一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法及装置

1.本发明涉及自动驾驶领域，特别涉及一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法及装置。


背景技术：

2.低自动化等级自动驾驶汽车可以与驾驶员合作完成驾驶任务，更高自动化等级的自动驾驶汽车甚至能完全替代驾驶员。在信息感知方面，自动驾驶汽车具有高精度的传感器，能比人类驾驶员感知更精确地交通环境信息；在决策方面，自动驾驶汽车不受情绪等的干扰，能更理性地做出决策。自动驾驶汽车能够提高驾驶的安全性、舒适性和效率，已经成为汽车发展的重要趋势之一。
3.当前针对车辆换道风险评估的方法主要可以分为两类，分别是基于车辆传感器和v2v通信。基于车辆传感器的风险评估方法通过雷达等传感器获取目标车道车辆位置和速度信息，进而计算碰撞时间等指标进行风险评估。目前，国内外学者在车辆换道风险评估的研究多基于安全距离，很多未考虑车辆状态动态变化等因素。此外，当前换道风险评估方法很少考虑混合交通情况，即人驾车和网联自动车共存的情况，忽略人驾车和网联自动车之间的互动。因此，有必要研究面向混合交通的车辆换道风险评估方法，为车辆换道决策提供依据，对保障车辆换道的安全性具有重要意义。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法，以解决现有技术的至少一个缺陷。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法，包括：
6.根据当前交通环境确定换道车辆；
7.确定目标车道，并为换道车辆在目标车道上分配换道间隙；
8.根据换道间隙、最小安全距离、换道车辆的状态、换道间隙前后车的状态确定所述换道车辆的换道状态；所述换道车辆的换道状态为换道状态集中的其中一种换道状态；
9.根据换道车辆的换道状态以及换道状态与风险等级映射表对车辆换道风险进行评估。
10.可选地，所述换道车辆的状态包括：速度、加速度、减速度；换道间隙前后车的状态包括：速度、加速度、减速度。
11.可选地，所述换道状态集包括多种换道状态，所述换道状态包括：
12.换道状态a，表示目标车道无车辆；
13.换道状态b，表示换道间隙大于最小安全距离s，且换道车辆可直接换道；
14.15.代表换道间隙后方车辆的最小安全跟车距离，vf,v
lc
分别为后车、换道车辆的速度，a
maxf
、a
maxlc
分别为后车、换道车辆的最大减速度；代表换道车辆的最小安全跟车距离，v
l
、a
maxl
分别为换道间隙前车的速度、加速度；l
lc
代表换道车辆车长；d
gap
代表换道间隙距离；
16.换道状态c，表示换道间隙大于最小安全距离，换道车辆在换道间隙前方，换道车辆减速；
[0017][0018]
x为换道结束位置；x
lc
,a
lc
分别为换道车辆位置和加速度；t1为换道时间；
[0019]
换道状态d，表示换道间隙大于最小安全距离，换道车辆在换道间隙后方，换道车辆减速；
[0020][0021]
换道状态e，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速；
[0022][0023]af
为换道间隙后车加速度；
[0024]
换道状态f，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，换道车辆减速；
[0025][0026]
换道状态g，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，换道车辆加速；
[0027][0028]
换道状态h，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，前车加速；
[0029][0030]al
为换道间隙前车的加速度；
[0031]
换道状态i，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，前车加速，换道车辆减速；
[0032][0033]
换道状态j，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，前车加速，换道车辆减速；
[0034][0035]
可选地，所述根据当前交通环境确定换道车辆，包括：
[0036]
获取当前车辆的交通环境参数或/和车辆参数；所述交通环境参数用于确定车辆在当前车道是否能继续行驶，所述车辆参数用于确定车辆的行驶速度是否能达到期望速度；
[0037]
根据所述交通环境参数或/和车辆参数确定换道车辆，当车辆在当前车道无法继续行驶或车辆的行驶速度无法能达到期望速度，则认定当车辆为换道车辆。
[0038]
可选地，所述方法还包括：
[0039]
判断所述换道间隙前后的车辆是否为人为驾驶车辆，若是则向所述人为驾驶车辆是否配合换道；
[0040]
若是，则为所述人为驾驶车辆在目标车道上分配换道间隙；
[0041]
若否，则进行强制换道，此时换道状态为换道状态k，
[0042][0043]
其中：xi,vi代表换道车辆i的位置与速度；ttci代表第i辆车与换道车辆的碰撞时间；riski代表第i辆车带来的换道风险。
[0044]
可选地，建立换道状态与风险等级映射表，包括：
[0045]
