一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型制造技术

本发明专利技术属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，装载在自动驾驶车辆上，模型的工作过程包括：步骤一，判断是否驶入匝道，若是则转到步骤二；步骤二，在预设步长时间内，采集主线车道上预测范围内的车辆数据，车辆数据包括车辆间隙；步骤三，对主线车道上的车辆间隙进行筛选，得到可汇入间隙；步骤四，对各可汇入间隙分别进行轨迹规划，得到对应的行驶轨迹；步骤五，按照预设的规则，从各行驶轨迹中挑选出当前最优行驶轨迹；步骤六，按照当前最优行驶轨迹进行驾驶，并返回步骤二。本申请可以让汇入车辆高效、准确、安全的汇入主线车道。安全的汇入主线车道。安全的汇入主线车道。

【技术实现步骤摘要】
一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型


[0001]本专利技术属于自动驾驶
，具体涉及一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规 划模型。

技术介绍

[0002]由于交通系统的复杂性，现在的自动驾驶或多或少都存在着一些安全性问题，导致这些 自动驾驶进行测试时发生了一系列事故，其主要原因是自动驾驶内部的自动驾驶算法不足以 应对动态变化的交通环境。
[0003]据研究，在当前的交通事故中，将近三分之一的交通事故是由于不安全的换道操作导致 的。其中，高速公路匝道合流区是常见的事故多发区域，并且容易引起交通混乱，导致通行 效率降低。目前，关于高速公路匝道合流的自动驾驶技术，存在下列问题：
[0004]第一，现有技术中，自动驾驶车辆汇入控制仅发生在加速车道上，未关注其在匝道上的 行驶状态。但实际汇入场景中，当自动驾驶车辆从匝道上行驶到达加速车道时，其速度会影 响后续的汇入过程；
[0005]第二，现有自动驾驶车辆未考虑汇入控制过程中主线车流行驶状态实时动态变化，在车 辆汇入的过程中，其选择的目标间隙并非静止不动的，而是会动态变化的，可能会出现车辆 在汇入时，其目标间隙缩小到不满足汇入要求的情况；
[0006]第三，现有技术没有考虑车联网环境下，如何从多个可行间隙中选择出最优的间隙，从 而提高自动驾驶车辆汇入的效率和安全性。
[0007]因此，现有自动驾驶技术，在进行车辆汇入驾驶时，其连贯性、效率性、准确度及成功 率都有待提高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，提供一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，可以让 汇入车辆连贯、高效、准确、安全的汇入主线车道。
[0009]本专利技术提供的基础方案为：
[0010]一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，装载在自动驾驶车辆上，模型的 工作过程包括：
[0011]步骤一，判断是否驶入匝道，若是则转到步骤二；
[0012]步骤二，在预设步长时间内，采集主线车道上预测范围内的车辆数据，车辆数据包括车 辆间隙；
[0013]步骤三，对主线车道上的车辆间隙进行筛选，得到可汇入间隙；
[0014]步骤四，对各可汇入间隙分别进行轨迹规划，得到对应的行驶轨迹；
[0015]步骤五，按照预设的规则，从各行驶轨迹中挑选出当前最优行驶轨迹；
[0016]步骤六，按照当前最优行驶轨迹进行驾驶，并返回步骤二。
[0017]基础方案工作原理及有益效果：
[0018]智能车辆搭载本模型后，在驶入匝道后，模型就会开始采集主线车道上预设范围内的车 辆数据。之后，模型会从车辆数据的车辆间隙中筛选出适合汇入的车辆间隙，即可汇入间隙。 再然后，模型会分别模拟这些可汇入间隙的行驶轨迹，也就是从当前位置汇入到可汇入间隙 中的行驶轨迹。
[0019]在分别模拟出行驶轨迹后，模型会通过预设的规则，如舒适度、效率等，从这些行驶轨 迹中挑选出最符合规则条件的行驶轨迹，作为当前最优行驶轨迹。并按照当前最优行驶轨迹 进行驾驶。如果主线车道上各车辆的状态不发生改变，通过这样的方式，即可以直接按照当 前最优行驶轨迹进行车辆汇入，可以保证汇入过程满足预设的标准条件。
[0020]但真实的环境下，主线车道上各车辆的状态发生变化经常发生，可能当前最优行驶轨迹 在一端时间后就不再是最优的行驶轨迹，甚至其对应的车辆间隙变得不满足汇入要求。由于 主线车道上车辆的状态变化具有随机性，而汇入车辆在匝道上的行驶状态会影响到期后续的 汇入过程，想要提升汇入的成功率和效率，就需要汇入车辆在匝道上行驶时，及时识别并处 理最优行驶轨迹发生变化的情况。本申请中，模型在识别出当前最优行驶轨迹，并按照当前 最优行驶轨迹进行驾驶时，会再次采集主线车道上预设范围内的车辆数据，并重复上述过程， 如果当前最优行驶轨迹发生了变化，模型能够及时识别出来并以其作为行驶方案进行驾驶， 直到汇入车辆完成主线车道的汇入。
[0021]与现有技术相比，本申请充分运用了匝道的距离，使汇入车辆的汇入过程更加连贯流程； 并且，在存在多个可汇入的车辆间隙时会筛选出最佳的车辆间隙，保证汇入的安全性；除此， 本申请在整个过程中，会根据当前的实际情况，动态调节驾当前的驾驶方案，以保证从匝道 开始的整个汇入过程的连贯、准确、高效及安全。
