一种高速场景队列换道的行为决策方法及其系统与流程

本发明属于智能车辆领域的技术领域，具体涉及一种高速场景队列换道的行为决策方法及其系统。

背景技术：

高速路上车辆队列行驶能节约人力成本，降低油耗，同时也能最大限度地保证安全性。队列车辆在行进过程中，会根据规划路线和实际交通状况进行队列换道。与单车自动驾驶换道相比，队列换道比较困难。由于涉及的车辆较多，如果没有适合的队列换道行为决策，容易造成换道时间过长、非队列车辆驶入队列中等情况，最终导致队列被动解散，还有可能出现交通事故。

现有的高速路上车辆队列换道决策方法包括如下步骤：1)队列头车1首先判断满足换道条件后进行换道；2)头车后的跟随车2加速超过头车，判断满足换道条件后换道至1号车前方；3)2号车与1号车拉开间距，以便后续车辆换道；4)3号车判断满足换道条件后，换道至2号车和1号车中间；5)其余车辆重复步骤4)，直到所有车辆换道成功。

上述方法采用头车变尾车，跟随车变头车，其他车辆依次换道的方式，存在以下风险：(1)换道过程中队列的头车发生变化，原有队列的通讯策略及跟随策略需要实时进行改变，对自动驾驶控制器要求较高，实施难度较大；(2)当头车完成变道完成后，后面的车要先完成超车才能开始变道，这会受两个车道的前车影响，造成换道时间过长，即使保证了非队列车辆不会进入队列，但容易交通拥堵。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种高速场景队列换道的行为决策方法及其系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高速场景队列换道的行为决策方法，包括如下步骤：

1)根据车队前进方向，依次对车辆进行编号p1、p2……pn，队列行驶车速为v；

2)pn的感知系统确认本车车速v、目标车道内后方车辆车速v2、本车与目标车道内后方车辆的距离l2，判断与目标车道内后方车辆是否满足安全距离；

3)p1的感知系统确认本车车速v、目标车道内前方车辆车速v1、本车与目标车道内前方车辆的距离l1，判断与目标车道内前方车辆是否满足安全距离；

4)通过队列全部车辆的感知系统，进行感知融合对目标车道进行全区域的监视，确认目标车道内无其他车辆；

5)当步骤2～步骤4)的条件同时满足时，通过hmi提醒p1上的驾驶员，显示当前可以开始进行换道操作，直至队列全部车辆完成换道；

6)当队列全部车辆完成换道后，将完成换道的状态进行反馈操作。

上述技术方案中，所述步骤2)中，若pn的感知系统判断与目标车道内后方车辆处于安全距离内，则将结果反馈给头车p1。

上述技术方案中，所述步骤3)中，p1的感知系统还需要确认目标车道内前方车辆车速v1大于队列车速v。

上述技术方案中，所述步骤5)中，换道操作具体包括如下步骤：

5.1)头车p1的驾驶员打开转向灯，表示准备换道，并将准备换道的状态发送的给尾车pn；

5.2)尾车pn接收到准备换道信息后，判断目标车道的后车是否会驾驶侵入尾车的行驶轨迹，如果不会，打开双闪灯，警示目标车道内后方车辆，开始变道；

5.3)尾车pn执行方向盘操作指令开始换道的同时，将方向盘转向力矩和方向盘转角指令发送给队列中其他车辆；

5.4)队列中其他车辆接收到尾车pn发送的方向盘转向力矩和方向盘转角指令后，执行换道控制，开始换道。

上述技术方案中，所述步骤5)中，若步骤2～步骤4)任一条件不满足时，则回到上一步骤继续进行检测，直至同时满足所有条件。

上述技术方案中，所述步骤6)中，反馈操作具体包括如下步骤：

6.1)队列车辆完成换道，先将完成换道的状态反馈给头车p1；

6.2)头车p1接收到队列车辆p2到pn完成换道的状态信息，确认所有车辆换道完成后，通过hmi提醒驾驶员，显示队列换道完成，并将队列换道完成的指令发送至队列中其他车辆p2到pn；

