本發(fā)明屬于自動(dòng)駕駛技術(shù)，具體涉及一種單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

高速公路單車道自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的原理是依靠雷達(dá)和攝像頭對(duì)兩側(cè)的車道線、本車道前方目標(biāo)車等信息進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別的信息傳送給中央決策模塊，中央決策模塊根據(jù)對(duì)中原則，在兩條車道線的中間規(guī)劃出行車軌跡，車輛按照這條行車軌跡實(shí)現(xiàn)單車道自動(dòng)駕駛。即此時(shí)路徑規(guī)劃的原則僅僅根據(jù)本車道兩條車道線信息，而不會(huì)考慮相鄰車道(緊鄰本車道的左右一個(gè)車道，有可能只有左邊一個(gè)車道，或者只有右邊一個(gè)車道，或者左右兩個(gè)車道，以下簡稱相鄰車道)的車輛信息。

由于行車軌跡僅僅是根據(jù)本車道兩側(cè)車道線的中間線進(jìn)行規(guī)劃，當(dāng)相鄰車道的車輛距離本車道過近或者占?jí)罕拒嚨赖能嚨谰€的情況下(此時(shí)還不能被傳感器識(shí)別為本車道的目標(biāo))，如果還是以兩側(cè)車道線的中間線原則進(jìn)行路徑規(guī)劃，在超越相鄰車道車輛過程中，由于與相鄰車道車輛距離過近，會(huì)給駕駛員造成危險(xiǎn)的感覺，自動(dòng)駕駛功能的舒適性就會(huì)被降低，甚至由于不能留給駕駛員足夠的反應(yīng)時(shí)間而引發(fā)交通事故。

因此，有必要開發(fā)一種新的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法，能確保行車安全和提升舒適性。

本發(fā)明所述的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，包括攝像頭、毫米波雷達(dá)組、中央決策模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

所述毫米波雷達(dá)組用于探測本車相鄰車道內(nèi)是否存在有車輛；

所述攝像頭用于獲取本車車道線信息，并在毫米波雷達(dá)組探測到本車前方相鄰車道內(nèi)有車輛時(shí)，與毫米波雷達(dá)組所探測的信息相融合，識(shí)別出本車前方相鄰車道車輛的位置信息，該攝像頭通過CAN線與毫米波雷達(dá)組連接；

所述中央決策模塊根據(jù)本車車道線信息、本車前方相鄰車道車輛的位置信息規(guī)劃出行車軌跡，該中央決策模塊分別通過CAN線與攝像頭和毫米波雷達(dá)組連接；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)中央決策模塊所給出的行車軌跡進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車能安全超越相鄰車道的車輛，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過CAN線與中央決策模塊連接。

所述攝像頭安裝在車輛前側(cè)的中部；

所述毫米波雷達(dá)組至少包括分別安裝在車輛正前方、左前方、右前方、左后方以及右后方的五個(gè)毫米波雷達(dá)。

本發(fā)明所述的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃方法，采用本發(fā)明所述的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其方法包括以下步驟：

步驟一、本車處于自動(dòng)駕駛模式；

步驟二、系統(tǒng)控制本車根據(jù)車道對(duì)中原則在車道的正中央行駛；

步驟三、毫米波雷達(dá)和攝像頭實(shí)時(shí)判斷前方左右相鄰車道內(nèi)是否存在車輛；若前方左右相鄰車道均不存在車輛，則返回步驟二；若前方左相鄰車道和/或右相鄰車道存在車輛，則將所述車輛的位置信息發(fā)送給中央決策模塊，并進(jìn)入步驟四；

步驟四、中央決策模塊根據(jù)本車車道線信息、本車前方相鄰車道車輛的位置信息規(guī)劃出行車軌跡；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)該行車軌跡進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車能安全超越相鄰車道的車輛。

所述步驟四具體為：

步驟a、中央決策模塊判斷本車與前方相鄰車道內(nèi)最鄰近車輛在縱向上的時(shí)距是否小于n1秒，若否，則返回步驟二，若是，則進(jìn)入步驟b；

步驟b、中央決策模塊判斷前方左右相鄰車道內(nèi)是否均有車輛，且兩車輛與本車車道線的距離是否均小于M米，若否，則進(jìn)入步驟c，若是，則進(jìn)入步驟d；

步驟c、中央決策模塊判斷是否有單側(cè)前方相鄰車道內(nèi)的車輛與本車車道線的距離小于M米，若否，返回步驟二，若是，則本車在超越車輛時(shí)，本車向安全側(cè)車道線偏離△X的距離，即本車的行車軌跡與安全側(cè)車道線之間的距離為A/2減去△X，本車的行車軌跡與危險(xiǎn)側(cè)車道線之間的距離為A/2加上△X，其中，A為本車所在車道的寬度，△X為距離偏移量，直到本車超越所述車輛后且與所述車輛在縱向上的時(shí)距大于n2秒時(shí)，返回步驟二；

