一种车辆换道方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本技术涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种车辆换道方法、装置、设备和存储介质。


背景技术：

2.自动驾驶车辆是基于人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统的协同合作，让控制系统可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。
3.在行驶过程中，如何通过换道行驶来躲避影响当前车辆能按照设定速度行驶的其他车辆来实现安全驾驶尤为重要。相关技术中，通常是基于学习的决策策略，虽然该方式可以处理较为复杂的场景，但是，基于学习的决策策略具有如下缺陷：
4.第一、数据处理量较大，导致数据处理速度慢，增加了换道时间，无法保证安全性；第二、由于基于学习的决策策略通常会对实际的路况等有要求，这样会造成泛化性较差，导致结果的稳定性较差，在实际的应用过程中无法保证安全性。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种车辆换道方法、装置、设备和存储介质，用以降低确定换道规则时的数据处理量，进而节约换道时间，扩大适用范围的同时，保证自动驾驶的安全性。
6.第一方面，本技术一实施例提供了一种车辆换道方法，包括：
7.根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定所述目标车辆当前处于主路行驶场景；
8.在满足预设换道条件的情况下，若所述主路行驶场景的至少一个预设区域内存在关联车辆，则针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据所述关联车辆与所述目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定所述目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征所述参考车辆面对设定交通状况时确定行驶策略所用的时间确定参考距离；其中，所述参考车辆是根据所述关联车辆与所述目标车辆的位置关系确定的，且所述参考车辆包括所述关联车辆或所述目标车辆中的任意一个；所述预设换道条件包括当前车道存在影响所述目标车辆直行的前方关联车辆，或，所述目标车辆在预设时间范围内执行过换道操作；
9.若全部目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离，则控制所述目标车辆换道至目标车道。
10.本技术实施例，在确定目标车辆处于主路行驶场景中，如果前方存在关联车辆影响目标车辆直行，或者，目标车辆刚直行过换道操作需要回原车道行驶，则可以针对当前车道的相邻车道中包括关联车辆的每个目标预设区域，根据障碍车与目标车的速度差和预设换道时间，确定换道距离，再根据目标车辆和关联车辆中的纵向位置靠后的车的速度和表征该车面对设定交通状况时确定行驶策略的用时确定参考距离。这样，在各个目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离时，控制目标车辆换道至目标车道。与直接应用关联
车辆与目标车辆之间的距离大于一个预设距离阈值时就可以换道相比，保证了换道过程的安全性。另外，与基于学习的换道策略相比，无需大量的数据处理，节约了换道时间，扩大了适用范围。
11.在一些示例性的实施方式中，通过如下方式确定所述当前车道存在影响所述目标车辆直行的前方关联车辆：
12.根据所述目标车辆和前方关联车辆的速度差，以及所述目标车辆与所述前方关联车辆之间的距离确定第一碰撞时间；
13.若所述第一碰撞时间在预设碰撞时间范围内，则确定所述当前车道存在影响所述目标车辆直行的关联车辆。
14.上述实施例，与现有技术中的直接通过前车速度小于目标车辆的速度来判断前方车辆为影响目标车辆执行的关联车辆相比，综合考虑了距离条件，通过碰撞时间来确定是否需要换道，对换道需求的判断更精准，避免不必要的换道影响自动驾驶的时效性和安全性。
15.在一些示例性的实施方式中，若目标车道为当前车道的右车道，则所述控制所述目标车辆换道至目标车道之前，还包括：
16.针对每个所述目标预设区域，根据所述目标车辆与所述目标预设区域的关联车辆的速度差，以及所述目标车辆与所述目标预设区域的障碍车之间的纵向距离确定第二碰撞时间；
17.确定各个所述第二碰撞时间不在预设碰撞时间范围内。
18.上述实施例，在向右换道时，不仅要满足目标预设区域对应的换道距离大于参考距离的条件，还需要满足根据目标车辆与关联车辆的速度差以及二者之间的纵向距离确定的第二碰撞时间不在预设时间范围内，进一步保证了换道安全以及避免频繁换道。
19.在一些示例性的实施方式中，所述根据所述关联车辆与所述目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定所述目标预设区域对应的换道距离，包括：
20.根据所述关联车辆与所述目标车辆的速度差以及预设换道时间确定第一安全距离；
21.应用所述关联车辆与所述目标车辆的之间的纵向距离调节所述第一安全距离，确定所述目标预设区域对应的换道距离。
22.上述实施例，在确定换道距离时，不仅考虑到根据目标车辆的速度和关联车辆的速度以及预设换道时间确定的第一安全距离，还应用目标车辆和关联车辆之间的距离来对第一安全距离进行调整，这样得到的换道距离能进一步保证换道过程的安全性。
23.第二方面，本技术一实施例提供了一种车辆换道方法，包括：
24.根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定所述目标车辆当前处于匝道关联场景；其中，所述匝道关联场景包括主路下匝道场景或匝道汇入主路场景；
