本发明涉及虚拟轨道、无人驾驶汽车技术领域，特别涉及一种基于虚拟轨道的变道方法及系统。
背景技术：
随着汽车技术与人工智能技术的发展，无人驾驶汽车技术应运而生。目前，对于行驶于虚拟轨道上无人驾驶的车辆而言，当车载导航仪指示需要变道时，车载导航仪向车载控制器发送变道请求，车载控制器根据路网控制器利用压力传感器、激光雷达所获得行车环境数据，并根据所获得的行车环境数据作出变道决策。
现有技术虽然可以完成车辆的变道需求，但是在车辆变道的决策过程中，仅考虑了需要变道的车辆的行车环境数据，而这个行车环境数据仅仅是车辆周围局部范围内的路网信息，由于局部范围内路网信息的局限性，容易导致车辆变道的安全性不高，例如当有其他车辆突然闯入该局部范围时则容易导致车辆变道的安全性差。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种基于虚拟轨道的变道方法及系统，以提高无人驾驶车辆在变道时的安全性。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种基于虚拟轨道的变道方法，所述变道方法包括：
当满足预设变道条件时，待变道车辆的车载控制器向路网控制器发送是否允许变道的询问请求；
所述路网控制器在接收到所述询问请求后，若未在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述车载控制器发送允许变道反馈信号；
所述车载控制器在接收到所述允许变道反馈信号后，若未在所述目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述路网控制器发送未检测到车辆反馈信号；
所述路网控制器在接收到所述未检测到车辆反馈信号后，向所述车载控制器发送变道指令，并由所述车载控制器控制所述待变道车辆变道。
优选的，所述预设变道条件包括：当检测到车载导航仪的预设路线指示需要变道时，判定满足预设变道条件。
优选的，按照以下方式确定所述目标安全区域：
所述目标安全区域的长度为a+b+l、宽度为d，且所述目标安全区域的中心点q与所述待变道车辆的中心点p的连线与目标车道的车道线垂直；其中，a为所述待变道车辆与前方车辆的最短刹车距离，b为所述待变道车辆与后方车辆的最短安全距离，l为所述待变道车辆的车身长度，d为目标车道的内侧车道线宽度。
优选的，所述路网控制器在接收到所述询问请求后，在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测有无车辆行驶的步骤，包括：
所述路网控制器在接收到所述询问请求后，利用压力传感器、激光雷达和摄像头获得所述待变道车辆的第一行车环境数据，并根据所述第一行车环境数据判断所述目标安全区域内是否有车辆行驶；其中，所述第一行车环境数据至少包括除所述待变道车辆之外的其他车辆的行车数据。
优选的，所述车载控制器在接收到所述允许变道反馈信号后，在所述目标安全区域内检测有无车辆行驶的步骤，包括：
所述车载控制器在接收到所述允许变道反馈信号后，利用激光雷达和摄像头获得所述待变道车辆的第二行车环境数据，并根据所述第二行车环境数据判断所述目标安全区域内是否有车辆行驶；其中，所述第二行车环境数据为所述待变道车辆的局部区域范围内除所述变道车辆之外的其他车辆的行车数据。
优选的，所述未在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测到有车辆行驶的步骤之后，所述向所述车载控制器发送允许变道反馈信号的步骤之前，所述变道方法还包括：
所述路网控制器接收到冲突车辆发送的是否允许变道的冲突询问请求，且目标车道的安全区域与所述目标安全区域无重叠时，则判定所述冲突车辆为允许变道状态；否则，判定所述冲突车辆为不允许变道状态；其中，所述冲突车辆为运行于道路第一侧、且与所述待变道车辆的变道意图相反的车辆；所述道路第一侧为：道路以所述待变道车道为分割线时所述目标车道所在的一侧。
优选的，所述车载控制器控制所述待变道车辆变道的步骤之后，所述变道方法还包括：
基于所述待变道车辆的当前车速，计算所述待变道车辆与后方车辆的最短安全距离m；
获取所述待变道车辆与变道后的后方车辆的当前车距n；
判断所述最短安全距离m是否大于所述当前车距n，若大于，则向所述路网控制器发送减小后方车辆车速的请求，若不大于，则允许后方车辆以当前车速行驶。
优选的，所述路网控制器中至少存储有虚拟道路的道路标示，以及各个虚拟轨道上的车辆的行驶数据。
为达到上述目的，本发明实施例公开了
一种基于虚拟轨道的变道系统，所述变道系统包括：车载控制器、路网控制器；其中，
