一种拟人化的换道决策方法技术

本发明专利技术属于汽车技术领域，具体的说是一种拟人化的换道决策方法。包括：一、对最优的车道进行选择；二、若产生换道意图，则选择等待换道、超车以及换道的三种行为的其中一种，并且根据车辆所处的状态生成主车的路径和速度；三、对收益指标进行评价，所述收益包括速度收益和安全性收益。本发明专利技术将换道过程分为了换道执行阶段1、2和换道准备阶段，并且将超车与等待换道的驾驶方案考虑进入到换道的决策系统中，为自动驾驶换道提供不同的驾驶方案，将换道的时机的确定过程通过事件触发的方式进行确定，最后通过潜在冲突区域的确定，与后车之间建立动态博弈模型，保证了两车之间相互作用的安全高效的进行。的安全高效的进行。的安全高效的进行。

【技术实现步骤摘要】
一种拟人化的换道决策方法


[0001]本专利技术属于汽车
，具体的说是一种拟人化的换道决策方法。

技术介绍

[0002]随着智能汽车的快速发展，换道是智能汽车决策系统中必不可少的驾驶行为。类人的换道决策对于智能汽车能够在城区环境下高效行驶是非常重要的。并且决策模型需要能够保证了在复杂的交通环境下的车辆之间的相互作用。
[0003]现有换道决策方法存在换道时返回原车道的时机确定不足的情况，并且在换道时，没有考虑是否能够超车换道的状态，也鲜有考虑换道时，当前方换道空间不足时，能够减速以换道的行为。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种拟人化的换道决策方法，本专利技术将换道过程分为了换道执行阶段1，换道执行阶段2和换道准备阶段，并且将超车与等待换道的驾驶方案考虑进入到换道的决策系统中，以及提出了根据当前的交通场景选择超车与等待换道的条件，为自动驾驶换道提供不同的驾驶方案，将换道的时机的确定过程通过事件触发的方式进行确定，最后通过潜在冲突区域的确定，与后车之间建立动态博弈模型，保证了两车之间相互作用的安全高效的进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对最优的车道进行选择；步骤二、若产生换道意图，则选择等待换道、超车以及换道的三种行为的其中一种，并且根据车辆所处的状态生成主车的路径和速度；步骤三、对收益指标进行评价，所述收益包括速度收益和安全性收益。2.根据权利要求1所述的一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，所述步骤一的具体方法如下：11)根据主车前方各个车道的交通参与者与本车之间的距离和前方车辆的速度对车道进行选择；所述车道的评估通过下式求得：所述车道的评估通过下式求得：所述车道的评估通过下式求得：所述车道的评估通过下式求得：式中，为候选车道的速度评估函数；为候车车道上位于本车前方最近的交通参与者的速度；V
traffic
为交通法规的限速；Candidate lane ID为候选车道ID；为候选车道的空间评估函数；为候选车道上位于本车前方，最近的交通参与者与本车的距离；D
sensor
为传感的范围的距离；为候选车道的驾驶负担函数；i
lane
为评估的候选车道的编号；为本车所在车道的编号；为候选车道的代价函数的总和；ω1，ω2，ω3分别为各个代价函数的权重系数；12)取代价函数的总和中最大的候选车道为目标车道Opt ID，并且作为输入给到驾驶行为的决策中。3.根据权利要求1所述的一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，所述步骤二的具体方法如下：当产生换道意图后，若换道的空间不足，以致无法换道时，则选择等待换道；若换道的空间足够，则选择换道；若主车的位置在相互作用的交通参与者的后面，则选择超车。4.根据权利要求3所述的一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，当选择等待换道的行为时，本车的路径为本车道的中心线，本车的车速通过下式计算得到：
V
wait
＝max[V
wait
,V
traffic
]式中，D
F1
为本车到前车的距离；V
wait
为等待换道阶段规划的速度；t
Delay
为驾驶员的制动反应时间；a
pd
为本车制动的加速度；V
F1
为被超车辆的车速；a
pdmax
为被超车辆的最大的制动加速度；D
stop
为两车制动结束后的两车的距离；V
traffic
为法规所规划的车速。5.根据权利要求3所述的一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，当选择换道的行为时，执行换道准备和换道执行动作；执行换道准备动作阶段，本车的路径为本车道的中心线；准备换道的空间大小为D
pre
＝V
ego
t
pre
；式中，V
ego
为主车的速度；t
pre
为换道的准备的时间；执行换道执行动作阶段时先计算换道所需距离，当本车的换道距离满足换道所需距离后执行换道执行动作；换道所需距离通过下式计算获得；式中，D