25.若所述匝道关联场景中的至少一个预设区域内存在关联车辆，则针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据所述关联车辆与所述目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定所述目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征所述参考车辆应对换道操作的响应时间确定参考距离；其中，所述参考车辆是根据所述关联车辆与所述目标车辆的位置关系确定的所述关联车辆或所述目标车辆中的任意一个；
26.若全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域，则将所述目标车辆的速度降低至所述目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，并控制所述目标车辆按照所述最小值行驶并换道至目标车道；
27.其中，针对每个所述目标控制预设区域，通过如下方式确定所述预设速度阈值：
28.根据所述目标控制预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定第二安全距离；
29.根据所述第二安全距离、预设换道时间和表征所述参考车辆应对换道操作的响应时间确定所述预设速度阈值。
30.在上述匝道关联场景的实施例中，为了按照目标规划路径行驶来保证自动驾驶的时效性，需要确保按照目标规划路径成功从主路下匝道或者从匝道汇入主路。因此，在全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域在情况下，将目标车辆的速度降低至目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，来控制目标车辆按照最小值行驶并换道至目标车道。该确定预设速度阈值的过程中，应用了相应控制区域的关联车辆的速度、预设换道时间以及表征参考车辆应对换道操作的响应时间，这样确定的预设速度阈值可以确保目标车辆在安全的前提下成功换道，提高了自动驾驶的时效性。
31.在一些示例性的实施方式中，根据所述目标控制预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定第二安全距离，包括：
32.根据所述目标预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定初始第二安全距离；
33.应用所述目标控制预设区域的关联车辆和所述目标车辆之间的纵向距离调节所述初始第二安全距离，确定所述第二安全距离。
34.上述实施例，在匝道关联场景中，通过本实施例中确定的第二安全距离确定的预设速度阈值，调节目标车辆的速度至预设速度阈值，能保证目标车辆安全从主路下匝道或者匝道汇入主路。
35.第三方面，本技术一实施例提供了一种车辆换道装置，包括：
36.第一场景确定模块，用于根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定所述目标车辆当前处于主路行驶场景；
37.第一距离确定模块，用于在满足预设换道条件，且所述主路行驶场景的至少一个预设区域内存在关联车辆的情况下，针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据所述关联车辆与所述目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定所述目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征所述参考车辆面对设定交通状况时确定行驶策略所用的时间确定参考距离；其中，所述参考车辆是根据所述关联车辆与所述目标车辆的位置关系确定的，且所述参考车辆包括所述关联车辆或所述目标车辆中的任意一个；所述预设换道条件包括当前车道存在影响所述目标车辆直行的前方关联车辆，或，所述目标车辆在预设时间范围内执行过换道操作；
38.第一换道控制模块，用于在全部目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离的情况下，控制所述目标车辆换道至目标车道：
39.可选的，该装置用以实现第一方面或第一方面任一种可能的实现方法。
40.第四方面，本技术一实施例提供了一种车辆换道装置，包括：
41.第二场景确定模块，用于根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定所述目标车辆当前处于匝道关联场景；其中，所述匝道关联场景包括主路下匝道场景或匝道汇入主路场景；
42.第二距离确定模块，用于在所述匝道关联场景中的至少一个预设区域内存在关联车辆的情况下，针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据所述关联车辆与所述目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定所述目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征所述参考车辆应对换道操作的响应时间确定参考距离；其中，所述参考车辆是根据所述关联车辆与所述目标车辆的位置关系确定的所述关联车辆或所述目标车辆中的任意一个；
43.第二换道控制模块，用于在全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域的情况下，将所述目标车辆的速度降低至所述目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，并控制所述目标车辆按照所述最小值行驶并换道至目标车道；
44.其中，还包括速度确定模块，用于针对每个所述目标控制预设区域，通过如下方式确定所述预设速度阈值：
45.根据所述目标控制预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定第二安全距离；
46.根据所述第二安全距离、预设换道时间和表征所述参考车辆应对换道操作的响应时间确定所述预设速度阈值。
47.可选的，该装置用以实现第二方面或第二方面任一种可能的实现方法。