所述车载控制器，用于当满足预设变道条件时，向路网控制器发送是否允许变道的询问请求；以及在接收到所述路网控制器发送的允许变道反馈信号后，若未在所述目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述路网控制器发送未检测到车辆反馈信号；
所述路网控制器，用于在接收到所述询问请求后，若未在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述车载控制器发送允许变道反馈信号；以及在接收到所述车载控制器发送的所述未检测到车辆反馈信号后，向所述车载控制器发送变道指令，并由所述车载控制器控制所述待变道车辆变道。
优选的，所述变道系统还包括：车载导航仪、压力传感器、激光雷达和摄像头；其中，
所述车载导航仪，用于根据所设置的起始地和目的地而形成预设路线；
所述压力传感器，用于检测所述待变道车辆周围是否有物体经过；
所述激光雷达，用于检测所述待变道车辆周围车辆的相对位置和车速；
所述摄像头，用于采集虚拟轨道中的道路标示。
本发明实施例提供一种基于虚拟轨道的变道方法及系统，应用本发明实施例提供的方法进行变道时，考虑了车辆周围整体范围上的路网信息，由车载控制器和路网控制器共同进行变道决策，提高了待变道车辆在变道时的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于虚拟轨道的变道方法的系统架构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于虚拟轨道的变道方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种虚拟轨道中车辆行驶示意图。
附图中标号：
10、车载控制器
20、路网控制器
30、激光雷达
40、摄像头
50、压力传感器
60、车载导航仪
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了提高待变道车辆在变道时的安全性，本发明实施例提供了一种基于虚拟轨道的变道方法及系统。
为从整体上理解本发明，首先对本发明实施例提供的变道系统进行介绍。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于虚拟轨道的变道系统，所述变道系统可以包括：车载控制器10、路网控制器20。
其中，所述车载控制器10，用于当满足预设变道条件时，向路网控制器20发送是否允许变道的询问请求；以及在接收到所述路网控制器20发送的允许变道反馈信号后，若未在所述目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述路网控制器20发送未检测到车辆反馈信号。
所述路网控制器20，用于在接收到所述询问请求后，若未在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述车载控制器10发送允许变道反馈信号；以及在接收到所述车载控制器10发送的所述未检测到车辆反馈信号后，向所述车载控制器10发送变道指令，并由所述车载控制器10控制所述待变道车辆变道。
可见，本发明实施例提供的系统在变道时，不仅考虑了待变道车辆周围局部范围内的路网信息，还考虑了车辆周围整体范围上的路网信息，例如考虑了虚拟轨道上不同车道上的车辆的行车情况对待变道车辆的影响，也就是说，本发明实施例提供的方案是由车载控制器和路网控制器共同进行变道决策的，因而提高了待变道车辆在变道时的安全性。
具体的，所述预设变道条件可以包括：当检测到车载导航仪的预设路线指示需要变道时，判定满足预设变道条件。需要说明的是，这里仅仅一种具体的预设变道条件，当然还可以有其他可行的变道条件，本领域内的技术人员可以根据实际情况进行合理的设置，此处不再一一列举。
具体的，所述路网控制器中至少存储有虚拟道路的道路标示，以及各个虚拟轨道上的车辆的行驶数据。举例而言，虚拟道路的道路标示可以包括：指示灯、斑马线、停止线、车道线、限高、限速和车标，等等，此处不再一一列举。
参见图3，一种具体实现方式中，可以按照以下方式确定所述目标安全区域：所述目标安全区域的长度为a+b+l、宽度为d，且所述目标安全区域的中心点q与所述待变道车辆的中心点p的连线与目标车道的车道线垂直；其中，a为所述待变道车辆与前方车辆的最短刹车距离，b为所述待变道车辆与后方车辆的最短安全距离，l为所述待变道车辆的车身长度，d为目标车道的内侧车道线宽度。
需要说明的是，这里仅仅列举了一种确定待变道车辆的目标安全区域的具体实现方式，并不应该构成对本发明的限定，当然，还可以有其他可行的实现方式来确定目标安全区域，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
在本发明的一种具体实现方式中，所述变道系统还可以包括：车载导航仪60、压力传感器50、激光雷达30和摄像头40。