[0022]综上，本申请可以让汇入车辆高效、准确、安全的汇入主线车道。
[0023]进一步，步骤三中，进行车辆间隙筛选时，将大于安全间隙的车辆间隙作为备选间隙， 再分析本车辆行驶到加速车道末端前是否能够超越各备选间隙中的在后车辆安全距离，若能 则将对应的备选间隙作为可汇入间隙。
[0024]有益效果：这样的选择方式，兼顾了与在前车辆及在后车辆之间的安全性，并且分析的 方式直观，分析过程简单，可以保证较高的效率。
[0025]进一步，步骤三中，安全间隙为最小安全间隙与间隙变化值之和。
[0026]有益效果：这样的设置，充分的考虑了本车辆行驶过程中主线道路上车辆的动态变化过 程，可以保证选择的安全间隙的有效性。
[0027]进一步，将车辆间隙对应的在前车辆记为车辆B，在后车辆记为车辆A，本车辆记为车 辆R；步骤三中，先计算在t时刻车辆R和车辆B两者之间的最小安全距离辆R；步骤三中，先计算在t时刻车辆R和车辆B两者之间的最小安全距离
[0028]其中，x
B
(t)表示车辆B在t时刻的位置，x
R
(t)表示车辆R在t时刻的初始位置，l
R
、l
B
分别表示车辆R和车辆B的车身长度；τ表示车辆A紧急制动后车辆R的反应时间，v
R
(t) 表示车辆R在t时刻的速度，a
R
表示车辆R的加速度，表示车辆R的最大制动加速度； v
B
(t)表示车辆B在t时刻的速度，a
B
表示车辆B最大制动加速度；
[0029]再计算车辆R和在后车辆A在t时刻的最小安全距离
[0030][0031]其中，x
A
(t)表示车辆A在t时刻的位置，l
A
表示车辆A的车身长度，v
A
(t)表示车辆A在 t时刻的速度，a
A
表示车辆A最大制动加速度；
[0032]再计算车辆R汇入主线车道的最小安全间隙
[0033][0034]有益效果：由于在行驶的过程中，通常会根据在前车辆的状态调整自身的状态，这样的 处理方式，充分考虑了从加速车道汇入主线车道时可能发生的突然止动情况，进而提升汇入 时的成功率和安全性。
[0035]进一步，步骤三中，计算间隙变化值如下式：
[0036][0037]其中，Δgap
AB
表示经过Δt时间在后车辆A与车辆B之间的车辆间隙的变化值；t表示 行驶的起始时间；dt表示无限小的单位时间微分；a
Ai
表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，装载在自动驾驶车辆上，其特征在于：模型的工作过程包括：步骤一，判断是否驶入匝道，若是则转到步骤二；步骤二，在预设步长时间内，采集主线车道上预测范围内的车辆数据，车辆数据包括车辆间隙；步骤三，对主线车道上的车辆间隙进行筛选，得到可汇入间隙；步骤四，对各可汇入间隙分别进行轨迹规划，得到对应的行驶轨迹；步骤五，按照预设的规则，从各行驶轨迹中挑选出当前最优行驶轨迹；步骤六，按照当前最优行驶轨迹进行驾驶，并返回步骤二。2.根据权利要求1所述的车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，其特征在于：步骤三中，进行车辆间隙筛选时，将大于安全间隙的车辆间隙作为备选间隙，再分析本车辆行驶到加速车道末端前是否能够超越各备选间隙中的在后车辆安全距离，若能则将对应的备选间隙作为可汇入间隙。3.根据权利要求2所述的车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，其特征在于：步骤三中，安全间隙为最小安全间隙与间隙变化值之和。4.根据权利要求3所述的车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，其特征在于：将车辆间隙对应的在前车辆记为车辆B，在后车辆记为车辆A，本车辆记为车辆R；步骤三中，先计算在t时刻车辆R和车辆B两者之间的最小安全距离中，先计算在t时刻车辆R和车辆B两者之间的最小安全距离其中，x
B
(t)表示车辆B在t时刻的位置，x
R
(t)表示车辆R在t时刻的初始位置，l
R
、l
B
分别表示车辆R和车辆B的车身长度；τ表示车辆A紧急制动后车辆R的反应时间，v
R
(t)表示车辆R在t时刻的速度，a
R
表示车辆R的加速度，表示车辆R的最大制动加速度；v
B
(t)表示车辆B在t时刻的速度，a
B
表示车辆B最大制动加速度；再计算车辆R和在后车辆A在t时刻的最小安全距离再计算车辆R和在后车辆A在t时刻的最小安全距离其中，x
A
(t)表示车辆A在t时刻的位置，l
A
表示车辆A的车身长度，v
A
(t)表示车辆A在t时刻的速度，a
A
表示车辆A最大制动加速度；再计算车辆R汇入主线车道的最小安全间隙再计算车辆R汇入主线车道的最小安全间隙5.根据权利要求4所述的车联网环境下自动驾驶车辆上匝道轨迹规划模型，其特征在于：步骤三中，计算间隙变化值如下式：
其中，Δgap
AB
表示经过Δt时间在后车辆A与车辆B之间的车辆间隙的变化值；t...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊明强，谯杰，刘铮，江萌，王芳，夏芹，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：