48.第五方面，本技术一实施例提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面或第二方面任一种方法的步骤。
49.第六方面，本技术一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述第一方面或第二方面任一种方法的步骤。
50.第七方面，本技术另一实施例还提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行本技术第一方面或第二方面实施例提供的任一方法。
附图说明
51.图1为本技术一实施例提供的一种车辆换道方法的应用场景示意图；
52.图2为本技术一实施例提供的一种应用于车辆换道的系统架构图；
53.图3为本技术一实施例提供的一种车辆换道方法的流程示意图；
54.图4为本技术一实施例提供的一种向左换道的目标预设区域和关联车辆的示意图；
55.图5为本技术一实施例提供的一种向左换道的流程示意图；
56.图6为本技术一实施例提供的一种向右换道的流程示意图；
57.图7为本技术一实施例提供的一种车辆换道装置的结构示意图；
58.图8为本技术一实施例提供的另一种车辆换道装置的结构示意图；
59.图9为本技术一实施例提供的一种换道控制设备的结构示意图。
具体实施方式
60.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
61.附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
62.以l4级别的自动驾驶为例，其自动驾驶系统需要各个模块相互协作，而决策规划作为其中一个重要的部分，在高速公路快速行驶场景中，对稳定性及鲁棒性的要求较高。而决策模块作为规划模块的上游，接收上层感知模块、高精度地图模块、定位模块等输出的策略信息，该策略信息对规划模块的计算起到剪枝的作用，有助于减少计算空间，提高整体自动驾驶系统的实时性。而决策模块的输出分为横向和纵向，横向输出为目标车道，决定自动驾驶车辆是跟驰或是换道；纵向输出为限速，决定自动驾驶车辆是减速、匀速或加速。稳定有效的决策模块不仅可以减轻规划模块的计算空间，还决定着自动驾驶车辆行为的合理性和安全性。
63.具体的，在自动驾驶车辆(以下称为目标车辆)过程中，目标车辆根据实时接收到的目标车道的数据和目标速度行驶。但是，按照目标速度行驶的过程中，如果前方出现影响目标车辆能继续按照该设定速度行驶的其他车辆，此时为了行驶效率和安全，需要控制目标车辆进行换道。相关技术中的换道策略通常是基于学习确定的，但是该方式数据处理量较大，导致数据处理速度慢，增加了换道时间，导致安全性降低。另外，基于学习的决策策略通常会对实际的路况等有要求，这样会造成泛化性较差，适用范围有限，导致结果的稳定性较差，在实际的应用过程中无法保证安全性。
64.为此，本技术提供了一种车辆换道方法，用于解决上述问题。本技术的发明构思可概括为：在主路行驶场景中，如果满足预设换道条件(前方存在关联车辆或换道后需回原车道行驶)，在包括关联车辆的当前车道的相邻车道中的目标预设区域，根据障碍车与目标车的速度差和预设换道时间，确定换道距离；根据目标车辆和关联车辆中的纵向位置靠后的车的速度和表征该车面对设定交通状况时确定行驶策略的用时确定参考距离。这样，在全部目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离时，控制目标车辆换道至目标车道。
65.需要说明的是，对于目标车辆所在的当前车道来说，关联车辆是指目标车辆前方的影响目标车辆能继续按照该设定速度行驶的车辆；对于当前车道的相邻车道来说，关联车辆是指目标车辆的相邻车道中影响目标车辆换道的车辆。在本技术实施例中，可以根据当前行驶场景和相应场景中的不同阶段来确定对应的关联车辆。
66.在介绍完本技术实施例的设计思想之后，下面对本技术实施例的技术方案能够适用的应用场景做一些简单介绍，需要说明的是，以下介绍的应用场景仅用于说明本技术实施例而非限定。在具体实施时，可以根据实际需要灵活地应用本技术实施例提供的技术方案。
67.参考图1，其为本技术实施例提供的一种车辆换道方法的应用场景示意图。以高速公路上的自动驾驶的卡车为例，通常情况下，卡车的行驶决策中规定其在最右侧车道行驶，
假设匝道1为目标规划路径中的需要离开主路的匝道，匝道2为目标规划路径中需要上主路的匝道。将本技术实施例中的自动驾驶的车辆称为目标车辆，在目标车辆在主路行驶的过程中，如果当前车道存在影响目标车辆直行的前方关联车辆，或，目标车辆在预设时间范围内执行过换道操作(按照靠右最右侧车道行驶的需求)，则需要换道至原车道。或者，主路下匝道或者匝道汇入主路时，均需要相应的换道策略。
68.参考图2，其为本技术实施例提供的一种应用于车辆换道的系统架构图，包括上层感知模块21、高精度地图模块22、定位模块23、决策模块24、规划模块25、控制模块26和碰撞检测模块27。其中，上层感知模块21用于下发周围障碍物信息；高精度地图模块22用于实时输出目标车道(但是当前方出现关联车辆时，则需要规划模块重新确定新的目标车道，也即，需要换道至的车道)；定位模块23用于定位目标车辆的位置；决策模块24执行本技术实施例中的换道方法，进而为规划模块25和控制模块26的换道提供策略依据。在这个过程中，碰撞检测模块27用于进行碰撞预警或者进行碰撞检测。
69.而具体到决策模块24在执行换道方法的过程中，包括场景的切换以及每个场景中的阶段的切换。其中，场景的切换是为了在不同的场景中应用对应的换道策略，阶段的切换是为了在同一场景中的不同阶段应用对应的行驶策略。示例性的，本技术实施例的场景可分为主路行驶场景、主路下匝道场景以及匝道汇入主路场景，而主路行驶场景中，包括跟驰阶段、换道前阶段和换道后阶段；而主路下匝道场景包括下匝道前预备阶段(与主路行驶场景中的换道后阶段策略一致)和主路下匝道阶段；匝道汇入主路场景包括匝道汇入主路阶段(与主路行驶场景中的换道前阶段策略一致)和汇入后阶段。
70.下面用主路行驶-下匝道-汇主路-主路行驶这个完成的流程说明各个场景的切换过程，该示例只是为了说明场景的切换，在实际的应用过程中，各个步骤也可以独立执行。
