基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法，包括如下步骤：步骤1、换道车辆计划变道时，收集数据；步骤2、输出得到相邻车辆未来5

【技术实现步骤摘要】
基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法


[0001]本专利技术属于车辆自动驾驶的
，特别涉及一种基于V2X的高速公路上的协作式变道场景中的路径规划方法。

技术介绍

[0002]现有的车辆变道算法大都基于自车在对道路情况进行分析后，根据障碍物等信息，进行车辆变道的路径规划。
[0003]如专利申请202210960590.7公开了一种自动驾驶车辆的路径选择方法、装置及电子设备，该方法包括：获取自动驾驶车辆的当前定位数据和对应的路径规划结果，路径规划结果包括多个备选车道级路径；基于自动驾驶车辆的当前定位数据，获取自动驾驶车辆和障碍物的预测定位数据；根据自动驾驶车辆和障碍物的预测定位数据确定各个备选车道级路径的行驶代价，行驶代价用于表征备选车道级路径的拥堵程度；根据各个备选车道级路径的行驶代价确定目标车道级路径。
[0004]又如专利申请202210834671.2所公开的一种路径规划的方法、装置、存储介质、芯片及车辆，涉及自动驾驶领域。通过图像采集装置获取待检测的目标区域的图像信息；根据图像信息获取障碍物的障碍物参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、换道车辆计划变道时，收集最近时间段自车与周围车辆的当前时刻位置、速度、加速度等数据；步骤2、换道车辆将收集到的信息在编码后传入动态图神经网络模型中，由该模型计算输出得到相邻车辆未来5
‑
10秒内的轨迹点；步骤3、构造纵向位移
‑
时间曲线函数，并通过计算纵向路径的代价函数求解纵向位移
‑
时间曲线函数，得到纵向路径的规划；步骤4、在纵向规划的基础上进行横向规划，计算横向路径的代价函数，得到横向路径的规划；步骤5、通过计算纵向路径的代价函数和横向路径的代价函数的和，得到换道车辆路径规划的最优解；步骤6、换道车辆将自己的变道意图及规划的路径信息发送给相邻车辆；步骤7.相邻车辆构造纵向位移
‑
时间曲线函数，并通过计算纵向路径的代价函数求解纵向位移
‑
时间曲线函数，得到纵向路径的规划；步骤8.将计算出的最小代价与预先设定的阈值进行比较，当代价小于阈值时即同意换道车辆的换道请求。2.如权利要求1所述的基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法，其特征在于步骤1中，包括以下子步骤：1.1、当换道车辆计划变道时，换道车辆通过自身车辆传感器采集自车的运动数据，得到当前时刻t0换道车辆的位置、速度、加速度等数据；1.2、换道车辆通过OBU得到[t0‑
3，t0]时间段内周围车辆V2X广播的数据，其中包括周围车辆当前时刻的位置、速度、加速度等信息。3.如权利要求1所述的基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法，其特征在于步骤2中，包括以下子步骤：2.1、将收集到的时间段内的数据，以0.1s作为间隔划分历史轨迹点数据，对于每一个时刻都构造一个图数据；2.2、将构造好的图数据输入态图神经网络模型，模型基于编码器
‑
解码器结构进行设计，编码器采用图卷积神经网络模型，用于学习图数据中的结构信息，解码器采用LSTM网络，用于学习历史轨迹的时间信息；2.3、模型输出预测得到的相邻车辆的未来5
‑
10秒的轨迹点。4.如权利要求3所述的基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法，其特征在于步骤2.1中，构造图数据的方法如下：有两种类型的节点，一种是将车道线的向量视为一个节点，一种是将每0.1秒内的车辆轨迹向量视为一个节点，节点的表示为：其中，和分别表示向量的开始节点与结束节点坐标，type为节点的类型，attr为节点的属性信息，在节点类型为车道线时，属性信息为道路限速。在构造的图数据中所有节点完全连接。5.如权利要求1所述的基于V2X的高速公路上的协作式变道路径规划方法，其特征在于
步骤3中，由以下子步骤实现：3.1、通过对换道车辆变道完成时刻tf在一定范围进行采样(t∈[4.5s，7.0s]，δ＝0.1s，预计变道时间范围为4.5秒至7.0秒，采样步长为0.1秒)，得到换道车辆纵向位移
‑
时间曲线的终止条件：时间、速度、加速度其中t
f
表示变道时刻，表示速度并假设与未来t
f
时刻相邻车辆的速度相等，表示加速度；3.2、基于Frenet坐标系将换道车辆的纵向位移
‑
时间曲线表示成如下形式：s(t)＝[a0，a1，...，a5][1，t，t2，...，t5]
T
其中，a
i
是多项式的参数，t代表时间；将上述终止条件以及步骤1中得到的换道车辆当前时刻t0下的位置、速度、加速度信息作为约束条件带入到上式中，将五次多项式s(t)转换成一个只与a5有关的函数形式：其中，f1(t)、f2(t)是关于t的多项式，t∈[t0，t
f
]。t0为换道车辆决定变道时刻，t
f
为换道车辆变道完成时刻，s0、为t0时刻换道车辆的位置、速度、加速度，为t
f
时刻换道车辆的速度、加速度；3.3、通过计算t
f
时刻相邻车辆所在位置，得到满足s(t
f
)与相邻车辆投影区域不冲突的范围s(t
f
)∈[s
fmin
，s
fmax
]，从而得到a5的取值范围：通过相邻车辆的纵向位移曲线计算t
f
时刻相邻车辆所在位置，分别计算换道车辆选择超车和跟车两种情况下，满足s(t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴中辉，王健，韩海洋，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：