一种自动驾驶车辆及其变道控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种自动驾驶车辆及其变道控制方法和系统，以解决现有技术中无法为车辆规划出一条安全可靠的变道路径，实现车辆自动、安全可靠的变道控制的问题。该方法包括：根据主车和至少一个邻近车辆的当前车辆状态和目标车辆状态，确定主车变道到相邻车道上的一个目标点为第一目标点，并确定主车所在车道上执行变道操作的一个点为第二目标点，确定主车从当前位置行驶到第二目标点的轨迹为第一轨迹、以及从第二目标点行驶到第一目标点的轨迹为第二轨迹，控制车辆对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到相邻车道上的第一目标点。

An automatic driving vehicle and its lane changing control method and system

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶车辆及其变道控制方法和系统
本专利技术涉及自动驾驶领域，特别涉及一种自动驾驶车辆及其变道控制方法和系统、存储介质。
技术介绍
自动驾驶车辆通常是对自动驾驶控制系统计算出来的一条驾驶路径进行轨迹跟踪，并根据跟踪的路径点来控制车辆，实现车辆的自动驾驶。当驾驶路径上出现障碍物时，自动驾驶控制系统需要为车辆重新规划一条驾驶路径，以避开障碍物、实现车辆的安全行驶。当障碍物是静态障碍物时，自动驾驶控制系统可以为车辆重新规划一条驾驶路径并控制车辆对该路径进行跟踪。当障碍物是动态障碍物时，自动驾驶控制系统可能无法确定车辆是否会与动态障碍物相撞，并且无法确定车辆与其他动态障碍物之间的互动，从而无法为车辆规划出一条安全可靠的变道路径，实现车辆自动、安全可靠的变道控制。
技术实现思路
鉴于上述问题，本申请实施例提供一种自动驾驶车辆的变道控制方法和系统、存储介质、以及自动驾驶车辆，以解决现有技术中无法为车辆规划出一条安全可靠的变道路径，实现车辆自动、安全可靠的变道控制的问题。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种自动驾驶车辆的变道控制方法，包括：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种自动驾驶车辆的变道控制系统，包括一个处理器和至少一个存储器，至少一个存储器中存储有至少一条机器可执行指令，处理器执行至少一条机器可执行指令以实现：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前车辆位置和目标车辆位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种非暂态易失性机器可读存储介质，该存储介质中存储至少一条机器可执行指令，机器执行至少一条机器可执行指令以执行自动驾驶车辆的变道控制方法，该方法包括：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种自动驾驶车辆，该车辆为主车，该车辆中包括一种自动驾驶车辆的变道控制系统，该系统包括一个处理器和至少一个存储器，至少一个存储器中存储有至少一条机器可执行指令，处理器执行至少一条机器可执行指令以实现：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。根据本申请实施例提供的技术方案，根据主车和至少一个邻近车辆的当前车辆状态和目标车辆状态，确定主车变道到相邻车道上的一个目标点为第一目标点，并确定主车所在车道上执行变道操作的一个点为第二目标点，确定主车从当前位置行驶到第二目标点的轨迹为第一轨迹、以及从第二目标点行驶到第一目标点的轨迹为第二轨迹，控制车辆对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到相邻车道上的第一目标点，能够安全、可靠、有效地控制主车执行变道行驶，从而能够解决现有技术中无法为车辆规划出一条安全可靠的变道路径，实现车辆自动、安全可靠的变道控制的问题。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。图1为本申请提供的自动驾驶车辆的变道控制系统的应用环境的示意图；图2为本申请实施例提供的变道控制系统200的工作原理示意图；图3为本申请提供的自动驾驶车辆的变道控制方法的处理流程图；图4为图3的步骤302中确定第一目标点的处理流程图；图5为确定第一目标点的一个示例图；图6为确定第二目标点的一个示例图；图7为图3中步骤303中确定第一速度的处理流程图；图8为图3中步骤304中确定第二路径的处理流程图；图9为本申请实施例提供的自动驾驶车辆的变道控制系统的结构框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。术语“车辆”在本申请中广泛地解释为包括任何移动物体，包括例如飞行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶车辆的变道控制方法，其特征在于，包括：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。