71.步骤一、自动驾驶车辆在高速公路主路行驶时遵循高精度地图模块下发的一次规划结果，按照一次规划输出的目标车道行驶，一般是最右侧车道，此时决策模块按照主路行驶场景进行决策。
72.步骤二，当自动驾驶车辆需要从主路下匝道时，决策模块依据高精度地图模块下发的指令，从主路行驶场景切换到主路下匝道的场景，决策模块执行相应的策略。
73.步骤三，当自动驾驶车辆即将结束匝道行驶并准备从匝道汇入主路时，决策模块依据高精度地图模块下发的指令，从主路下匝道场景切换到匝道汇入主路场景，决策模块直行相应的策略。
74.步骤四，当自动驾驶车辆完成汇入，重新行驶到主路时，决策模块重新切换到主路行驶场景。
75.当然，本技术实施例提供的方法并不限用于图1所示的应用场景中，还可以用于其它可能的应用场景，本技术实施例并不进行限制。对于图1所示的应用场景的各个设备所能实现的功能将在后续的方法实施例中一并进行描述，在此先不过多赘述。
76.为进一步说明本技术实施例提供的技术方案，下面结合附图以及具体实施方式对此进行详细的说明。虽然本技术实施例提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本技术实施例提供的执行顺序。
77.下面结合图1所示的应用场景，对本技术实施例提供的技术方案进行说明。
78.根据目标车辆的当前位置和目标规划路径可以确定目标车辆当前处于主路行驶场景、主路下匝道场景或匝道汇入主路场景。接下来，分别对这三个场景下的换道策略进行说明。
79.参考图3，本技术实施例提供一种车辆换道方法，可应用于在主路行驶的目标车辆的换道过程中，包括以下步骤：
80.s301、根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定目标车辆当前处于主路行驶场景。
81.s302、在满足预设换道条件的情况下，若主路行驶场景的至少一个预设区域内存在关联车辆，则针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据关联车辆与目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征参考车辆面对设定交通状况时确定行驶策略所用的时间确定参考距离。
82.其中，参考车辆是根据关联车辆与目标车辆的位置关系确定的，且参考车辆包括关联车辆或目标车辆中的任意一个；预设换道条件包括当前车道存在影响目标车辆直行的前方关联车辆，或，目标车辆在预设时间范围内执行过换道操作。
83.s303、若全部目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离，则控制目标车辆换道至目标车道。
84.本技术实施例，在确定目标车辆处于主路行驶场景中，如果前方存在关联车辆影响目标车辆直行，或者，目标车辆刚直行过换道操作需要回原车道行驶，则可以针对当前车道的相邻车道中包括关联车辆的每个目标预设区域，根据障碍车与目标车的速度差和预设换道时间，确定换道距离，再根据目标车辆和关联车辆中的纵向位置靠后的车的速度和表征该车面对设定交通状况时确定行驶策略的用时确定参考距离。这样，在各个目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离时，控制目标车辆换道至目标车道。与直接应用关联车辆与目标车辆之间的距离大于一个预设距离阈值时就可以换道相比，保证了换道过程的安全性。另外，与基于学习的换道策略相比，无需大量的数据处理，节约了换道时间，扩大了适用范围。
85.涉及到301，根据目标车辆中的定位模块来实时获取车辆的位置，与目标规划路径进行比对，以确定目标车辆当前处于何种行驶场景中。示例性的，目标规划路径比如是预先存储在目标车辆的控制系统中，或者是接收的服务器实时下发到目标车辆的控制系统中的。在比对过程中，比如可以通过比对当前位置与目标规划路径中需要离开主路下匝道或者需要离开匝道汇入主路分别对应的匝道的位置进行比对，若比对失败，则确定目标车辆当前属于主路行驶场景；若与任意一个匝道的位置比对成功，则再具体确定当前是需要从主路下匝道还是匝道汇入主路。
86.涉及到s302，在主路行驶场景中，如果当前车道前方没有关联车辆，则属于前述的跟驰阶段，则横向决策输出的目标车道即为当前车道。而换道的情况主要分为向左换道、向右换道以及超车换道(先向左换道后再向右换道至原车道)，接下来以向左换道以及超车为例进行说明：
87.一、向左换道的情况：
88.在这种情况中，高精度地图模块下发的目标车道仍为当前车道，而此时需要执行
换道策略，实际得目标车道为左侧车道。此时，预设换道条件比如是当前车道存在影响目标车辆直行的前方关联车辆。
89.在实际的应用中，可以通过如下方式确定当前车道存在影响目标车辆直行的前方关联车辆：
90.a、根据目标车辆和前方关联车辆的速度差，以及目标车辆与前方关联车辆之间的距离确定第一碰撞时间。
91.b、若第一碰撞时间在预设碰撞时间范围内，则确定当前车道存在影响目标车辆直行的关联车辆。
92.在步骤a中，确定第一碰撞时间具体可以通过如下公式实现：
[0093][0094]
其中，ttc1表示该示例中的第一碰撞时间，d1表示该示例中目标车辆与前方关联车辆之间的距离，v
ego1
表示该示例中目标车辆的速度，v
obj1
表示该示例中的关联车辆的速度。
[0095]
在步骤b中，预设碰撞时间范围比如是0到5秒，也即，在0＜ttc1＜5s时，确定当前车道存在影响目标车辆执行的关联车辆。
[0096]
上述实施例，与现有技术中的直接通过前车速度小于目标车辆的速度来判断前方车辆为影响目标车辆执行的关联车辆相比，综合考虑了距离条件，通过碰撞时间来确定是否需要换道，对换道需求的判断更精准，避免不必要的换道影响自动驾驶的时效性和安全性。
[0097]
由于本技术实施例以向左换道为例，因此，预设区域为当前车道的左车道的左前方区域和/或左后方区域，示例性的，左前方区域比如是以目标车辆的车头的位置纵向往前比如20米的区域，左后方区域比如是以目标车辆的车头的位置纵向往后25米的区域，而与目标车辆车身有重叠的车辆可以确定为左后方区域内的关联车辆，这里只是举例说明，并不形成具体的限定。在一个具体的例子中，图4示出了一种向左换道的目标预设区域和关联车辆的示意图，其中，目标预设区域1为左前方区域，目标预设区域2为左后方区域。