其中，所述车载导航仪60，用于根据所设置的起始地和目的地而形成预设路线。需要说明的是，在车辆行驶之前，预先设置好本次车辆行驶的起始地和目的地，然后由车载导航仪60生成相应的导航路线；在车辆行驶过程中，车载导航仪60能够随着车辆行驶情况给出相应的路线指示。
所述压力传感器50，用于检测所述待变道车辆周围是否有物体经过。需要说明的是，当有物体经过时，压力传感器所检测的气压相应发生变化，进而能够检测出有物体经过；而没有物体经过时，压力传感器所检测的气压是相对稳定的，进而检测不到有物体经过。还需要说明的是，可以根据实际需要设置每平米需要布置的压力传感器的数量，例如实际应用中可以设置每平米10-20个压力传感器，当然，这里仅仅是举例说明，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况来布置压力传感器的数量，另外，本发明实施例也不需要对压力传感器的位置进行限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
所述激光雷达30，用于检测所述待变道车辆周围车辆的相对位置和车速。需要说明的是，激光雷达可以用来探测沿激光方向的障碍物(如其他车辆等)到待变道车辆的距离或相对位置、以及障碍物的移动速度如车速等等。还需要说明的是，激光雷达可以根据需要分别设置于车身前后左右四周，当然，还可以根据实际需要来增加或减少激光雷达的数量，这不应构成对本发明的限定，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
所述摄像头40，用于采集虚拟轨道中的道路标示。需要说明的是，这里的摄像头为图像采集设备的一种，本发明并不限定利用何种图像采集设备来采集虚拟轨道中的道路标示。另外，摄像头所采集的道路标示的图像可以经过路网处理器进行图像识别或匹配技术来获得相应的标示信息。
对应于上述变道系统，再对本发明实施例提供的变道方法进行详细介绍。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种基于虚拟轨道的变道方法的流程示意图，所述变道方法可以包括以下步骤：
s101：当满足预设变道条件时，待变道车辆的车载控制器向路网控制器发送是否允许变道的询问请求。
s102：所述路网控制器在接收到所述询问请求后，若未在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述车载控制器发送允许变道反馈信号。
s103：所述车载控制器在接收到所述允许变道反馈信号后，若未在所述目标安全区域内检测到有车辆行驶，则向所述路网控制器发送未检测到车辆反馈信号。
s104：所述路网控制器在接收到所述未检测到车辆反馈信号后，向所述车载控制器发送变道指令，并由所述车载控制器控制所述待变道车辆变道。
由以上可见，应用本发明实施例提供的方法进行变道时，不仅考虑了待变道车辆周围局部范围内的路网信息，还考虑了车辆周围整体范围上的路网信息，例如考虑了虚拟轨道上不同车道上的车辆的行车情况对待变道车辆的影响，也就是说，本发明实施例提供的方案是由车载控制器和路网控制器共同进行变道决策的，因而提高了待变道车辆在变道时的安全性。
具体的，所述预设变道条件可以包括：当检测到车载导航仪的预设路线指示需要变道时，判定满足预设变道条件。需要说明的是，这里仅仅一种具体的预设变道条件，当然还可以有其他可行的变道条件，本领域内的技术人员可以根据实际情况进行合理的设置，此处不再一一列举。
参见图3，一种具体实现方式中，可以按照以下方式确定所述目标安全区域：所述目标安全区域的长度为a+b+l、宽度为d，且所述目标安全区域的中心点q与所述待变道车辆的中心点p的连线与目标车道的车道线垂直；其中，a为所述待变道车辆与前方车辆的最短刹车距离，b为所述待变道车辆与后方车辆的最短安全距离，l为所述待变道车辆的车身长度，d为目标车道的内侧车道线宽度。
仍然以图3为例进行说明，其中，甲车为待变道车辆，车载导航仪如北斗导航仪指示需要在车道3的前方路口右转，目标车道为车道4。相应的，可以按照以下方式确定所述目标安全区域(区域c)：
具体的，区域c的长度为a+b+l、宽度为d，且区域c的中心点q与待变道车辆的中心点p的连线与车道4的车道线垂直；其中，a为待变道车辆与前方车辆的最短刹车距离，b为待变道车辆与后方车辆的最短安全距离，l为待变道车辆的车身长度，d为车道4的内侧车道线宽度。
需要说明的是，距离a和b的设置主要是考虑了待变道车辆与前后车辆的安全距离，以避免变道后与前方或后方车辆相撞，具体的，a主要是考虑了变道后待变道车辆如甲车与前方车辆的安全距离；b主要是考虑了变道后待变道车辆如甲车与后方车辆如丙车的安全距离。
