[发明专利]自动驾驶车辆的换道控制方法和装置

权利要求书

1.一种自动驾驶车辆的换道控制方法，其特征在于，包括：

当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域；

根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹；

判断调整后的所述引导轨迹是否位于所述可行驶区域内；

如果是，根据调整后的所述引导轨迹上的路径点，采用梯度下降法确定方向盘转角；

根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动；

其中，采用梯度下降法确定方向盘转角的步骤，包括：

根据调整后的所述引导轨迹上的各个路径点和车辆的当前航向角确定航向偏差角Δθ；

计算对应于第i个路径点的方向盘的目标转角

其中，k为预设的比例系数，wi为所述引导轨迹上的第i个路径点与车辆之间的横向距离，hi为所述引导轨迹上的第i个路径点与车辆之间的纵向距离，Δθ_i为所述引导轨迹上的第i个路径点的航向偏差角；

采用梯度比例下降函数f(x_i)＝-0.1x_i-1²+26x_i-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定可行驶区域的步骤，包括：

根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，将极坐标系下的栅格区分为障碍物栅格和无障碍物栅格；

将连续的无障碍物栅格组成的可行驶扇区作为初步可行驶区域；

从所述初步可行驶区域中选取可行使区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将连续的无障碍物栅格组成的可行驶扇区作为初步可行驶区域的步骤，包括：

组合连续的无障碍物栅格，得到至少一个可行驶扇区；

从所述可行驶扇区中随机选取一个可行驶扇区，作为初步可行驶区域；或者，从所述可行驶扇区中选取最大的可行驶扇区，作为初步可行驶区域。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述初步可行驶区域中选取可行使区域的步骤，包括：

确定车辆所处的当前路段为结构化道路或非结构化道路；

如果是结构化道路，从位于车辆左前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域；

如果是非结构化道路，从位于车辆左前方或右前方的初步可行驶区域中选取可行驶区域。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定可行驶区域的步骤之后，所述方法还包括：

判断所述可行驶区域是否满足车辆通过条件；

如果是，执行所述根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹的步骤；

如果否，控制所述车辆停车。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆通过条件，包括：所述可行驶区域中的可行驶扇区对应的圆心角大于设定的角度阈值；或者，对于可行驶区域中的可行驶扇区，按照设定的栅格宽度计算得到的可行驶扇区的宽度大于设定的宽度阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当车辆完成从存在障碍物的第一车道向属于可行驶区域的第二车道换道的过程后，保持车辆在第二车道上行驶；

根据传感器探测到的障碍物纵向长度，确定车辆需在第二车道上行驶的最短距离；

当车辆在第二车道上行驶的距离超过所述最短距离时，判断车辆前方路况是否满足并道条件；

如果是，控制车辆向所述第一车道并道。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在车辆行驶过程中，根据车辆的行进状态调节车速。

9.一种自动驾驶车辆的换道控制装置，其特征在于，包括：

可行驶区域标定模块，用于当监测到车辆行进前方出现障碍物时，根据所述障碍物与车辆之间的距离和当前路况，确定可行驶区域；

引导轨迹调整模块，用于根据所述车辆的横向车宽和所述障碍物与车辆之间的距离，调整所述车辆的引导轨迹；

转角计算模块，用于判断调整后的所述引导轨迹是否位于所述可行驶区域内；如果是，根据调整后的所述引导轨迹上的路径点，采用梯度下降法确定方向盘转角；

信号输出模块，用于根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动；

其中，采用梯度下降法确定方向盘转角的步骤，包括：

根据调整后的所述引导轨迹上的各个路径点和车辆的当前航向角确定航向偏差角Δθ；

计算对应于第i个路径点的方向盘的目标转角其中，k为预设的比例系数，wi为所述引导轨迹上的第i个路径点与车辆之间的横向距离，hi为所述引导轨迹上的第i个路径点与车辆之间的纵向距离，Δθ_i为所述引导轨迹上的第i个路径点的航向偏差角；

采用梯度比例下降函数f(x_i)＝-0.1x_i-1²+26x_i-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。