[0098]
另外，如果目标预设区域有多个关联车辆，则以距离目标车辆最近的车辆作为关联车辆。为了表述方便，将存在关联车辆的预设区域称为目标预设区域，下面以目标预设区域为左前方区域为例进行说明。
[0099]
接下来对该目标预设区域对应的换道距离和参考距离的确定过程进行说明。
[0100]
首先，换道距离是通过如下方式确定的：
[0101]
获取该目标预设区域内的关联车辆的速度以及相同时刻的目标车辆的速度，应用预设换道时间，可以确定该目标预设区域对应的换道距离。
[0102]
示例性的，可以先根据关联车辆的目标车辆的速度差以及预设换道时间确定第一安全距离，再应用关联车辆与目标车辆之间的纵向距离调节第一安全距离，确定目标预设区域对应的换道距离。在一个具体的例子中，通过如下公式确定换道距离：
[0103]dlc2
＝|v
obj2-v
ego2
|
×
t+d2[0104]
其中，d
lc2
为该示例中目标预设区域对应的换道距离，v
obj2
为该示例中的关联车辆的速度，v
ego2
为该示例中的目标车辆的速度，t为预设换道时间，|v
obj2-v
ego2
|
×
t为该示例中的第一安全距离，d2为该示例中的关联车辆与目标车辆之间的纵向距离。该示例中的调整
方式为加和。
[0105]
上述实施例，在确定换道距离时，不仅考虑到根据目标车辆的速度和关联车辆的速度以及预设换道时间确定的第一安全距离，还应用目标车辆和关联车辆之间的距离来对第一安全距离进行调整，这样得到的换道距离能进一步保证换道过程的安全性。
[0106]
其次，参考距离是通过如下方式确定的：
[0107]
确定参考距离时需要用到参考车辆，而参考车辆是根据关联车辆与目标车辆的位置关系确定的关联车辆或目标车辆中的任意一个。具体为，关联车辆和目标车辆中靠后的车辆。比如，左前方区域为目标预设区域时的参考车辆为目标车辆，左后方位目标预设区域时的参考车辆为目标车辆。在一个具体的例子中，通过如下公式确定参考距离：
[0108]dcri2
＝v
ego2
t0；目标预设区域为左前方区域；
[0109]dcri2
＝v
obj2
t0；目标预设区域为左后方区域。
[0110]
其中，d
cri2
为该示例中的目标预设区域对应的换道距离参考距离，v
obj2
为该示例中的关联车辆的速度，v
ego2
为该示例中的目标车辆的速度，t0用于表征参考车辆面对设定交通状况时确定行驶策略所用的时间，为预先设定的常数，设定交通状况比如发生碰撞等。
[0111]
需要说明的是，同一个目标预设区域中，同一组换道距离和参考距离是对应的，且应用的目标车辆的速度和关联车辆的速度是同一时刻的，这样，确定的换道策略更准确。
[0112]
涉及到s303，上述是以向左换道为示例进行说明的，假设左前方的目标预设区域和左后方的目标预设区域分别有一个关联车辆，这样可以得到两个换道距离和对应的两个参考距离。
[0113]
在实际的应用过程中，假设计算换道距离与参考距离的频率为25hz，也即1秒中25次，那么为了进一步保证安全性或者避免频繁换道，可以在全部目标预设区域的连续10次换道距离均大于对应的参考距离时，控制目标车辆换道至目标车道。
[0114]
需要说明的是，先判断哪个目标预设区域(左前方区域或左后方区域)的换道距离与参考距离的关系，并无严格要求。而处于通常向左超车的习惯，可以先判断左前方区域的换道距离与参考距离的关系。
[0115]
上述实施例描述在当前车道存在影响目标车辆执行的前方关联车辆时，假设左前方的目标预设区域和左后方的目标障碍区域均有关联车辆时，向左换道的策略的确定过程。而在实际的应用过程中，还可以通过向右换道来避免与前方关联车辆发生碰撞。该过程与向左换道的过程相同，这里不赘述。
[0116]
而考虑到交通规则的设置，通常情况下，规定的车辆在相应车道上行驶的速度从左到右是依次降低的，为了更进一步保证换道的安全性以及频繁换道。在向右换道的过程中，还需要确定各个目标预设区域(右前方区域和右后方区域)的第二碰撞时间不在预设碰撞时间范围内。具体的，每个目标预设区域的第二碰撞时间是通过如下方式确定的：根据目标车辆与目标预设区域的关联车辆的速度差，以及目标车辆与目标预设区域的障碍车之间的纵向距离确定第二碰撞时间。在一个具体的例子中，是通过如下公式实现的：
[0117][0118]
其中，ttc2为该示例下的第二碰撞时间，v
obj3
为该示例下的关联车辆的速度，v
ego3
为该示例下的目标车辆的速度，d3为当前示例下目标车辆与关联车辆之间的距离。结合前
述预设时间范围，不在预设时间范围内，也即，ttc2＜0或ttc2＞5秒，说明目标车辆的速度小于关联车辆的速度，或者，关联车辆的速度小于目标车辆的速度但不是特别小(通过调节示例的5s来约束二者之间的速度差)。在这两种情况中，在满足换道距离大于对应的参考距离的前提下，均可以实现向右换道。
[0119]
上述实施例，在向右换道时，不仅要满足目标预设区域对应的换道距离大于参考距离的条件，还需要满足根据目标车辆与关联车辆的速度差以及二者之间的纵向距离确定的第二碰撞时间不在预设时间范围内，进一步保证了换道安全以及避免频繁换道。
[0120]
在卡车自动驾驶的场景中，通常会设定在正常行驶状态时为在最后侧车道行驶，这样则会出现超车的场景，先向左换道，再向右换道。在向右换道的过程中，则需要保证第二碰撞时间不在预设时间范围内，以避免与刚刚超过的障碍车或者右侧车道的其他障碍车发生碰撞。此时，向左换道过程对应前述主路行驶场景中的换道前阶段，向右换道过程对应前述主路行驶场景中的换道后阶段。如果不考虑超车的情况，则相应的换道后阶段即为换道后的执行阶段。需要说明的是，各个场景中的阶段的对应需要结合实际场景对应，并不形成具体的限定。
[0121]
为了使本技术实施例的技术方案更请清晰，将向左换道以及向右换道的过程分别用图5和图6进行说明。
[0122]
其中，以左侧车道的左前方区域和左后方区域均存在关联车辆为例，图4示出了一种向左换道的流程示意图。
[0123]
s501、根据目标车辆和前方关联车辆的速度差，以及目标车辆与前方关联车辆之间的距离确定第一碰撞时间。
