[发明专利]车辆自动变道横向路径规划方法、系统、车辆及存储介质

权利要求书

1.一种车辆自动变道横向路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)信息处理：

获取决策系统输出的自动变道指令信息，判断是否开始变道，若是，则获取感知系统实时输出的本车车道中心线、目标车道中心线、本车速度V，否则结束流程；

(2)自动变道参数计算：

在自动变道的开始时刻，根据目标车道中心线和本车车道中心线计算出两条中心线的相对横向距离TargetA0，并结合与变道过程快慢的标定量rate，计算用于自动变道横向规划的时间参数T；

(3)自动变道规划五次曲线：

在自动变道过程中的每一时刻，根据目标车道中心线和本车车道中心线的相对横向距离TargetA0和用于自动变道横向规划的时间参数T，计算出五次曲线方程的参数N₀,N₁,N₂,N₃,N₄,N₅；并计算出在t时刻的期望横向距离S_target，期望横向速度V_target，期望横向加速度A_target；

(4)自动变道的横向控制指令生成：

利用期望横向距离S_target、横向速度V_target和横向加速度A_target，计算出t时刻的变道轨迹三次曲线方程参数A0_lc，A1_lc，A2_lc，A3_lc，并结合本车车道中心线的三次曲线方程参数A0_lk，A1_lk，A2_lk，A3_lk，计算出用于横向控制的轨迹三次曲线方程参数A0，A1，A2，A3并输出到横向控制器，用于对自动变道进行横向控制；

(5)自动变道完成的判定计算：

当同时满足以下两个条件，则认为完成了自动变道：

(a)换道所经过的时间大于自动变道横向规划的时间参数T；

(b)用于横向控制的轨迹三次曲线方程参数A0小于阈值A0_Comp，且持续时间小于阈值T_Comp；

完成自动变道后，停止计算自动变道的规划五次曲线和横向控制指令，否则返回步骤(3)；

所述步骤(1)中，本车车道中心线，以三次曲线拟合表示，得到y_lk＝A0_lk+A1_lkx+A2_lkx²+A3_lkx³，其中y_lk为横向距离，x为纵向距离，A0_lk、A1_lk、A2_lk、A3_lk为本车车道中心线的三次曲线方程参数；

目标车道中心线，以三次曲线拟合表示，得到y_lt＝A0_lt+A1_ltx+A2_ltx²+A3_ltx³，其中y_lt为横向距离，x为纵向距离，A0_lt、A1_lt、A2_lt、A3_lt为目标车道中心线的三次曲线方程参数；

所述步骤(2)中，自动变道横向规划的时间参数T的计算公式为：

目标车道中心线和本车车道中心线的相对横向距离TargetA0的计算公式为：

TargetA0＝A0_lt-A0_lk；

所述步骤(3)中，五次曲线方程的参数N₀,N₁,N₂，N₃，N₄，N₅的计算方法为：

构造一个矩阵

构造一个矩阵

其中：V_i为换道开始时的横向速度，a_i为换道开始时的横向加速度，V_f为换道结束时的横向速度，a_f为换道结束时的横向加速度；

求解矩阵方程得到c(1)，c(2),c(3)，最后得到五次曲线方程的参数

所述步骤(3)中，

期望横向距离S_target＝N₀+N₁t+N₂t²+N₃t³+N₄t⁴+N₅t⁵；

期望横向速度V_target＝N₁+2N₂t+3N₃t²+4N₄t³+5N₅t⁴；

期望横向加速度A_target＝2N₂+6N₃t+12N₄t²+20N₅t³；

所述步骤(4)中，A0_lc＝S_target；A1_lc＝V_target/V；A2_lc＝A_target/(2*V²)；A3_lc＝0；

所述步骤(4)中，[A0,A1,A2,A3]＝[A0_lc+A0_lk,A1_lc+A1_lk,A2_lc+A2_lk,A3_lc+A3_lk]。