一种自动驾驶变换车道的路径规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及智能驾驶领域，提出了一种自动驾驶变换车道的路径规划方法及装置。所述方法包括在获得车道变换信号后，采集道路信息，并根据道路信息，检测在预设区域内是否存在障碍物。当预设区域内不存在障碍物时，获得横向变道距离、初始速度和初始加速度，并由此获得路径规划参数。根据路径规划参数计算变道过程中的实时横向加速度，根据实时横向加速度和初始速度获得虚拟变道路径。本发明专利技术在不借助地图数据库的情形下，提供了一种有效的车道变换路径规划方法，解决前方道路曲率变化对路径规划可能造成的影响，并增加了变道的舒适度。

A Path Planning Method and Device for Automatic Driving Changing Lane

The invention relates to the field of intelligent driving, and proposes a method and device for path planning of automatic driving changing lanes. The method includes collecting road information after obtaining lane change signal, and detecting whether there are obstacles in the preset area according to road information. When there are no obstacles in the preset area, the transverse diversion distance, initial velocity and initial acceleration are obtained, and then the path planning parameters are obtained. Real-time lateral acceleration is calculated according to path planning parameters, and virtual variable path is obtained according to real-time lateral acceleration and initial velocity. The invention provides an effective lane change path planning method without the aid of map database, solves the possible influence of the change of curvature of the road ahead on the path planning, and increases the comfort degree of the lane change.

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶变换车道的路径规划方法及装置
本专利技术涉及智能驾驶领域，尤其涉及一种自动驾驶变换车道的路径规划方法及装置。
技术介绍
近年来，自动驾驶汽车正在逐步发展，并且已经发展出了车道保持辅助系统、自动泊车辅助系统、刹车辅助系统、倒车辅助系统和行车辅助系统等驾驶辅助系统，能够辅助驾驶员实现多种场景下的车辆控制。随着自动驾驶技术越来越完善，很多车辆已经开始配备自动变道功能。车辆在高速公路上驾驶时，在很多情形下需要变换车道，比如超越速度较慢的前车，或者向右变道以准备驶离高速等。当前，一些车辆配备的辅助或者自动驾驶系统可以在高速公路上实现自动变道的功能。这些系统通过摄像头、雷达对路面和其他车辆进行检测，并将检测结果发送到中央控制模块。车辆在变换车道过程中，受到传感器技术的限制，当车辆处于两车道之间的过渡区域时，其横向位置的测量有一段时间处于盲区，所以需要设计虚拟的理想轨迹。由于高速公路上车辆速度可以达到120公里/小时，车道变换时间一般在5-6秒以上。而目前车辆摄像头的最大有效可视距离通常在100米以内，很难满足前方路面曲率预测和全局路径规划的要求。现有的车辆自动虚拟变道路径规划方案多采用路径整体规划，没有考虑到摄像头的有效测量范围。在缺少地图数据库的情形下，如果前方道路曲率发生变化，可能造成初始路径规划失效，从而影响车辆自动变道功能的实施。在现有技术中存在通过摄像头和地图数据库获取车道线信息，并采用五次多项式规划车道变换路径的方法。在摄像头范围内的路径由摄像头的测量结果确定，在摄像头范围外的路径通过地图数据库确定。而在不具备地图数据库的情形下，车辆无法预知摄像头可见范围外的路面信息。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是前方道路曲率变化对路径规划可能造成影响的问题。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种自动驾驶变换车道的路径规划方法及装置，本专利技术具体是以如下技术方案实现的：本专利技术的第一个方面提出了一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，所述路径规划方法所规划的虚拟变道路径应用于自动变换车道的操作中，所述方法包括：获得车道变换信号；在获得车道变换信号后，采集道路信息，并根据道路信息，检测在预设区域内是否存在障碍物；当预设区域内不存在障碍物时，获得横向变道距离、初始速度和初始加速度。进一步地，根据初始速度，获得变道过程中允许的最大横向加速度和最大横向急动度，所述最大横向急动度为横向加速度的最大变化程度。进一步地，根据所述最大横向加速度和最大横向急动度，判断是否能够获得路径规划参数，所述路径规划参数包括第一加速度增大时间、第一加速度保持时间、第一加速度减小时间、第二加速度保持时间和第二加速度增大时间。进一步地，当判断无法获得路径规划参数时，按照预设值减小最大横向加速度，并判断减小后的最大横向加速度是否大于或等于预设的最小限定值；当减小后的最大横向加速度大于或等于预设的最小限定值时，根据当前的最大横向加速度判断是否能够获得路径规划参数。进一步地，当减小后的最大横向加速度小于预设的最小限定值时，无法获得路径规划参数，中止自动变道操作。进一步地，当预设区域内检测到障碍物时，中止自动变道操作。进一步地，根据路径规划参数计算变道过程中的实时横向加速度，实时横向加速度与路径规划参数的公式为：其中，a0为初始横向加速度，a1为最大横向加速度，a2为反向的最大横向加速度，ae为终止横向加速度，T1为第一加速度增大时间，T2-T1为第一加速度保持时间，T3-T2为第一加速度减小时间，T4-T3为第二加速度保持时间，T5-T4为第二加速度增大时间，进一步地，根据实时横向加速度获得的虚拟变道路径轨迹为：其中，v为车辆纵向速度，v0为初始横向速度，a0为初始横向加速度，y0为车辆到车道线的距离，x为车辆沿水平方向的道路位置，A、B、C、D为参数值。具体地，当车辆在高速巡航模式下，驾驶员开启转向灯时，车辆获得变道信号。通过摄像头和毫米波雷达对路面和车辆目标进行检测，并将检测到的信息进行分析处理，判断在预设区域内是否存在障碍物。设车辆正在行驶的车道为第一车道，变道的目标车道为第二车道，分隔第一车道和第二车道的车道线为第一车道线。所述预设区域为第二车道上位于所述车辆后方并且与所述车辆时距小于阈值Δt1的位置范围，以及第二车道上位于所述车辆前方，并且与所述车辆时距小于阈值Δt2的位置范围。若预设区域内存在障碍物，则放弃自动变道。在判断预设区域内不存在障碍物后，获得车辆的初始速度、初始加速度以及变道时移动的横向距离。所述变道时移动的横向距离是计算得到的车辆距离第二车道中心线的距离。同时得到车辆距离第一车道线的距离。根据车辆的初始速度获得最大横向加速度和最大横向急动度，判断是否能够获得路径规划参数。获得路径规划参数后，通过由五段曲线组成的横向加速度规划曲线可以获得实时横向加速度和路径规划参数之间的关系，从而获得实时横向加速度。实时横向加速度是在计算虚拟变道路径时的变量，根据实时横向加速度和初始速度可以获得所规划的虚拟变道路径。本专利技术的第二个方面提出了一种自动变换车道的装置，所述装置包括：道路信息采集模块、障碍物检测模块、移动距离计算模块、加速度计算模块和路径规划模块；所述道路信息采集模块用于采集道路信息。所述道路信息采集模块包含至少一个前视摄像头，以及四个毫米波雷达，所述毫米波雷达分别位于车辆左前方、左后方、右前方和右后方。所述障碍物检测模块用于根据道路信息，检测在预设范围内是否存在障碍物；所述移动距离计算模块用于获得预估的车辆横向移动的距离；所述加速度计算模块用于计算车辆的加速度；所述路径规划模块用于根据车辆变道时移动的横向距离、速度和加速度进行路线规划。进一步地，所述路径规划模块包括路径规划参数计算单元、最大加速度调整单元、实时加速度计算单元和虚拟变道路径计算单元；所述路径规划参数计算单元用于根据初始速度获得最大横向加速度和最大横向急动度，计算路径规划参数；所述最大加速度调整单元用于在根据最大横向加速度不能获得路径规划参数时，对最大横向加速度进行调整，并判断调整后的最大横向加速度是否适用于变道操作；所述实时加速度计算单元用于根据路径规划参数计算实时横向加速度；所述虚拟变道路径计算单元用于根据实时横向加速度和初始速度计算虚拟变道路径。具体地，当车辆在高速巡航模式下，驾驶员开启转向灯时，车辆获得变道信号。通过摄像头和毫米波雷达对路面和车辆目标进行检测，并将检测到的信息进行分析处理，判断在预设区域内是否存在障碍物。设车辆正在行驶的车道为第一车道，变道的目标车道为第二车道，分隔第一车道和第二车道的车道线为第一车道线。所述预设区域为第二车道上位于所述车辆后方并且与所述车辆时距小于阈值Δt1的位置范围，以及第二车道上位于所述车辆前方，并且与所述车辆时距小于阈值Δt2的位置范围。若预设区域内存在障碍物，则放弃自动变道。在判断预设区域内不存在障碍物后，获得车辆的初始速度、初始加速度以及变道时移动的横向距离。所述变道时移动的横向距离是计算得到的车辆距离第二车道中心线的距离。同时得到车辆距离第一车道线的距离。根据车辆的初始速度获得最大横向加速度和最大横向急动度，判断是否能够获得路径规划参数。获得路径规划参数后，通过由五段曲线组成的横向加速度规划曲线可以获得实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：获得车道变换信号；在获得车道变换信号后，采集道路信息，并根据道路信息，检测在预设区域内是否存在障碍物；当预设区域内不存在障碍物时，获得横向变道距离、初始速度和初始加速度，并获得路径规划参数；根据路径规划参数计算变道过程中的实时横向加速度，根据实时横向加速度和初始速度获得虚拟变道路径。