[0124]
s502、若第一碰撞时间在预设碰撞时间范围内，则确定当前车道存在影响目标车辆直行的关联车辆。
[0125]
s503、确定左前方区域的换道距离大于对应的参考距离，且，左后方区域的换道距离大于对应差参考区域。
[0126]
s504、控制目标车辆向左换道。
[0127]
其中，以目标车辆刚完成向左换道，此时需要向右换回至原车道为例，也示例右侧车道的右前方区域和右后方区域均存在关联车辆为例，图6示出了一种向右换道的流程示意图。
[0128]
s601、确定右前方区域的换道距离大于对应的参考距离，且，右后方区域的换道距离大于对应差参考区域。
[0129]
s602、针对右前方区域和右后方区域，分别应用如下方式确定相应区域的第二碰撞时间，且确定两个第二碰撞时间均不在预设碰撞时间范围内：根据目标车辆与右前方区域的关联车辆的速度差，以及目标车辆与右前方区域的关联车辆之间的纵向距离确定右前方区域的第二碰撞时间；根据目标车辆与右后方区域的关联车辆的速度差，以及目标车辆与右后方区域的障碍车之间的纵向距离确定右后方区域的第二碰撞时间。
[0130]
s603、控制目标车辆向右换道。
[0131]
需要说明的是，s601和s602之间并无明显的先后关系，这里只是举例说明，不形成具体的限定。
[0132]
以上为主路行驶场景中的换道策略，在目标车辆的行驶过程中，还包括主路下匝
道的场景以及匝道汇入主路的场景，为了表述方便，可以将这两个场景称为匝道关联场景。而在哪个匝道需要汇入主路，以及，在哪个匝道需要离开主路下匝道，参见前述确定行驶场景的表述，这里不再赘述。
[0133]
在主路下匝道场景(目标车道为当前主路车道右侧的匝道)以及匝道汇入主路场景(目标车道为当前匝道左侧的主路)中，在主路下匝道的场景中，下匝道前的预备阶段与主路行驶场景中向右换道的策略一致；在匝道汇入主路的场景中，汇入前阶段与主路行驶场景中向左换道的策略一致。但是，涉及到与目标规划路径一致性，如果不能成功汇入或者成功下匝道，则可能无法准时到达目的地，并且通过绕路才可以到达目的地。因此，在匝道关联场景中，在目标车道(右侧匝道或者左侧主路)的关联车辆影响目标车辆换道时，也即，全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域，需要将目标车辆的速度降低至目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，并控制目标车辆按照最小值行驶并换道至目标车道。
[0134]
其中，针对每个目标控制预设区域，通过如下方式确定预设速度阈值：
[0135]
c、根据目标控制预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定第二安全距离。
[0136]
d、根据第二安全距离、预设换道时间和表征参考车辆应对换道操作的响应时间确定预设速度阈值。
[0137]
在步骤c中，可以先根据目标预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定初始第二安全距离，再应用目标控制预设区域的关联车辆和目标车辆之间的纵向距离调节初始第二安全距离，确定第二安全距离。
[0138]
示例性的，确定初始第二安全距离可以通过如下公式实现：
[0139]
da＝v
obj4
*t
[0140]
其中，da为该示例中的初始第二安全距离，t为预设换道时间，v
obj4
为该示例中的关联车辆的速度。
[0141]
示例性的，确定第二安全距离可以通过如下公式实现：
[0142]
db＝v
obj4
*t+d4[0143]
其中，db为该示例中的第二安全距离，d4为该示例中的目标控制预设区域的关联车辆和目标车辆之间的纵向距离，v
obj4
为该示例中的关联车辆的速度，该示例中的调整方式是加和。
[0144]
上述实施例，在匝道关联场景中，通过本实施例中确定的第二安全距离确定的预设速度阈值，调节目标车辆的速度至预设速度阈值，能保证目标车辆安全从主路下匝道或者匝道汇入主路。
[0145]
在步骤d中，可以通过如下公式确定预设速度阈值：
[0146][0147]
其中，vy为该示例中的预设速度阈值，v
obj4
为该示例中的关联车辆的速度，d4为该示例中的目标控制预设区域的关联车辆和目标车辆之间的纵向距离，t为预设换道时间，t0为表征参考车辆应对换道操作的响应时间确定预设速度阈值。
[0148]
这样，在全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域，则将目标车辆的速度降低至目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，即
可满足该目标控制预设区域的换道距离大于参考距离，保证换道的安全性，表现在公式层面如下：
[0149]
当目标车辆的速度小于v
ego5
＜vy时，可以确定(v
obj5-v
ego5
)*t+d5＞v
ego5
*t0，也即，满足了换道距离大于参考距离的条件，即可实现安全换道。其中，v
ego5
为该示例中目标车辆的速度，v
obj5
为该示例中关联车辆的速度，d5为该示例中的目标控制预设区域的关联车辆和目标车辆之间的纵向距离。
[0150]
在上述匝道关联场景的实施例中，为了按照目标规划路径行驶来保证自动驾驶的时效性，需要确保按照目标规划路径成功从主路下匝道或者从匝道汇入主路。因此，在全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域在情况下，将目标车辆的速度降低至目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，来控制目标车辆按照最小值行驶并换道至目标车道。该确定预设速度阈值的过程中，应用了相应控制区域的关联车辆的速度、预设换道时间以及表征参考车辆应对换道操作的响应时间，这样确定的预设速度阈值可以确保目标车辆在安全的前提下成功换道，提高了自动驾驶的时效性。
[0151]
需要说明的是，匝道关联场景中，针对每个目标预设区域的设定，以及相应的换道距离以及参考距离的设定，均与主路行驶场景中的确定方式相同，这里不进行赘述。