6.3)pn接收到队列完成换道的指令后，关闭双闪灯，至此完成整个队列的换道。

本发明还提供一种高速场景队列换道的行为决策系统，包括智能感知系统、v2v通信单元、以及自动驾驶控制器；所述智能感知系统用于采集其他相关车辆信息及周边环境信息；所述v2v通信单元用于队列车辆之间发送或接收相应的数据信息进行相互通讯；所述自动驾驶控制器根据智能感知系统采集的数据信息执行换道或者继续前行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

其一，本发明的高速场景队列换道的行为决策方法首先由队列车辆共同确认是否满足换道条件，满足条件后尾车开始换道，同时将方向盘转向力矩和方向盘转角指令发送给队列中其他车辆，前车接收指令后开始换道，换道完成后发送状态至头车，头车确认状态后发出换道完成指令，队列换道完成，可保持队列车辆顺序，降低软件算法的实施难度，缩短了换道时间，过程快速高效，提高了队列换道的安全性。

其二，本发明通过队列车辆通讯设备v2v的相互通讯，由队列车辆的感知系统及控制器共同确认换道条件，在尾车换道的同时发送方向盘转向力矩和方向盘转角指令给前车，队列车辆基本达到同时换道，换道完成后队列顺序也保持原状态。

其三，本发明的换道过程中队列当头车完成变道完成后，后面的车不需要先完成超车才能开始变道，不会受两个车道的前车影响，缩短了换道时间，即保证了非队列车辆不会进入队列，又避免造成交通拥堵。

附图说明

图1为本实施例的高速场景队列换道的行为决策方法的示意图；

图2为本实施例的高速场景队列换道的行为决策系统的结构示意图；

图3为本实施例高速场景队列换道的行为决策方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

本实施例的一种高速场景队列换道的行为决策系统，包括智能感知系统、v2v通信单元、以及自动驾驶控制器；所述智能感知系统用于采集其他相关车辆信息及周边环境信息，智能感知系统可采用雷达和摄像头。所述v2v通信单元用于队列车辆之间发送或接收相应的数据信息进行相互通讯；所述自动驾驶控制器根据智能感知系统采集的数据信息执行换道或者继续前行。

本实施例的一种高速场景队列换道的行为决策方法，包括如下步骤：

1)根据车队前进方向，依次对车辆进行编号p1、p2……pn，队列行驶车速为v；

2)pn的感知系统确认本车车速v、目标车道内后方车辆车速v2、本车与目标车道内后方车辆的距离l2，判断与目标车道内后方车辆的安全距离，如处于安全距离内，则将结果发送给头车p1；

3)p1的感知系统确认本车车速v、目标车道内前方车辆车速v1、本车与目标车道内前方车辆的距离l1，判断与目标车道内前方车辆的安全距离，并且确认目标车道内前方车辆车速v1大于队列车速v；

4)通过队列车辆的感知系统，进行感知融合，对目标车道进行全区域的监视，确认目标车道内无其他车辆；

5)步骤1)～4)的条件同时满足时，通过hmi提醒p1上的驾驶员，显示当前可以进行换道操作；

6)头车p1的驾驶员打开转向灯，表示准备换道，并将准备换道的状态发送的给尾车pn；

7)尾车pn接收到准备换道信息后，判断目标车道的后车是否会驾驶侵入尾车的行驶轨迹，如果不会，打开双闪灯，警示目标车道内后方车辆，开始变道；

8)尾车pn执行方向盘操作指令开始换道的同时，将方向盘转向力矩和方向盘转角指令发送给队列中其他车辆；

9)队列中其他车辆接收到尾车pn发送的方向盘转向力矩和方向盘转角指令后，执行换道控制，开始换道；

10)队列车辆完成换道，并将完成换道的状态反馈给头车p1；

11)头车接收到队列车辆p2到pn完成换道的状态信息，确认所有车辆换道完成后，通过hmi提醒驾驶员，显示队列换道完成，并将队列换道完成的指令发送至队列中其他车辆p2到pn；

12)pn接收到队列完成换道的指令后，关闭双闪灯，至此完成整个队列的换道。

以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，其余未详细说明的为现有技术，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。