[发明专利]一种半结构化环境中智能车辆自主换道超车运动规划方法

说明书

本发明公开了一种半结构化环境中智能车辆自主换道超车运动规划方法，包括以下步骤：步骤一，确定车辆所处的当前行驶状态；步骤二，采用基于GPS与车道线融合的换道路径规划方法规划超车换道轨迹向左换道；步骤三，确定超车换道预瞄点坐标，更新超车换道轨迹；步骤四，向左换道结束后，依据设定超车速度和时间进行超车；步骤五，按照步骤二所述方法向右回道；步骤六，确定超车回道预瞄点坐标，更新超车回道轨迹；步骤七，向右回道结束后，按照设定的直行速度开始直行。采用基于GPS与车道线融合的变道路径规划方法，具有较好的容错能力和鲁棒性，在变道过程中动态更新变道点，使车辆能够更好的避开动静态障碍物，顺利驶入相邻车道。

技术领域

本发明属于智能驾驶及其控制技术领域，特别涉及一种半结构化环境中智能车辆自主换道超车运动规划方法。

背景技术

超车换道行为在日常车辆驾驶过程中频繁发生，驾驶员为驶达目的地经常使用该驾驶技能，同时它也成为日常交通中非常危险的行为策略。驾驶员需掌握熟练的技术和技巧，并遵守交通法规，防止意外和事故发生。随行车速度的提高，超车时换道碰撞有明显的上升趋势。超车引发的事故不算多，由换道碰撞引起的死亡率不高，约占交通事故死亡人数的0.5％，但后果都较严重，而且造成严重的交通延时，大大降低了公路的运输效能。因此研究更加安全的智能车辆换道超车方法在我国具有很大的现实意义。借助一系列智能感知等手段，自动驾驶的智能型汽车可大大提升车辆的主动安全性能，纠正驾驶员错误的驾驶行为，在未来智能化交通发展的前景下，智能型汽车将最终彻底消灭交通事故

真实交通环境中驾驶员需要的超车换道信息90％来源与视觉，所以当前智能车辆超车换道实验信息来源于毫米波雷达、激光雷达、相机和GPS等高精度传感器。近几十年来，国内外关于超车换道问题的相关研究主要分为两类：即基于理论模型仿真分析和超车换道控制研究。模型仿真分析是尝试通过模型建立、分析和仿真找出最优的安全超车轨迹；而超车换道控制研究则基于实验方法研究找出适合智能车的最优控制算法。

在智能驾驶及其决策与规划领域，对超车换道的实现提出了较高的要求。特别是在城郊这种半结构化道路中，车道线时有时无，给智能车辆超车换道增加了难度。为此，需研究一种在城郊道路中基于信息融合的智能车超车换道规划方法，使得该方法能够合理的切换跟踪GPS点和车道线信息，实施更新换道点或回道点来更好地躲避动静态障碍物，更加安全的完成行驶任务。

发明内容

本发明提出了一种半结构化环境中智能车辆自主换道超车运动规划方法，其目的在于，为了解决现有理论和设计上存在超车换道、车辆回道不流畅的不足，通过采用跟踪GPS与车道线融合的超车换道、车辆回道路径规划方法，提高了智能车辆换道和回道的容错性和鲁棒性；在换道和回道过程中实时更新变道点，使车辆可以更好地避开动态、静态障碍物，顺利得到达目标车道。

一种半结构化环境中智能车辆自主换道超车运动规划方法，包括以下步骤：

步骤一，建立车辆导航坐标系，根据上一时刻车辆行驶状态，并结合当前车道上的前方障碍物情况，确定车辆所处的当前行驶状态；

所述车辆行驶状态包括：直行、换道、超车或回道；

步骤二，检测当前道路环境，若符合向左换道条件，实施向左换道，确定换道速度，并采用基于GPS与车道线融合的换道路径规划方法规划超车换道轨迹；

步骤三，基于实时车速获取超车换道最优预瞄距离，从而确定超车换道预瞄点坐标，基于超车换道预瞄点坐标采用考虑车辆运动学方程的三次多项式方法实时计算并更新超车换道轨迹；

步骤四，向左换道结束后，依据设定超车速度和时间进行超车；

步骤五，超车结束后检测当前车道情况，若符合向右回道条件，实施向右回道，确定回道速度，并采用基于GPS与车道线融合的换道路径规划方法规划超车回道轨迹；