自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，获取以下车辆当前采样周期的行驶状态数据：预变道车辆、预变道车辆所在车道的前方第一辆车、目标车道内位于预变道车辆前方的第一辆车、目标车道内位于预变道车辆后方的第一辆车；结合获取的各车辆的行驶状态数据以及车道环境数据计算出预变道车辆变道至目标车道前车之后的意愿度；当意愿度超过意愿度阈值时，预测出预变道车辆将在未来时刻变道至目标车道的前车之后。本发明专利技术的预测方法有效排除周围车辆干扰本车决策的因素，提高本车决策的确信度；同时，有效降低自动驾驶系统中预测模块的数据分析计算量，降低自动驾驶系统的运行难度和运行成本，有效改善决策的滞后延时。

Prediction method of vehicle changing lane to target lane in automatic driving

【技术实现步骤摘要】
自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法
本专利技术涉及自动驾驶
，具体涉及一种自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法。
技术介绍
自动驾驶包括预测、决策、规划和控制四大模块，预测模块根据各车道的车辆行驶状态数据和车道环境数据预测车辆在未来时刻是否会变道，以及变道情况下的变道轨迹。变道包括左变道、右变道，左、右变道又包括变道至目标车道前车之前和变道至目标车道前车之后。决策模块根据预测模块的预测输出结果、环境信息、导航信息、本车驾驶员行为模块、本车动力学模型等计算本车的下一个期望状态；规划模块根据当前状态以及下一个期望状态规划本车行驶轨迹；控制模块根据规划的行驶轨迹计算相应的油门、制动和转向。目前，一些互联网企业和汽车厂商的自动驾驶系统中，将预测出的所有感兴趣车辆(定义为可能对本车行驶带来干扰的周围车辆)均默认为在未来时刻会发生变道。这些车辆中不排除有部分车辆变道的意愿度较低的车辆，这里的意愿度为变道的意愿程度。这些变道意愿度较低的周围感兴趣车辆会干扰本车决策，还会增加本车对各车行驶状态时数据分析的计算量，增加自动驾驶系统运行难度和运行成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，结合预变道车辆、预变道车辆所在车道的前方第一辆车、目标车道内位于预变道车辆前方的第一辆车和目标车道内位于预变道车辆后方的第一辆车这四辆车的行驶状态数据计算出预变道车辆变道至目标车道前车之后的意愿度，根据意愿度来预测预变道车辆在未来时刻是否会变道至目标车道前车之后，有效排除周围车辆干扰本车决策的因素，提高本车决策的确信度；同时，有效降低自动驾驶系统中预测模块的数据分析计算量，降低自动驾驶系统的运行难度和运行成本，有效改善决策的滞后延时。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自动驾驶中预测车辆变道至目标车道前车之后的方法，包括以下步骤，获取以下车辆当前采样周期的行驶状态数据：预变道车辆、预变道车辆所在车道的前方第一辆车、目标车道内位于预变道车辆前方的第一辆车、目标车道内位于预变道车辆后方的第一辆车；结合获取的各车辆的所述行驶状态数据以及车道环境数据计算出所述预变道车辆变道至所述目标车道前车之后的意愿度λ，0≤λ≤1；当所述意愿度超过意愿度阈值时，预测出所述预变道车辆将在未来时刻变道至所述目标车道的前车之后。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括计算所述意愿度λ包括，所述预变道车辆向目标车道方向的横向速度小于零、且维持一定时间时，所述预变道车辆变道至目标车道的意愿度为零；或者，目标车道位于预变道车辆前方第一辆车的行驶速度小于预变道车辆所在车道前方第一辆车的行驶速度、且目标车道位于预变道车辆前方第一辆车位于预变道车辆所在车道前方第一辆车的后方时，所述预变道车辆变道至目标车道的意愿度为零。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括计算所述意愿度λ还包括，计算车道拥堵程度影响下的意愿度λ1；满足预变道车辆向目标车道方向的横向速度大于等于零的条件下计算预变道车辆向目标车道方向的横向速度vy影响下的意愿度λ2；计算预变道车辆与预变道车辆所在车道前方第一辆车之间纵向距离影响下的意愿度λ3；计算预变道车辆加速度影响下的意愿度λ4；计算预变道车辆所在车道前方第一辆车和目标车道位于预变道车辆前方第一辆车之间纵向距离影响下的意愿度λ5；计算目标车道位于预变道车辆前方第一辆车与预变道车辆所在车道前方第一辆车的速度比影响下的意愿度λ6；λ＝max{λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6}(式一)；根据式一计算所述预变道车辆变道至目标车道前车之后的意愿度λ。