LC
为换道所需要的空间大小；V
ego
为本车辆的速度；T
LC
为本车的换道时间，设置为4s；D
LC，limit
为换道的最小所需要的空间；换道起始以及结束的全局坐标系通过下式获得：换道起始以及结束的全局坐标系通过下式获得：式中，为换道的起始位置；S
ego
为本车位置向道路坐标系的投影；为换道的结束位置；确定换道的起始位置以及结束位置后，通过三次多项式，生成换道的路径，通过下式获得：y＝a3x3+a2x2+a1x+a
000
式中，x0为换道起始位置的横坐标；y0为换道起始位置的纵坐标；φ0为换道起始位置的航向角；x
d
为换道结束点的横坐标；y
d
为换道结束点的纵坐标；φ
d
为换道结束点的航向角；所述换道执行动作阶段包括换道执行阶段1和换道执行阶段2；在换道执行阶段1，主车还未进入到想换道的车道1中，主车通过与车道1上的后车B1之间的博弈，确定对路权的争抢或者让行；当主车处在换道执行阶段1且博弈的结果为让行时，则主车会进入到回到原车道的阶段进而避免了两车的碰撞；主车进入旁车道的需D
A
＞W
lane
/2，式中，D
A
为主车角点A与车道中心参考线的距离；W
lane
为当前主车所在车道的宽度；
回到原车道所需距离为D
MB
＝V
ego
·
T
MB
，式中，S
ego
为本车的在道路坐标下投影的位置；T
MB
为回到原车道时间；返回原车道的起始位置和返回原车道的结束位置如下：如下：式中，x
ego
为主车当前位置的横坐标；y
ego
为主车当前位置的纵坐标；为主车当前位置的航向角；当处在回到原车道的阶段，则速度的规划为根据原车道上的交通参与者的位置以及运动状态确定；具体如下：V
RB
＝max[V
RB
，V
traffic
]式中，D
F1
为本车道前车的距离；V
RB
为回到原车道的速度规划；在换道执行阶段2，主车已经进入到潜在冲突区域内的阶段，潜在冲突区域内的阶段不再与后车进行博弈；本车的车速通过下式计算得到：V
wait
＝max[V
wait
，V
traffic
]式中，D
F1
为本车到前车的距离；V
wait
为等待换道阶段规划的速度；t
Delay
为驾驶员的制动反应时间；a
pd
为本车制动的加速度；V
F1
为被超车辆的车速；a
pdmax
为被超车辆的最大的制动加速度；D
stop
为两车制动结束后的两车的距离；V
traffic
为法规所规划的车速。6.根据权利要求5所述的一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，当选择超车的行为时，通过规划主车的车道中心线作为参考路径；先设定一个目标位置S
target
；到达目标位置Starget后，则转入到换道准备和换道执行；所述目标位置S
target
通过下式求得：D
Bsafe
＝L
car
+D
F1safe
S
target
＝S
F1
+D
Bsafe
式中，D
Bsafe
为主车当前车速与被超车辆的之间的安全距离；L
car
为被超车辆的车辆轮廓长度；D
F1safe
为主车当前车速与被超车辆的之间的安全距离；V
Opt
为本车超车行为所选择的车速；S
F1
为被超车辆向道路坐标系的投影；超车阶段的速度规划通过下式求得：
V
overtaking
＝max[V
overtaking
，V
traffic
]式中，D
F2
为本车与本车道前方最近车辆之间的距离；V
overtaking
为超车所规划的车速；V
F2
为本车道前方距离本车最近车辆的车速。7.根据权利要求6所述的一种拟人化的换道决策方法，其特征在于，所述超车行为的确定方法如下：若主车产生向左换道的意图，并且前方的交通场景能够满足超车条件，则产生超车意图，不会选择执行换道跟随在交通车辆F1的后方；当主车的位置在相互作用的交通参与者的后面，则产生超车的意图；当若主车车道和超车车道存在交通车辆F2和交通车辆F3，交通车辆F2和交通车辆F3的速度与目标位置的空间会限制达到目标超车位置的可能性，故不选择超车；对超车加速度约束在[0，a
max
]范围内，并且对约束范围内的加速度进行n等分离散，以求解在超车加速度的范围内是否存在可行的解，若存在则选择进行超车，若不存在则不可选择超车的行为；通过下式能够求得主车到达超车所需要到达目标位置的不同的加速度下所需要的时间大小；V
opt
＝V
ego
+a
opt
tS
target
‑
S
ego
＝(V
ego
‑
V
F1
)t+(a
opt
‑
a
F1
)t2/2式中，V
opt
为主车到达目标位置的车速；V
ego
为主车的车速；a
opt
为主车选择的超车加速度；t为超车的时间；a
F1
为被超车辆F1的纵向加速度；由于前方交通车辆F2和交通车辆F3的...

【专利技术属性】
技术研发人员：管欣，蔡磊，贾鑫，徐麒弘，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：