一种车辆的自动变道控制系统以及自动变道控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自动变道控制系统以及自动变动控制方法。该自动变道控制系统具备：环境感知单元，用于获取障碍物信息、车道信息和自身车辆的运动信息中的至少一种；决策单元，用于判断自动变道的可行性，并规设计出变道路径；以及车辆控制单元，用于控制车辆以按照所述变道路径进行行驶。根据本发明专利技术能够实现安全稳定的自动变道动作。

An automatic lane change control system and method for vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种车辆的自动变道控制系统以及自动变道控制方法
本专利技术涉及车辆控制技术，具体地涉及一种用于智能汽车的自动变道控制方法及其实现系统。
技术介绍
汽车越来越往智能化的方向发展，自动驾驶技术正逐渐兴起。自动驾驶技术能够控制车辆的速度和转向，不仅能够把驾驶员从开车的劳累中解脱出来，还能够减少或消除由于人的因素导致的交通事故，使汽车更加安全。自动变道系统能够控制车辆从一个车道变换到另外一个车道，是自动驾驶技术的一个重要组成部分。现有的和自动变道相关的专利大多停留在驾驶辅助的层面，即当变道出现危险情况时向驾驶员发出预警，它们并不能控制车辆。个别专利提出了能够控制车辆完成变道动作的系统，但是它们大多基于车联网或者高精度GPS。目前很少有专利披露利用毫米波雷达或摄像头实现自动变道的具体方法。公开于本专利技术背景部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术旨在提供一种安全可靠的自动变道控制方法及自动变道控制系统。本专利技术的自动变道控制系统，其特征在于，具备：环境感知单元，用于获取障碍物信息、车道信息和自身车辆的运动信息中的至少一种；决策单元，用于判断自动变道的可行性，并规设计出变道路径；以及车辆控制单元，用于控制车辆以按照所述变道路径进行行驶；以及优选地，进一步具备：人机接口单元，用于实现人机交互。优选地，所述环境感知单元具备：障碍物检测模块，用于检测车辆前后若干距离内的障碍物；车道线检测模块，用于检测车辆前方或后方的车道线；以及车道线滤波模块，用于实现对车道线的滤波以消除所述车道线检测模块的漏识别和误识别。优选地，所述车道线滤波模块用于将传感器检测到的车道线参数和根据车辆速度及横摆角速度推算出的预测的车道线参数进行置信度判断并得到传感器检测到的车道线参数的置信度，然后对上述二种方法得到的车道线参数进行加权平均。优选地，所述决策单元具备：变道可行性判断模块，用于根据障碍物信息、车道线信息和自身运动信息判断自动变动的可行性；状态机模块，用于在变道可行的情况下根据设定的变道模式计算得到变道所需的时间和目标路径，并触发下述的路径规划模块；以及路径规划模块，用于采用基本曲线生成自动变道路径。优选地，所述路径规划模块采用的基本曲线包括多项式、直线、圆弧、回旋线、正弦曲线中的一种或多种。优选地，所述人机接口单元用于进行变道模式设置、变道路径类型设置、驾驶员指令设置中的一种或多种。优选地，所述车辆控制单元还用于计算出车辆和规划出的变道路径的横向位置偏差和航向角偏差，并通过非线性反馈控制或线性反馈控制使横向位置偏差和航向角偏差收敛。优选地，在所述车辆控制单元中，计算横向位置偏差的方法如下：首先，求出在坐标系XAY中当x＝xt时目标车道中心线距离X轴的距离d1和变道路径距离X轴的距离d2；然后，求出当前车辆距离目标车道中心线的横向位置dr；最后，求出横向位置偏差ed＝d1-d2-dr，其中，计算航向角偏差的方法如下：首先，求出在坐标系XAY中当x＝xt时目标车道中心线的切线和X轴的夹角θ1和变道路径的切线与X轴的夹角θ2；然后，求出当前车辆的航向角和目标车道中心线切线的夹角θr；最后求出航向角偏差eθ＝θ1-θ2-θr。本专利技术的自动变道控制方法，其特征在于，包括下述步骤：环境感知步骤，获取障碍物信息、车道信息和自身车辆的运动信息中的至少一种；决策步骤，判断自动变道的可行性，并规设计出变道路径；以及控制步骤，控制车辆以按照所述变道路径进行驶。本专利技术的自动变道控制方法，其特征在于，所述环境感知步骤包括：障碍物检测子步骤，检测车辆前后若干距离内的障碍物；车道线检测子步骤，检测车辆前方或后方的车道线；以及车道线滤波子步骤，实现对车道线的滤波以消除所述车道线检测模块的漏识别和误识别。优选地，在所述车道线滤波子步骤中，将传感器检测到的车道线参数和根据车辆速度及横摆角速度推算出的预测的车道线参数进行置信度判断并得到传感器检测到的车道线参数的置信度，然后对上述二种方法得到的车道线参数进行加权平均。优选地，所述决策步骤包括：变道可行性子步骤，根据障碍物信息、车道线信息和自身运动信息判断自动变道的可行性；状态机子步骤，在变道可行的情况下根据设定的变道模式计算得到变道所需的时间和目标路径，并触发下述的路径规划模块；以及路径规划子步骤，用于采用基本曲线生成自动变道路径。可选地，在所述路径规划子步骤中，采用的基本曲线包括多项式、直线、圆弧、回旋线、正弦曲线中的一种或多种。可选地，所述控制步骤中，进一步计算出车辆和规划出的变道路径的横向位置偏差和航向角偏差，并通过非线性反馈控制或线性反馈控制使横向位置偏差和航向角偏差收敛。可选地，所述控制步骤中，计算横向位置偏差的方法如下：首先，求出在坐标系XAY中当x＝xt时目标车道中心线距离X轴的距离d1和变道路径距离X轴的距离d2；然后，求出当前车辆距离目标车道中心线的横向位置dr；最后，求出横向位置偏差ed＝d1-d2-dr，其中，计算航向角偏差的方法如下：首先，求出在坐标系XAY中当x＝xt时目标车道中心线的切线和X轴的夹角θ1和变道路径的切线与X轴的夹角θ2；然后，求出当前车辆的航向角和目标车道中心线切线的夹角θr；最后求出航向角偏差eθ＝θ1-θ2-θr。本专利技术的计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述的自动变道控制方法。本专利技术的计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的自动变道控制方法。如上所述，根据本专利技术利用车道线滤波模块能够提高车道信息的稳定性。利用人机接口单元可以对变道模式、变道路径类型等进行设置，能够提高系统的灵活性。而且通过人机接口单元可以显示出规划的变道路径、变道动作完成的进度、变道控制指令等，使系统更加友好。而且，决策单元包括变道可行性判断模块、状态机模块、路径规划模块，其中路径规划模块采用多种基本曲线完成路径规划，所采用的基本曲线包括多项式、直线、圆弧、回旋线、正弦曲线等。再者，车辆控制单元能够根据传感器检测到的车道线直接实现车辆的路径跟随控制，不需要GPS信息、惯导信息、车联网信息等，降低了系统的成本。通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本专利技术的某些原理的具体实施方式，本专利技术的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。附图说明图1是本专利技术一实施方式的自动变道控制系统的构造框图。图2是车道线滤波模块的动作示意图。图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动变道控制系统，其特征在于，具备：/n环境感知单元，用于获取障碍物信息、车道信息和自身车辆的运动信息中的至少一种；/n决策单元，用于判断自动变道的可行性，并规划出变道路径；以及/n车辆控制单元，用于控制车辆按照所述变道路径进行行驶。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动变道控制系统，其特征在于，具备：
环境感知单元，用于获取障碍物信息、车道信息和自身车辆的运动信息中的至少一种；
决策单元，用于判断自动变道的可行性，并规划出变道路径；以及
车辆控制单元，用于控制车辆按照所述变道路径进行行驶。