[0152]
综上，本技术实施例提供的换道方法，与基于学习的策略相比，无需大量的数据处理，这样策略的确定过程较快。而简单基于规则的策略，保证了换道的安全性、稳定可靠，可以适用于高速场景，能够完成换道、超车、上匝道及汇入等功能。
[0153]
如图7所示，基于与上述车辆换道方法相同的发明构思，本技术实施例还提供了一种车辆换道装置，集成在自动驾驶车辆的控制系统中，可用于主路行驶场景中的换道策略的执行，该装置包括第一场景确定模块71、第一距离确定模块72和第一换道控制模块73。
[0154]
第一场景确定模块71，用于根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定目标车辆当前处于主路行驶场景；
[0155]
第一距离确定模块72，用于在满足预设换道条件，且主路行驶场景的至少一个预设区域内存在关联车辆的情况下，针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据关联车辆与目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征参考车辆面对设定交通状况时确定行驶策略所用的时间确定参考距离；其中，参考车辆是根据关联车辆与目标车辆的位置关系确定的，且参考车辆包括关联车辆或目标车辆中的任意一个；预设换道条件包括当前车道存在影响目标车辆直行的前方关联车辆，或，目标车辆在预设时间范围内执行过换道操作；
[0156]
第一换道控制模块73，用于在全部目标预设区域的换道距离均大于对应的参考距离的情况下，控制目标车辆换道至目标车道。
[0157]
在一些示例性的实施方式中，还包括第一关联车辆确定模块，用于通过如下方式确定当前车道存在影响目标车辆直行的前方关联车辆：
[0158]
根据目标车辆和前方关联车辆的速度差，以及目标车辆与前方关联车辆之间的距离确定第一碰撞时间；
[0159]
若第一碰撞时间在预设碰撞时间范围内，则确定当前车道存在影响目标车辆直行的关联车辆。
[0160]
在一些示例性的实施方式中，还包括碰撞时间控制模块，用于在目标车道为当前
车道的右车道，则控制目标车辆换道至目标车道之前：
[0161]
针对每个目标预设区域，根据目标车辆与目标预设区域的关联车辆的速度差，以及目标车辆与目标预设区域的障碍车之间的纵向距离确定第二碰撞时间；
[0162]
确定各个第二碰撞时间不在预设碰撞时间范围内。
[0163]
在一些示例性的实施方式中，第一距离确定模块72具体用于：
[0164]
根据关联车辆与目标车辆的速度差以及预设换道时间确定第一安全距离；
[0165]
应用关联车辆与目标车辆的之间的纵向距离调节第一安全距离，确定目标预设区域对应的换道距离。
[0166]
如图8所示，基于与上述车辆换道方法相同的发明构思，本技术实施例还提供了一种车辆换道装置，集成在自动驾驶车辆的控制系统中，可用于匝道关联场景中的换道策略的执行，该装置包括第二场景确定模块81、第二距离确定模块82和第二换道控制模块83。
[0167]
第二场景确定模块81，用于根据目标车辆的当前位置和目标规划路径确定目标车辆当前处于匝道关联场景；其中，匝道关联场景包括主路下匝道场景或匝道汇入主路场景；
[0168]
第二距离确定模块82，用于在匝道关联场景中的至少一个预设区域内存在关联车辆的情况下，针对每个存在关联车辆的目标预设区域，根据关联车辆与目标车辆的速度差以及预设换道时间，确定目标预设区域对应的换道距离，并根据参考车辆的速度和用于表征参考车辆应对换道操作的响应时间确定参考距离；其中，参考车辆是根据关联车辆与目标车辆的位置关系确定的关联车辆或目标车辆中的任意一个；
[0169]
第二换道控制模块83，用于在全部目标预设区域中存在换道距离不大于对应的参考距离的目标控制预设区域的情况下，将目标车辆的速度降低至目标预设控制区域对应的预设速度阈值的最小值，并控制目标车辆按照最小值行驶并换道至目标车道；
[0170]
其中，还包括速度确定模块，用于针对每个目标控制预设区域，通过如下方式确定预设速度阈值：
[0171]
根据目标控制预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定第二安全距离；根据第二安全距离、预设换道时间和表征参考车辆应对换道操作的响应时间确定预设速度阈值。
[0172]
在一些示例性的实施方式中，第二距离确定模块82具体用于：
[0173]
根据目标预设区域的关联车辆的速度和预设换道时间确定初始第二安全距离；应用目标控制预设区域的关联车辆和目标车辆之间的纵向距离调节初始第二安全距离，确定第二安全距离。
[0174]
本技术实施例提的车辆换道装置与上述车辆换道方法采用了相同的发明构思，能够取得相同的有益效果，在此不再赘述。
[0175]
在介绍了本技术示例性实施方式的车辆换道方法和装置之后，接下来，介绍根据本技术的另一示例性实施方式的换道控制设备。
[0176]
所属技术领域的技术人员能够理解，本技术的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本技术的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
[0177]
在一些可能的实施方式中，根据本技术的换道控制设备可以至少包括至少一个处
理器、以及至少一个存储器。其中，存储器存储有程序代码，当程序代码被处理器执行时，使得处理器执行本说明书上述描述的根据本技术各种示例性实施方式的车辆换道方法中的步骤。例如，处理器可以执行如车辆换道方法中的步骤。
[0178]
下面参照图9来描述根据本技术的这种实施方式的换道控制设备130。图9显示的换道控制设备130仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0179]
如图9所示，换道控制设备130以通用换道控制设备的形式表现。换道控制设备130的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器131、上述至少一个存储器132、连接不同系统组件(包括存储器132和处理器131)的总线133。
