[发明专利]基于自然驾驶人特性的车辆高速公路换道轨迹规划方法

说明书

本发明涉及一种基于自然驾驶人特性的车辆高速公路换道轨迹规划方法，包括：获取基于自然驾驶人的车辆高速公路历史行驶轨迹信息；提取车辆换道轨迹片段信息；对车辆换道轨迹片段进行分类；对每一类中换道轨迹片段历经时间进行统计分析，得到期望换道时间；将每一类中的换道轨迹片段进行时间尺度上的放缩；利用二维高斯函数最大似然估计对相同时刻的不同横、纵向位置进行统计分析，得到期望横、纵向位置，由此获取该纵向车速分类下的示教换道轨迹；对换道示教轨迹进行学习，获得轨迹基元库；利用最优轨迹基元生成基于自然驾驶人特性的换道轨迹。与现有技术相比，本发明具有计算效率高、泛化能力强、驾乘舒适性好等优点。

技术领域

本发明涉及自动驾驶车辆轨迹规划技术领域，尤其是涉及一种基于自然驾驶人特性的车辆高速公路换道轨迹规划方法。

背景技术

轨迹规划技术承接自动驾驶决策和运动控制技术，其轨迹规划结果直接关乎到行车安全性、舒适性，是车辆实现自动驾驶的关键技术之一，也是自动驾驶研究的热点与难点。目前常用轨迹规划方法大致可以分为人工势场法、图搜索法、随机采样法、参数曲线法及数值优化法等。

中国专利CN112414419A公开了一种车辆变道路径规划方法及相关装置，该方法根据变道起点及变道终点信息，利用元羊角螺旋线规划出换道路径；中国专利CN110244713A公开了一种基于人工势场法的智能车辆换道轨迹规划系统及方法，其借鉴人工势场法中的障碍物斥力场模型，考虑最大横向安全加速度和道路曲率的约束，规划出换道路径。但上述轨迹规划方法多从环境约束、车辆动力学约束等方面进行考虑，很少考虑到自然驾驶人特性；随着自动驾驶等级的不断提高，仅考虑效率、安全性的轨迹规划技术已不能满足驾乘人员的需求。

高速公路换道场景是最常见的驾驶场景之一，若自动驾驶车辆换道轨迹规划不能充分考虑自然驾驶人的特性，势必会影响驾乘人员的舒适度，并造成其对自动驾驶系统的接受度降低，心理恐慌感增加。因此，如何从基于自然驾驶人的车辆高速公路历史行驶轨迹信息提取出有用信息，并规划出符合自然驾驶人特性的高速公路换道轨迹还亟待研究。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算效率高、泛化能力强、驾乘舒适性好的基于自然驾驶人特性的车辆高速公路换道轨迹规划方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于自然驾驶人特性的车辆高速公路换道轨迹规划方法，所述的换道轨迹规划方法包括：

步骤1：获取基于自然驾驶人的车辆高速公路历史行驶轨迹信息；

步骤2：基于车辆航向角信息对车辆历史行驶轨迹进行分割，提取车辆换道轨迹片段信息；

步骤3：依据获取的车辆换道轨迹片段起始时刻纵向速度对车辆换道轨迹片段进行分类；

步骤4：对步骤3中每一类中换道轨迹片段历经时间利用一维高斯函数最大似然估计进行统计分析，得到其统计意义上的期望换道时间；

步骤5：将每一类中的换道轨迹片段依据步骤4得到的相应期望换道时间进行时间尺度上的放缩；

步骤6：利用二维高斯函数最大似然估计对相同时刻的不同横、纵向位置进行统计分析，得到统计意义上的期望横、纵向位置，由此获取该纵向车速分类下的示教换道轨迹；

步骤7：利用改进的轨迹基元算法对步骤6获取的换道示教轨迹进行学习，获得轨迹基元库；

步骤8：根据车辆纵向行驶速度，匹配最优轨迹基元，并根据目标位置利用最优轨迹基元生成基于自然驾驶人特性的换道轨迹。

优选地，所述步骤1中的历史行驶轨迹信息包括车辆横向位置、纵向位置、速度、加速度和时间戳。

优选地，所述的步骤2具体为：