步驟d、本車在超越兩車輛時(shí)，系統(tǒng)控制本車在兩車輛的正中間行駛，直到本車超越兩車輛后且與后方相鄰車道內(nèi)最鄰近車輛之間在縱向上的時(shí)距大于n2秒時(shí)，返回步驟二。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明完全采用車輛本身已有的機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行器并且通過CAN總線進(jìn)行通信，本發(fā)明的新路徑規(guī)劃策略所需要的車輛位置信息也可以由現(xiàn)有的毫米波雷達(dá)和攝像頭發(fā)出，所以具備量產(chǎn)的可行性。根據(jù)本發(fā)明的新路徑規(guī)劃策略進(jìn)行路徑規(guī)劃，在開啟單車道自動(dòng)駕駛模式時(shí)，即使存在相鄰車道車輛過于靠近本車道，被控車輛也會(huì)主動(dòng)遠(yuǎn)離危險(xiǎn)側(cè)車道線，避免了給駕駛員帶來的驚慌和危險(xiǎn)感，同時(shí)，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)側(cè)車道線后，一旦遇到緊急情況，也給駕駛員足夠的反應(yīng)時(shí)間，在一定程度上避免車禍，提升了高速路自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是本發(fā)明在正常情況下行駛的超車路徑規(guī)劃示意圖；

圖3是本發(fā)明在右側(cè)車輛占道時(shí)的超車路徑規(guī)劃示意圖；

圖4是本發(fā)明在左側(cè)車輛占道時(shí)的超車路徑規(guī)劃示意圖；

圖5是本發(fā)明在兩側(cè)車輛同時(shí)占道時(shí)的超車路徑規(guī)劃示意圖；

圖6是本發(fā)明的邏輯流程圖；

其中：1、中央決策模塊，2、攝像頭，3、毫米波雷達(dá)，4、CAN線，5、EMS，6、ESP，7、EPS,8、本車，9、第一車輛，10、第二車輛，11、左車道線，12、右車道線，13、行車軌跡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，包括攝像頭2、毫米波雷達(dá)3、中央決策模塊1和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

所述毫米波雷達(dá)組包括分別安裝在車輛正前方、左前方、右前方、左后方以及右后方的五個(gè)毫米波雷達(dá)3；用于探測本車相鄰車道內(nèi)(包括車相鄰車道的前方及后方)是否存在有車輛，毫米波雷達(dá)3的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

所述攝像頭2安裝在車輛前側(cè)的中部；用于獲取本車車道線信息，并在毫米波雷達(dá)組探測到本車前方相鄰車道內(nèi)有車輛時(shí)，與毫米波雷達(dá)組所探測的信息相融合，識(shí)別出本車前方相鄰車道車輛的位置信息，該攝像頭2通過CAN線4與毫米波雷達(dá)組連接。

所述中央決策模塊1根據(jù)本車車道線信息、本車前方相鄰車道車輛的位置信息規(guī)劃出行車軌跡13，該中央決策模塊1分別通過CAN線4與攝像頭2和毫米波雷達(dá)3連接。

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)中央決策模塊1所給出的行車軌跡13進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車能安全超越相鄰車道的車輛，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過CAN線4與中央決策模塊1連接。本發(fā)明通過車輛CAN網(wǎng)絡(luò)提供整車信息和傳遞控制命令。

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括EPS7(電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))、EMS5(發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng))和ESP6(車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))。其中，EPS7執(zhí)行中央決策模塊1發(fā)出的轉(zhuǎn)向扭矩請求，并將方向盤測量的駕駛員手力矩實(shí)時(shí)反饋給中央決策模塊1。EMS5執(zhí)行中央決策模塊1給出的發(fā)動(dòng)機(jī)增扭、降扭指令。ESP6執(zhí)行中央決策模塊1的增壓、減壓指令，主動(dòng)進(jìn)行增壓、減壓操作對(duì)車速進(jìn)行自動(dòng)控制。

本發(fā)明所述的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃方法，采用本發(fā)明所述的單車道自動(dòng)駕駛超越相鄰車道車輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其方法包括以下步驟：

步驟一、本車處于自動(dòng)駕駛模式。

步驟二、系統(tǒng)控制本車根據(jù)車道對(duì)中原則在車道的正中央行駛。

步驟三、毫米波雷達(dá)3和攝像頭2實(shí)時(shí)判斷前方左右相鄰車道內(nèi)是否存在車輛；若前方左右相鄰車道均不存在車輛，則返回步驟二；若前方左相鄰車道和/或右相鄰車道存在車輛，則將所述車輛的位置信息發(fā)送給中央決策模塊1，并進(jìn)入步驟四。