还需要说明的是，这里仅仅列举了一种确定待变道车辆的目标安全区域的具体实现方式，并不应该构成对本发明的限定，当然，还可以有其他可行的实现方式来确定目标安全区域，本领域内的技术人员需要根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
具体的，步骤s102中路网控制器在接收到所述询问请求后，在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测有无车辆行驶的步骤，可以包括：
所述路网控制器在接收到所述询问请求后，利用压力传感器、激光雷达和摄像头获得所述待变道车辆的第一行车环境数据，并根据所述第一行车环境数据判断所述目标安全区域内是否有车辆行驶。
其中，所述第一行车环境数据至少可以包括除所述待变道车辆之外的其他车辆的行车数据。
具体的，步骤s103中车载控制器在接收到所述允许变道反馈信号后，在所述目标安全区域内检测有无车辆行驶的步骤，可以包括：
所述车载控制器在接收到所述允许变道反馈信号后，利用激光雷达和摄像头获得所述待变道车辆的第二行车环境数据，并根据所述第二行车环境数据判断所述目标安全区域内是否有车辆行驶。
其中，所述第二行车环境数据为所述待变道车辆的局部区域范围内除所述变道车辆之外的其他车辆的行车数据。
需要强调的是，上述提及的“第一行车环境数据”不同于“第二行车环境数据”，具体的，第一行车环境数据是由路网控制器在接收到询问是否允许变道的询问请求之后所获得的数据，第一行车环境数据反映了车辆周围整体范围上的路网信息；而第二行车环境数据是由车载控制器在接收到路网控制器发送的允许变道反馈信号后所获得的数据，反映了待变道车辆周围局部范围内的路网信息。
需要说明的是，所述路网控制器中至少存储有虚拟道路的道路标示，以及各个虚拟轨道上的车辆的行驶数据。举例而言，虚拟道路的道路标示可以包括：指示灯、斑马线、停止线、车道线、限高、限速和车标，等等，此处不再一一列举。
进一步的，在本发明的另一实施例中，在所述未在所述待变道车辆在目标车道的目标安全区域内检测到有车辆行驶的步骤之后，所述向所述车载控制器发送允许变道反馈信号的步骤之前，所述变道方法还可以包括以下步骤：
所述路网控制器接收到冲突车辆发送的是否允许变道的冲突询问请求，且目标车道的安全区域与所述目标安全区域无重叠时，则判定所述冲突车辆为允许变道状态；否则，判定所述冲突车辆为不允许变道状态。
其中，所述冲突车辆为运行于道路第一侧、且与所述待变道车辆的变道意图相反的车辆；所述道路第一侧为：道路以所述待变道车道为分割线时所述目标车道所在的一侧。
举例而言，仍然参见图3，待变道车辆甲车需要在前方路口右转，而此时乙车恰巧向路网控制器发送了询问是否允许向车道4变道的询问请求时，乙车成为甲车的冲突车辆，路网控制器需要判断甲车和乙车分别在车道4的安全区域是否有重叠(包括部分重叠或完全重叠)；如果判断结果为无重叠，则判定乙车为允许变道状态，若未在车道4与乙车对应的目标安全区域内检测到有车辆行驶，便可向乙车的车载控制器发送允许变道反馈信号；如果判断结果为有重叠，则判定乙车为不允许变道状态，即使未在车道4与乙车对应的目标安全区域内检测到有车辆行驶，也不向乙车的车载控制器发送允许变道反馈信号。
需要说明的是，这里考虑了冲突车辆的变道请求对待变道车辆的变道请求的影响，进一步保证了待变道车辆变道的安全性。
进一步的，在本发明的另一实施例中，在所述车载控制器控制所述待变道车辆变道的步骤之后，所述变道方法还可以包括：
(1)基于所述待变道车辆的当前车速，计算所述待变道车辆与后方车辆的最短安全距离m；
(2)获取所述待变道车辆与变道后的后方车辆的当前车距n；
(3)判断所述最短安全距离m是否大于所述当前车距n，若大于，则向所述路网控制器发送减小后方车辆车速的请求，若不大于，则允许后方车辆以当前车速行驶。
举例而言，仍然参见图3，容易理解的，在获得待变道车辆的当前车速之后，可以利用速度与位移之间的计算方法来获得待变道车辆与后方车辆的最短安全距离m；另外，还可以获得待变道车辆变道之后与变道后的后方车辆如丙车的当前车距n。这样，若m＝5，n＝3，可见m＞n，表明变道后丙车无法在当前车距3米刹住车，也就是变道后甲车丙车会相撞，这样是不允许的，因此甲车需要在变道之前向路网控制器发送减小丙车车速的请求，进而路网控制器向丙车发送减小车速的指令；若不大于，则允许丙车以当前车速行驶。
需要说明的是，这里主要是考虑了变道后，与后方车辆的安全距离，避免车辆相撞，进一步保证了待变道车辆变道的安全性。
对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称的存储介质，如：rom/ram、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。