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括根据公式一计算所述意愿度λ1，其中，ρ1表征所述预变道车辆所在车道前方拥堵程度；ρ2表征目标车道位于预变道车辆后方第一辆车的前方拥堵程度。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括根据公式二计算所述意愿度λ2，其中，t表征预变道车辆向目标车道方向的横向速度vy为某个定值持续的时间；t1和t2分别表征t所在时间轴上的两个固定时间值。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括计算所述意愿度λ3包括，计算L1＝A+B、A＝S1-S2+V1*t1+D1；A表征预变道车辆以行驶速度V2行驶时需要与预变道车辆所在车道前方第一辆车保持的距离；B表征预变道车辆以减速度ax从行驶速度V1减速至行驶速度V2的行驶距离；L1为预变道车辆和预变道车辆所在车道前方第一辆车之间的初始间距；V1为预变道车辆的行驶速度；V2为预变道车辆所在车道前方第一辆车的行驶速度；S1为预变道车辆制动至停止的制动距离；S2为预变道车辆所在车道前方第一辆车制动至停止的制动距离；t1为预变道车辆的制动反应时间；D1为预变道车辆和预变道车辆所在车道前方第一辆车均制动至停止时两者之间的安全停车距离；当B＝(L1-A)≤0时，意愿度λ3＝1；当B＝(L1-A)＞0，且V1≤V2时，意愿度λ3＝0；当B＝(L1-A)＞0，且V1＞V2时，根据式二计算预变道车辆的减速度ax：根据公式三计算所述意愿度λ3：其中，a表征预变道车辆的预设舒适制动减速度aThres与减速度ax的差值；k1表征减速度aThres与减速度ax的差值与意愿度λ3之间函数关系的直线斜率；a1表征减速度aThres与减速度ax的差值所在减速度轴上的一个固定减速度值。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括根据公式四计算所述意愿度λ4，A表征预变道车辆的实际加速度；k2表征预变道车辆实际加速度与意愿度λ4之间函数关系的直线斜率；A1表征预变道车辆实际加速度所在加速度轴上的一个固定加速度值；Δλ表征预变道车辆的实际加速度超出加速度阈值持续一定时间的意愿度增量。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括计算所述意愿度λ5包括，计算A＝S1-S2+V1*t1+D1；A表征预变道车辆以行驶速度V2行驶时需要与预变道车辆所在车道前方第一辆车保持的距离；V1为预变道车辆的行驶速度；V2为预变道车辆所在车道前方第一辆车的行驶速度；S1为预变道车辆制动至停止的制动距离；S2为预变道车辆所在车道前方第一辆车制动至停止的制动距离；t1为预变道车辆的制动反应时间；D1为预变道车辆和预变道车辆所在车道前方第一辆车均制动至停止时两者之间的安全停车距离；当L1＞A+Δ1时，λ5＝0；当L1≤A+Δ1时，根据公式五计算所述意愿度λ5，其中，L1为预变道车辆和预变道车辆所在车道前方第一辆车之间的初始间距；Δ1表征一个固定的距离值；X表征预变道车辆所在车道前方第一辆车与目标车道位于预变道车辆前方第一辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶中预测车辆变道至目标车道前车之后的方法，其特征在于：包括以下步骤，/n获取以下车辆当前采样周期的行驶状态数据：预变道车辆、预变道车辆所在车道的前方第一辆车、目标车道内位于预变道车辆前方的第一辆车、目标车道内位于预变道车辆后方的第一辆车；/n结合获取的各车辆的所述行驶状态数据以及车道环境数据计算出所述预变道车辆变道至所述目标车道前车之后的意愿度λ，0≤λ≤1；/n当所述意愿度超过意愿度阈值时，预测出所述预变道车辆将在未来时刻变道至所述目标车道的前车之后。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶中预测车辆变道至目标车道前车之后的方法，其特征在于：包括以下步骤，
获取以下车辆当前采样周期的行驶状态数据：预变道车辆、预变道车辆所在车道的前方第一辆车、目标车道内位于预变道车辆前方的第一辆车、目标车道内位于预变道车辆后方的第一辆车；
结合获取的各车辆的所述行驶状态数据以及车道环境数据计算出所述预变道车辆变道至所述目标车道前车之后的意愿度λ，0≤λ≤1；
当所述意愿度超过意愿度阈值时，预测出所述预变道车辆将在未来时刻变道至所述目标车道的前车之后。