步驟四、中央決策模塊1根據(jù)本車車道線信息、本車前方相鄰車道車輛的位置信息規(guī)劃出行車軌跡13；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)該行車軌跡13進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車能安全超越相鄰車道的車輛。

所述步驟四具體為：

步驟a、中央決策模塊1判斷本車與前方相鄰車道內(nèi)最鄰近車輛在縱向上的時(shí)距是否小于n1秒，若否，則返回步驟二，若是，則進(jìn)入步驟b。

步驟b、中央決策模塊1判斷前方左右相鄰車道內(nèi)是否均有車輛，且兩車輛與本車車道線的距離是否均小于M米，若否，則進(jìn)入步驟c，若是，則進(jìn)入步驟d。

步驟c、中央決策模塊1判斷是否有單側(cè)前方相鄰車道內(nèi)的車輛與本車車道線的距離小于M米，若否，返回步驟二，若是，則本車在超越車輛時(shí)，本車向安全側(cè)車道線偏離△X的距離，即本車的行車軌跡與安全側(cè)車道線之間的距離為A/2減去△X，本車的行車軌跡與危險(xiǎn)側(cè)車道線之間的距離為A/2加上△X，其中，A為本車所在車道的寬度，△X為距離偏移量，直到本車超越所述車輛后且與所述車輛在縱向上的時(shí)距大于n2秒時(shí)，返回步驟二。

步驟d、本車在超越兩車輛時(shí)，系統(tǒng)控制本車在兩車輛的正中間行駛，直到本車超越兩車輛后且與后方相鄰車道內(nèi)最鄰近車輛之間在縱向上的時(shí)距大于n2秒時(shí)，返回步驟二。

以下以實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的說明：

將位于相鄰左車道中的車輛定義為第一車輛9，將位于相鄰右車道中的車輛定義為第二車輛10，

如圖2所示，相鄰左車道中的第一車輛9離本車8所在車道的左車道線11的距離Y1＞M(M為標(biāo)定的值)，且相鄰右車道中的第二車輛10離本車8所在車道的右車道線12的距離Y2＞M，在超越第一車輛9和第二車輛10過程中采用傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃策略，即本車8的行車軌跡13為本車道的正中央，即行車軌跡13距離左車道線11的距離X1和行車軌跡13距離右車道線12的距離X2均為A/2。此時(shí)中央決策模塊1通過CAN線4向EPS7發(fā)送轉(zhuǎn)向扭矩請求，使本車8保持在車道的正中央行駛。

如圖3所示，如果相鄰右車道中的第二車輛10離本車所在車道的右車道線12的距離Y2＜M，且相鄰左車道中的第一車輛9離本車所在車道的左車道線11的距離Y1＞M，或者左側(cè)車道不存在車輛，則在超越第二車輛10的前n1秒和超越第二車輛10后n2秒內(nèi)采用修正的路徑規(guī)劃策略，即本車8向安全側(cè)車道線偏離△X的距離，即行車軌跡13距離右車道線12的距離X2＝A/2+△X，行車軌跡13距離左車道線11的距離為X1＝A/2-△X。此時(shí)中央決策模塊1通過CAN線4向EPS7發(fā)送轉(zhuǎn)向扭矩請求。

如圖4所示，如果相鄰左車道中的第一車輛9離本車所在車道的左車道線11的距離Y1＜M，且相鄰右車道中的第二車輛10離本車所在車道的右車道線12的距離Y2＞M，或者右側(cè)車道不存在車輛，則在超越第一車輛9前n1秒和超越第一車輛9后n2秒內(nèi)采用修正的路徑規(guī)劃策略，即本車8向安全側(cè)車道線偏離△X的距離，即行車軌跡13距離左車道線11的距離為X1＝X+△X，行車軌跡13距離右車道線12的距離X2＝X-△X。此時(shí)中央決策模塊1通過CAN線4向EPS7發(fā)送轉(zhuǎn)向扭矩請求。

如圖5所示，如果相鄰右車道中的第二車輛10離本車所在車道的右車道線12的距離Y2＜M，同時(shí)相鄰左車道中的第一車輛9離本車所在車道的左車道線11的距離Y1＜M。則在超越第二車輛10和第一車輛9的前n1秒和超越后n2秒內(nèi)采用修正的路徑規(guī)劃策略，即本車8保持在第二車輛10和第一車輛9的正中間行駛(即圖5中的Z1＝Z2)。此時(shí)中央決策模塊1通過CAN線4向EPS7發(fā)送轉(zhuǎn)向扭矩請求。