进行变道请求。

5.根据权利要求3所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述雷达系统包括毫米波雷达、超声波雷达，所述毫米波雷达沿车身四面分布安装，所述超声波雷达在车身四角及车身两侧中部安装。

6.根据权利要求5所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述变道指令执行后，自动进入驾驶模式切换驾驶状态，并提示驾驶员选择，在驾驶员未作出选择或选择自动驾驶后，采取自动驾驶变道模式。

7.根据权利要求6所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述自动驾驶变道模式，采用前后摄像头及雷达系统通过融合技术，获取前后车辆状态，

A、距离前车超过1.5m且前车开启转向灯，

B、距离前车超过1.5m且前车未开启转向灯，

C、距离尾车超过1m且尾车未开启转向灯，

D、距离尾车超过1m且尾车开启转向灯，

在满足B与C状态后，进入预转向状态；

在满足A状态后，进入等待模式；

在满足D状态后，进行鸣笛预警，再进入预转向状态；

所述预转向包括使前车头偏转，局部压过或压上虚线，等待并检测侧方来车。

8.根据权利要求7所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述自动驾驶变道模式采用侧身雷达系统融合算法协调，识别临道车辆信息，包括：

S1、临道无车，

S2、临道有车且为移动状态，

S3、临道有车且静止状态，

所述识别系统获取S1状态信息，进入预定车道，

所述识别系统获取S2状态信息，进行鸣笛预警，待侧后尾车辆减速或停下时，进入预定车道，

所述识别系统获取S3状态信息，进行等待，待车辆移动时，进入S2状态，等待进入预定车道。

9.根据权利要求1所述的一种拥堵路段自动驾驶车辆变道协调控制方法，其特征在于：所述变道协调请求激活包括但不限于驾驶员手动操作激活拥挤变道指令、驾驶辅助系统获取导航系统反馈的道路拥堵信息激活拥挤变道指令、驾驶辅助系统获取跟车行驶数据判断处于拥挤状态并激活拥挤变道指令、驾驶员拥堵路段重新规划道路需要变道转向时激活拥挤变道指令；

所述拥挤变道指令在激活状态后，需要进入驾驶模式切换状态，在锁定自动驾驶模式变道后，进行变道协调控制。

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