2.如权利要求1所述的自动变道控制系统，其特征在于，进一步具备：
人机接口单元，用于实现人机交互。


3.如权利要求1所述的自动变道控制系统，其特征在于，
所述环境感知单元具备：
障碍物检测模块，用于检测车辆前后若干距离内的障碍物；
车道线检测模块，用于检测车辆前方或后方的车道线；以及
车道线滤波模块，用于实现对车道线的滤波以消除所述车道线检测模块的漏识别和误识别。


4.如权利要求2所述的自动变道控制系统，其特征在于，
所述车道线滤波模块用于将传感器检测到的车道线参数和根据车辆速度及横摆角速度推算出的预测的车道线参数进行置信度判断并得到传感器检测到的车道线参数的置信度，然后对上述二种方法得到的车道线参数进行加权平均。


5.如权利要求2所述的自动变道控制系统，其特征在于，所述决策单元具备：
变道可行性判断模块，用于根据障碍物信息、车道线信息和自身运动信息判断自动变道的可行性；
状态机模块，用于在变道可行的情况下根据设定的变道模式计算得到变道所需的时间和目标路径，并触发下述的路径规划模块；以及
路径规划模块，用于采用基本曲线生成自动变道路径。


6.如权利要求5所述的自动变道控制系统，其特征在于，
所述路径规划模块采用的基本曲线包括多项式、直线、圆弧、回旋线、正弦曲线中的一种或多种。


7.如权利要求2所述的自动变道控制系统，其特征在于，
所述人机接口单元用于进行变道模式设置、变道路径类型设置、驾驶员指令设置中的一种或多种。


8.如权利要求2所述的自动变道控制系统，其特征在于，
所述车辆控制单元还用于计算出车辆和规划出的变道路径的横向位置偏差和航向角偏差，并通过非线性反馈控制或线性反馈控制使横向位置偏差和航向角偏差收敛。


9.如权利要求8所述的自动变道控制系统，其特征在于，
在所述车辆控制单元中，计算横向位置偏差的方法如下：
首先，求出在坐标系XAY中当x＝xt时目标车道中心线距离X轴的距离d1和变道路径距离X轴的距离d2；然后，求出当前车辆距离目标车道中心线的横向位置dr；最后，求出横向位置偏差ed＝d1-d2-dr，
其中，计算航向角偏差的方法如下：
首先，求出在坐标系XAY中当x＝xt时目标车道中心线的切线和X轴的夹角θ1和变道路径的切线与X轴的夹角θ2；然后，求出当前车辆的航向角和目标车道中心线切线的夹角θr；最后求出航向角偏差eθ＝θ1-θ2-θr。


10.一种自动变道控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：程昆朋，赵祥磊，陆倪阳，
申请(专利权)人：上汽通用汽车有限公司，泛亚汽车技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31