[发明专利]一种车道变更轨迹规划系统

权利要求书

1.一种车道变更轨迹规划系统，其特征在于：包括摄像头、雷达、通信系统、定位系统、IMU组件、里程计、HMI模块、电子控制系统及运动操作系统，所述的摄像头、雷达、通信系统、定位系统、IMU组件、里程计、HMI模块均分别设置于自车车体上，并通过有线通讯的方式实现与电子控制系统之间的数据传输；所述的摄像头至少包括五个摄像头，分别设在自车前后左右四个方位的中部以及前挡风玻璃靠上的位置；所述的雷达至少包括四个激光雷达和两个长距离毫米波雷达，所述的激光雷达分别设在自车左前角、左后角、右前角、右后角；所述的长距离毫米波雷达分别设在自车左右两侧的中部；通过摄像头及不同种类的雷达，实现对车辆周围环境的充分感知，进而实现车道变更环境模型的创建；所述的通信系统通过无线通讯的方式实现自车运动信息的实时传输，完成车-车交互与车-基础设施之间的信息交互；所述的定位系统使用RTK GPS定位系统，可提供精度为厘米级的绝对定位；所述IMU组件包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计、驾驶行为分析器，设置于靠近车辆质心的位置，分别用于测量自车的加速度、角速度及偏航角，驾驶行为分析器分析自车当前的运动状态是否满足期望值，判断是否需要改变自车当前的运动状态；所述里程计通过获取的轮速信号，完成对当前自车车速及总行驶里程的计算；所述HMI模块包括用户输入模块与信息展示模块，设置在车体内部，其中用户输入模块包括触摸屏输入模块、语音输入模块与物理按钮输入模块，将用户的行驶需求、娱乐需求等信息传递给电子控制系统；信息展示模块包括视觉显示模块与语音提示模块，其中视觉展示模块以字符的形式向乘员展示车辆当前的速度、剩余油量等状态信息，以视频的形式展示车辆当前的运行状态，语音提示模块将可能影响乘坐体验的信息反馈给乘员，如燃油箱剩余油量不足、车辆即将进行换道等；电子控制模块通过CAN总线与自车运动操作系统相连，分别输出对应的控制信号控制驱动执行模块、制动执行模块及转向执行模块完成相应的指令。

2.根据权利要求1所述的一种车道变更轨迹规划系统，其特征在于：所述的电子控制系统包括位姿信息模块、路径规划模块、电子地图模块和存储器，摄像头、雷达、通信系统分别与电子地图模块相连，摄像头、定位系统、IMU组件、里程计分别与位姿信息模块相连，电子地图模块与路径规划模块相连，路径规划模块和电子地图模块分别与存储器相连，路径规划模块分别与HMI模块和驱动执行模块、制动执行模块及转向执行模块相连；所述的电子地图模块中，包括总地图模块与子地图绘制模块，可获得更高精度的地图信息，为车辆的全局路径规划与车道变更/保持时的轨迹规划提供依据；所述的路径规划模块包括全局路径规划模块和局部路径规划模块，对每一时段的运动路径进行详细规划；所述的存储器用于存储数据。

3.根据权利要求2所述的一种车道变更轨迹规划系统，其特征在于：所述的子地图绘制模块包括建筑物绘制模块、道路信息绘制模块、高精度地图模块、环境物体绘制模块、交通指示信号绘制模块；所述的建筑物绘制模块完成对道路两旁建筑物的绘制；所述的道路信息绘制模块完成对当前道路状况的绘制，包括道路宽度、曲率、坡度、车道线数目等信息；所述的环境物体绘制模块完成对物体的建模，包括道路上的其他车辆、行人、障碍物等；所述的交通指示信号绘制模块完成对信号灯、标识牌、路标等交通指示物的绘制；所述的高精度地图模块获取上述四个模块传递的信息，建立当前路段的高精度地图。

4.根据权利要求2所述的一种车道变更轨迹规划系统，其特征在于：所述的局部路径规划模块包括自车运动分析模块、环境状况分析模块、未来运动决策模块、车道保持轨迹规划模块、车道变更轨迹规划模块、车辆运动规划模块，所述的自车运动分析模块根据全局路径规划模块传递的信息，判断自车是否由于行驶路线的需要而必须进行换道操作；所述环境状况分析模块根据子地图绘制模块传递的高精度地图信息及自车的运动信息，将拥有更高的运行车速及加速度的邻近车道暂定为目标车道；所述未来运动决策模块以最小安全距离为标准，判断自车是否满足车道变更的条件；所述的车道保持轨迹规划模块与车道变更轨迹规划模块根据不同的运动决策完成能够满足相应运动要求的轨迹规划；所述车辆运动规划模块根据获取的运动轨迹函数，获取每一时刻对应的纵向与横向的速度及加速度信息，通过CAN总线分别传递给驱动执行模块、制动执行模块与转向执行模块。