依据车辆可控性、换道所需车辆配合数量对所有状态进行风险等级评估，并建立换道状态与风险等级映射表，其中，车辆可控性指目标间隙前后车是否可控。
[0046]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种面向混合交通的车辆换道风险评估装置，其特征在于，包括：
[0047]
换道车辆确定模块，用于根据当前交通环境确定换道车辆；
[0048]
换道间隙分配模块，用于确定目标车道，并为换道车辆在目标车道上分配换道间隙；
[0049]
换道状态确定模块，用于根据换道间隙、最小安全距离、换道车辆的状态、换道间隙前后车的状态确定所述换道车辆的换道状态；所述换道车辆的换道状态为换道状态集中的其中一种换道状态；
[0050]
风险评估模块，用于根据换道车辆的换道状态以及换道状态与风险等级映射表对车辆换道风险进行评估。
[0051]
如上所述，本发明的一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法及装置，具有以
下有益效果：
[0052]
本发明提供的一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法，包括：根据当前交通环境确定换道车辆；确定目标车道，并为换道车辆在目标车道上分配换道间隙；根据换道间隙、最小安全距离、换道车辆的状态、换道间隙前后车的状态确定所述换道车辆的换道状态；所述换道车辆的换道状态为换道状态集中的其中一种换道状态；根据换道车辆的换道状态以及换道状态与风险等级映射表对车辆换道风险进行评估。本发明在考虑了换道车辆可能遇到的所有情况，对所有情况进行分析并量化了其相应的风险等级，可适用于人驾车和自动驾驶车的换道预警。本发明的方法综合考虑了换道车辆周围车辆状态的动态变化，从而对换道车辆换道时的风险进行准确评估，可以保障车辆换道安全性，该方法还能为智能驾驶辅助系统提供技术支持。
附图说明
[0053]
图1为本发明一实施例一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法的流程图；
[0054]
图2为本发明一实施例一种面向混合交通的车辆换道风险评估装置的结构示意图。
具体实施方式
[0055]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0056]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057]
如图1所示，本技术实施例提供一种面向混合交通的车辆换道风险评估方法，包括：
[0058]
s100根据当前交通环境确定换道车辆；
[0059]
s200确定目标车道，并为换道车辆在目标车道上分配换道间隙；
[0060]
s300根据换道间隙、最小安全距离、换道车辆的状态、换道间隙前后车的状态确定所述换道车辆的换道状态；所述换道车辆的换道状态为换道状态集中的其中一种换道状态；
[0061]
其中，所述换道车辆的状态包括：速度、加速度、减速度；换道间隙前后车的状态包括：速度、加速度、减速度。
[0062]
s400根据换道车辆的换道状态以及换道状态与风险等级映射表对车辆换道风险进行评估。
[0063]
在一实施例中，在对车辆的换道风险进行评估前，还需要建立换道状态与风险等级映射表，换道状态与风险等级映射表如表1所示。
[0064]
其中，换道状态包括有多种，如下所述包括：
[0065]
换道状态a，表示目标车道无车辆；
[0066]
换道状态b，表示换道间隙大于最小安全距离s，且换道车辆可直接换道；
[0067][0068]
代表换道间隙后方车辆的最小安全跟车距离，vf,v
lc
分别为后车、换道车辆的速度，a
maxf
、a
maxlc
分别为后车、换道车辆的最大减速度；代表换道车辆的最小安全跟车距离，v
l
、a
maxl
分别为换道间隙前车的速度、加速度；l
lc
代表换道车辆车长；d
gap
代表换道间隙距离；
[0069]
换道状态c，表示换道间隙大于最小安全距离，换道车辆在换道间隙前方，换道车辆减速；
[0070][0071]
x为换道结束位置；x
lc
,a
lc
分别为换道车辆位置和加速度；t1为换道时间；
[0072]
换道状态d，表示换道间隙大于最小安全距离，换道车辆在换道间隙后方，换道车辆减速；
[0073][0074]
换道状态e，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速；
[0075][0076]af
为换道间隙后车加速度；
[0077]
换道状态f，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，换道车辆减速；
[0078][0079]
换道状态g，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，换道车辆加速；
[0080][0081]
换道状态h，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，前车加速；
[0082][0083]al
为换道间隙前车的加速度；
[0084]
换道状态i，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，前车加速，换道车辆减速；