【技术特征摘要】
2018.04.05 US US15/946,171;2018.04.05 US US15/946,1.一种自动驾驶车辆的变道控制方法，其特征在于，包括：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前的车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的车辆状态，包括：根据主车和至少一个邻近车辆的当前的车辆状态，通过线性外推法来分别预测主车和至少一个邻近车辆在未来一段时间内的车辆状态；或者将主车和至少一个邻近车辆的当前车辆状态作为输入，提供给预先训练得到的车辆状态预测模型，车辆状态预测模型运行输出主车和至少一个邻近车辆在未来一段时间内的目标车辆状态；其中，车辆状态预测模型是通过机器学习的方法，根据历史的车辆状态数据，训练神经网络确定得到的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，包括：根据主车和至少一个邻近车辆的当前位置和目标位置、车辆的尺寸和预定的安全距离，将在相邻车道上与至少一个邻近车辆均相距一个安全距离的一个区域确定为安全区域；确定安全区域的中点为第一目标点，或者确定安全区域中车道中线上距离主车最近的点为第一目标点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点，包括：在道路平面的二维坐标系中，将主车所在车道的中线上与第一目标点具有相同纵坐标值的点确定为第二目标点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，包括：将主车所在的当前位置与第二目标点之间的直线路径确定为第一路径。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，包括：根据公式1确定第一加速度和第二加速度；其中，公式1包括在公式1中，x(0)是主车的当前位置，x(h)是第二目标点的位置，v(0)是主车的当前速度，v(h)是主车的目标速度，从公式1中确定得到a0、a1、h、h’的值；a0是第一加速度，a1是第二加速度，h是第一路径的行驶时长，h’是从第一加速度转换到第二加速度的时间点；根据从公式1中确定的a0、a1、h、h’以及速度公式确定第一速度，速度公式包括其中，t是主车从当前位置行驶到第二目标点过程中的任意一个时间点，v(t)是在t时间点上的第一速度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据公式1确定第一加速度和第二加速度，包括：从公式1中确定出多组解，每组解包括一组a0、a1、h和h’的值；通过对目标函数进行约束优化处理，在多组解中确定一组最优解；其中，目标函数包括：cost＝k1*h+k2*|a0|+k2*|a1|，k1和k2为经验值参数，约束条件包括：0<h<hmax，h’<h，amin<a0<amax，amin<a1<amax，其中，hmax为预定的第一路径的最长行驶时间，amin为预定的最小的加速度值，amax为预定的最大的加速度值。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，包括：根据杜宾斯参数拟合得到杜宾斯曲线，将拟合得到的杜宾斯曲线确定为第二路径；其中，杜宾斯参数包括主车的转弯半径、根据从第二目标点离开的时间确定的起点位置、根据到达第一目标点的时间确定的终点位置。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据杜宾斯参数拟合得到杜宾斯曲线，将拟合得到的杜宾斯曲线确定为第二路径，包括：根据初始预设的杜宾斯参数拟合得到杜宾斯曲线；判断拟合得到的杜宾斯曲线与至少一个邻近车辆的预测路径是否存在碰撞，在没有碰撞的情况下，通过梯度下降优化法对杜宾斯参数进行迭代优化、得到最优的杜宾斯参数，通过最优的杜宾斯参数拟合得到的最优的杜宾斯曲线，确定最优的杜宾斯曲线为第二路径；其中，车辆的预测路径是车辆在未来一段时间内的预测得到的目标位置构成的路径。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，包括：将主车到达第二目标点的速度确定为第二速度。11.一种自动驾驶车辆的变道控制系统，其特征在于，该系统位于一个自动驾驶的主车中，包括一个处理器和至少一个存储器，至少一个存储器中存储有至少一条机器可执行指令，处理器执行至少一条机器可执行指令以实现：根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前车辆状态，预测主车和至少一个邻近车辆各自在未来一段时间内的目标车辆状态；车辆状态包括车辆的位置、行驶方向和速度；根据主车和至少一个邻近车辆的当前车辆位置和目标车辆位置，确定在相邻车道上、主车变道后到达的目标点为第一目标点，以及根据第一目标点确定主车从所在车道上的一个点执行变道行驶到第一目标点的点为第二目标点；确定主车从所在车道的当前位置行驶到第二目标点的第一路径，根据主车的当前位置和速度以及目标位置和速度确定主车在第一路径上行驶的第一速度，并根据第一路径和第一速度得到第一轨迹；确定主车从所在车道的第二目标点行驶到相邻车道的第一目标点的第二路径，根据第一速度确定主车在第二路径上行驶的第二速度，并根据第二路径和第二速度得到第二轨迹；控制主车对第一轨迹和第二轨迹进行追踪，从当前位置行驶到第一目标点。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，处理器执行至少一条机器可执行指令实现根据主车和相邻车道上至少一个邻近车辆的当前的车辆状态，预测主车...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙行，马凯杰，
申请(专利权)人：北京图森未来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11