[0180]
总线133表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
[0181]
存储器132可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(ram)1321和/或高速缓存存储器1322，还可以进一步包括只读存储器(rom)1323。
[0182]
存储器132还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1324的程序/实用工具1325，这样的程序模块1324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0183]
换道控制设备130也可以与一个或多个外部设备134(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与换道控制设备130交互的设备通信，和/或与使得该换道控制设备130能与一个或多个其它换道控制设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口135进行。并且，换道控制设备130还可以通过网络适配器136与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器136通过总线133与用于换道控制设备130的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合换道控制设备130使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0184]
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器132，上述指令可由处理器131执行以完成上述方法。可选地，计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0185]
在示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令被处理器131执行时实现如本技术提供的车辆换道方法的任一方法。
[0186]
在示例性实施例中，本技术提供的一种车辆换道方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在计算机设备上运行时，程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本技术各种示例性实施方式的一种车辆换道方法中的步骤。
[0187]
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0188]
本技术的实施方式的用于图像缩放的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在换道控制设备上运行。然而，本技术的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0189]
可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0190]
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0191]
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户换道控制设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户换道控制设备上部分在远程换道控制设备上执行、或者完全在远程换道控制设备或服务端上执行。在涉及远程换道控制设备的情形中，远程换道控制设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户换道控制设备，或者，可以连接到外部换道控制设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0192]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本技术的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
[0193]
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本技术方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0194]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0195]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程图像缩放设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程图像缩放设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0196]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程图像缩放设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0197]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程图像缩放设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0198]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0199]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。