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：获得车道变换信号；在获得车道变换信号后，采集道路信息，并根据道路信息，检测在预设区域内是否存在障碍物；当预设区域内不存在障碍物时，获得横向变道距离、初始速度和初始加速度，并获得路径规划参数；根据路径规划参数计算变道过程中的实时横向加速度，根据实时横向加速度和初始速度获得虚拟变道路径。2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，根据获得的初始速度，获得变道过程中允许的最大横向加速度和最大横向急动度，所述最大横向急动度为横向加速度的最大变化程度。3.根据权利要求2所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，根据所述最大横向加速度和最大横向急动度，判断是否能够获得路径规划参数，所述路径规划参数包括第一加速度增大时间、第一加速度保持时间、第一加速度减小时间、第二加速度保持时间和第二加速度增大时间。4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，当判断无法获得路径规划参数时，按照预设值减小最大横向加速度，并判断减小后的最大横向加速度是否大于或等于预设的最小限定值；当减小后的最大横向加速度大于或等于预设的最小限定值时，根据当前的最大横向加速度判断是否能够获得路径规划参数。5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，当减小后的最大横向加速度小于预设的最小限定值时，无法获得路径规划参数，中止自动变道操作。6.根据权利要求1所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，当预设区域内检测到障碍物时，中止自动变道操作。7.根据权利要求3所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，实时横向加速度与路径规划参数的公式为：其中，a0为初始横向加速度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱科引，邹欣，吴鹏，李宝峰，陈永春，
申请(专利权)人：福瑞泰克智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33