2.如权利要求1所述的自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，其特征在于：计算所述意愿度λ包括，
所述预变道车辆向目标车道方向的横向速度小于零、且维持一定时间时，所述预变道车辆变道至目标车道的意愿度为零；
或者，目标车道位于预变道车辆前方第一辆车的行驶速度小于预变道车辆所在车道前方第一辆车的行驶速度、且目标车道位于预变道车辆前方第一辆车位于预变道车辆所在车道前方第一辆车的后方时，所述预变道车辆变道至目标车道的意愿度为零。


3.如权利要求1所述的自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，其特征在于：计算所述意愿度λ还包括，
计算车道拥堵程度影响下的意愿度λ1；
满足预变道车辆向目标车道方向的横向速度大于等于零的条件下计算预变道车辆向目标车道方向的横向速度vy影响下的意愿度λ2；
计算预变道车辆与预变道车辆所在车道前方第一辆车之间纵向距离影响下的意愿度λ3；
计算预变道车辆加速度影响下的意愿度λ4；
计算预变道车辆所在车道前方第一辆车和目标车道位于预变道车辆前方第一辆车之间纵向距离影响下的意愿度λ5；
计算目标车道位于预变道车辆前方第一辆车与预变道车辆所在车道前方第一辆车的速度比影响下的意愿度λ6；
λ＝max{λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6}(式一)；
根据式一计算所述预变道车辆变道至目标车道前车之后的意愿度λ。


4.如权利要求3所述的自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，其特征在于：根据公式一计算所述意愿度λ1，



其中，ρ1表征所述预变道车辆所在车道前方拥堵程度；
ρ2表征目标车道位于预变道车辆后方第一辆车的前方拥堵程度。


5.如权利要求3所述的自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，其特征在于：根据公式二计算所述意愿度λ2，



其中，t表征预变道车辆向目标车道方向的横向速度vy为某个定值持续的时间；
t1和t2分别表征t所在时间轴上的两个固定时间值。


6.如权利要求3所述的自动驾驶中车辆变道至目标车道前车之后的预测方法，其特征在于：计算所述意愿度λ3包括，
计算L1＝A+B、A＝S1-S2+V1*t1+D1；
A表征预变道车辆以行驶速度V2行驶时需要与预变道车辆所在车道前方第一辆车保持的距离；
B表征预变道车辆以减速度ax从行驶速度V1减速至行驶速度V2的行驶距离；
L1为预变道车辆和预变道车辆所在车道前方第一辆车之间的初始间距；
V1为预变道车辆的行驶速度；
V2为预变道车辆所在车道前方第一辆车的行驶速度；
S1为预变道车辆制动至停止的制动距离；
S2为预变道车辆所在车道前方第一辆车制动至停止的制动距离；
t1为预变道车辆的制动反应时间；
D1为预变道车辆和预变道车辆所在车道前方第一辆车均制动至停止时两者之间的安全停车距离；
当B＝(L1-A)≤0时，意愿度λ3＝1；
当B＝(L1-A)＞0，且V1≤V2时，意愿度λ3＝0；
当B＝(L1-A)＞0，且V1＞V2时，根据式二计算预变道...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜光辉，经建峰，袁雁城，张尧文，
申请(专利权)人：格物汽车科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32