[发明专利]一种基于逻辑规则的换道决策系统及方法

权利要求书

1.一种基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，包括：车道条件判断模块、换道需求判断模块、换道安全判断模块、换道决策模块和传感器信息预处理模块；

所述车道条件判断模块，用于判断车道条件；

所述换道需求判断模块，用于判断换道需求；

所述换道安全判断模块，用于判断换道安全；

所述换道决策模块，用于对车道条件、换道需求和换道安全的判断结果进行综合决策。

2.根据权利要求1所述的基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，所述车道条件判断模块基于分析车道线标志传感器数据判断车道条件，包括：Matlab Function模块根据分析车辆左右车道的车道线有效性和车道线的车道ID输出相应的左/右换道标志位。

3.根据权利要求1所述的基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，所述换道需求判断模块接收由传感器信息预处理模块筛选的当前车道车辆信息：相对距离与相对速度，驾驶员的换道需求受以下因素的影响：

驾驶员的期望速度，通过车速不满度与车速不满累积度量化驾驶员驾驶车辆行驶时的换道意图；

与前方车辆存在碰撞的可能，通过TTC碰撞时间衡量换道意图的产生；

将最终计算的车速不满累积度和TTC碰撞时间输入Matlab Function模块，当车速不满累积度和TTC碰撞时间中有一个数值处于阈值区间内，判断换道需求产生，MatlabFunction模块输出相应的换道需求标志位。

4.根据权利要求3所述的基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，所述车速不满度的计算公式为：

其中，K为一段时间内的车速不满度，e为增益系数，u_exp为当前车辆速度，u_pre为车辆期望速度，Δu为车速误差上限，Δu为采样时间间隔；

车速不满累积度的计算公式为：

其中，K(n)为第n个采样时间间隔后的车速不满累积度；

当车速不满累积度超过一定阈值Km，即：K(n)≥Km，换道意图产生；

TTC碰撞时间的计算公式为：

其中，S为前方障碍物相对车辆的距离，Δu为前方障碍物相对车辆的速度；

当TTC处于一定范围内，即：TTC₁≤TTC≤TTC₂，换道意图产生。

5.根据权利要求1所述的基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，所述换道安全判断模块接收由传感器信息预处理模块筛选的目标车道车辆信息：前置雷达传感器探测到的前方车辆相对距离和前方车辆相对速度，后置雷达传感器探测到的后方车辆相对距离和后方车辆相对速度；所述换道安全判断模块在换道的目标车道规划出一块换道安全区域，以判断车辆换道的安全性，安全区域的表达通过前方车辆安全距离和后方车辆安全距离体现，Matlab Function模块分别对前方和后方进行安全区域预测，并输出相应的安全标志位。

6.根据权利要求5所述的基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，所述前方车辆安全距离的计算公式为：

后方车辆安全距离的计算公式为：

其中，l_F表示试验车辆与前方车辆的纵向距离，l_R表示试验车辆与后方车辆的纵向距离，L表示试验车辆长度，D表示换道安全距离阈值，u_pre表示试验车辆的纵向速度，u_F表示前方车辆的纵向速度，u_R表示后方车辆的纵向速度。

7.根据权利要求1所述的基于逻辑规则的换道决策系统，其特征在于，所述换道决策模块判断是否进行制动的输入包括车道条件判断模块输出的左/右换道标志位、换道需求判断模块输出的换道需求标志位、换道安全判断模块输出的换道安全标志位以及TTC碰撞时间，换道决策模块根据换道规则，经过状态机的层间状态转移，输出相应的跟驰、换道和制动指令。

8.一种根据权利要求1-7任一所述的基于逻辑规则的换道决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据传感器数据判断车道条件；

根据传感器数据判断判断换道需求；

根据传感器数据判断换道安全；

对车道条件、换道需求和换道安全的判断结果进行综合决策；

在Prescan构建三种换道关键场景，并在Matlab/Simulink中建立换道决策模型，对各个场景换道决策结果进行分析，验证车道条件判断模块、换道需求判断模块、换道安全判断模块和换道决策模块的可行性和可靠性，完成自动驾驶车辆换道决策过程。