[0085][0086]
换道状态j，表示换道间隙小于最小安全距离，换道间隙后车减速，前车加速，换道车辆减速；
[0087][0088]
换道状态k，表示进行强制换道；
[0089][0090]
其中：
[0091]
xi，vi代表换道车辆i的位置与速度，ttci代表第i辆车与换道车辆的碰撞时间，riski代表第i辆车带来的换道风险。
[0092]
建立好换道状态集合，依据车辆可控性、换道所需车辆配合数量对所有换道状态进行风险等级评估，并建立换道状态与风险等级映射表，其中，车辆可控性指目标间隙前后车是否可控。目标间隙前后车为人驾车且不配合换道时进入不可控状态，其换道风险高于可控状态。换道所需车辆配合数量越多，换道风险越高，如状态a、b换道无需其他车辆配合，风险越低。当然，若目标间隙前车减速或后车加速，此时车辆状态为1。
[0093]
最终得到风险等级如表1所示：
[0094]
表1
[0095]
状态abcdefghijkl风险等级01234567899+risk∞
[0096]
在一实施例中，所述根据当前交通环境确定换道车辆，包括：
[0097]
获取当前车辆的交通环境参数或/和车辆参数；所述交通环境参数用于确定车辆在当前车道是否能继续行驶，所述车辆参数用于确定车辆的行驶速度是否能达到期望速度；
[0098]
根据所述交通环境参数或/和车辆参数确定换道车辆，当车辆在当前车道无法继续行驶或车辆的行驶速度无法能达到期望速度，则认定当车辆为换道车辆。具体地，可以通过v2x技术收集前后300米内所有车辆信息，当车辆在当前车道无法继续行驶或车辆的行驶
速度无法能达到期望速度，则认定当车辆为换道车辆。将所有需要换道的车辆映射到目标车道，从下游至上游依次分配间隙，其间隙需满足或能通过自动驾驶汽车配合达到c-j中的任意一种状态。
[0099]
在确定好换道车辆以及换道间隙后，需要确定换道车辆的换道状态，即根据换道车辆的速度、加速度、减速度，换道间隙前后车的速度、加速度、减速度来确定换道车辆的换道状态。换道状态为换道状态集中的其中一种。在确定好换道状态后，基于表1就可以判断对应的换道风险。
[0100]
在一实施例中，所述方法还包括：
[0101]
判断所述换道间隙前后的车辆是否为人为驾驶车辆，若是则向所述人为驾驶车辆是否配合换道；
[0102]
若是，则为所述人为驾驶车辆在目标车道上分配换道间隙；
[0103]
若否，则进行强制换道，此时换道状态为换道状态k，
[0104][0105]
其中：xi,vi代表换道车辆i的位置与速度；ttci代表第i辆车与换道车辆的碰撞时间；riski代表第i辆车带来的换道风险。
[0106]
本发明在考虑了换道车辆可能遇到的所有情况，并考虑人驾车驾驶人的意愿，对所有情况进行分析并量化了其相应的风险等级，可适用于人驾车和自动驾驶车的换道预警。目前的技术主要基于碰撞时间或距离来评估换道风险，没有考虑自动驾驶车配合的情况，以及在面对自动驾驶车与人驾车混合的复杂场景，考虑的情况比较简单，安全隐患较高，容易导致换道风险遗漏，本发明的方法综合考虑了换道车辆周围车辆状态的动态变化，并考虑人驾车驾驶人的意愿，从而对换道车辆换道时的风险进行准确评估，可以保障车辆换道安全性，该方法还能为智能驾驶辅助系统提供技术支持。
[0107]
如图2所示，本技术实施例提供一种面向混合交通的车辆换道风险评估装置，包括：
[0108]
换道车辆确定模块，用于根据当前交通环境确定换道车辆；
[0109]
换道间隙分配模块，用于确定目标车道，并为换道车辆在目标车道上分配换道间隙；
[0110]
换道状态确定模块，用于根据换道间隙、最小安全距离、换道车辆的状态、换道间隙前后车的状态确定所述换道车辆的换道状态；所述换道车辆的换道状态为换道状态集中的其中一种换道状态；
[0111]
风险评估模块，用于根据换道车辆的换道状态以及换道状态与风险等级映射表对车辆换道风险进行评估。
[0112]
上述装置与方法具体实施方式大致相同，在此不再赘述。
[0113]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可
以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0114]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0115]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0116]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0117]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0118]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0119]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom,read-only memory)、随机存取存储器((ram,random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0120]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。