本發(fā)明涉及自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法、存儲介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前，全球無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢向好。依托先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、智能決策和智能控制技術(shù)，無人駕駛車輛在主動安全和智能決策方面逐步升級。其中軌跡規(guī)劃實現(xiàn)了無人駕駛車輛從狀態(tài)感知到智能控制的跨越。

2、軌跡規(guī)劃關(guān)注車輛狀態(tài)的實時轉(zhuǎn)化，同時考慮車輛動力學(xué)、障礙物約束以及駕駛操作的風(fēng)險評估。目前，針對自動駕駛車輛換道軌跡規(guī)劃，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了大量的研究，但更多的是在車輛行駛避障或上下匝道等強(qiáng)制換道的情景下建立的軌跡規(guī)劃方法。具體技術(shù)細(xì)節(jié)涉及到效用最大理論、風(fēng)險場理論、二次型規(guī)劃和機(jī)器學(xué)習(xí)等。其中基于規(guī)則的模型當(dāng)交通情景復(fù)雜時，設(shè)計駕駛情景的遷移條件也變得愈發(fā)困難，同時使得模型更加龐雜；而基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法只能保證統(tǒng)計學(xué)意義上的最優(yōu)性，內(nèi)在解釋性差且普適性不強(qiáng)。

3、事實上，當(dāng)自動駕駛車輛在結(jié)構(gòu)化的高速公路上行駛時，除強(qiáng)制換道外，自動駕駛車輛會通過變更車道來改善駕駛環(huán)境，在此決策過程中會進(jìn)行換道前后的收益對比，執(zhí)行使得自身收益最大化的決策。為此，我們通過改進(jìn)stackelberg博弈模型，輔以idm模型，提出一種結(jié)構(gòu)簡單且泛化能力強(qiáng)的自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有自動駕駛車輛換道過程中換道可行性判別準(zhǔn)確率低、換道必要性判別規(guī)則普適性差的問題，提出了一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法、存儲介質(zhì)及設(shè)備。

2、一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法具體過程為：

3、步驟一、獲取自動駕駛車輛sv自身運動信息和自動駕駛車輛sv幾何尺寸；

4、獲取自動駕駛車輛周邊車輛z的幾何尺寸和自動駕駛車輛周邊車輛z的運動狀態(tài)信息；

5、步驟二、基于步驟一的自動駕駛車輛自身運動信息和自動駕駛車輛周邊車輛的幾何尺寸和運動狀態(tài)信息，進(jìn)行自動駕駛車輛縱向位移量決策；

6、步驟三、建立博弈參與方的博弈規(guī)則，自動駕駛車輛為leader，需要率先做出決策，兩側(cè)車道后車為follower，follower依據(jù)leader的決策做出響應(yīng)；

7、基于follower依據(jù)leader的決策做出的響應(yīng)，根據(jù)逆向歸納法，推算自動駕駛車輛滿足約束條件的最優(yōu)決策，基于最優(yōu)決策確定自動駕駛車輛下一時刻的橫向位移量；

8、步驟四：根據(jù)橫向位移量和縱向位移量確定自動駕駛車輛下一時刻的軌跡序列點；

9、步驟五：設(shè)置換道總時長為l秒，重復(fù)執(zhí)行步驟一至步驟四l/δt次，獲得對應(yīng)的自動駕駛車輛總收益utotal，選取自動駕駛車輛總收益utotal最大值對應(yīng)的車道為目標(biāo)車道，每次自動駕駛車輛執(zhí)行最優(yōu)決策，實現(xiàn)自動駕駛車輛最終的換道軌跡。

10、一種計算機(jī)存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中存儲有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法。

11、一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法。

12、本發(fā)明的有益效果為：

13、本發(fā)明提出了一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，本發(fā)明將經(jīng)濟(jì)學(xué)中的stackelberg博弈模型進(jìn)行改進(jìn)，利用自動駕駛車輛先進(jìn)的傳感器技術(shù)感知周圍車輛狀態(tài)信息，同時考慮了周圍車輛對自動駕駛車輛決策的潛在反應(yīng)，使得自動駕駛車輛能夠及時調(diào)整駕駛策略，確定變換車道的最佳時機(jī)，輸出兼顧安全與高效的橫向位移量，同時利用idm模型為自動駕駛車輛進(jìn)行縱向位移規(guī)劃，最終實現(xiàn)自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃，提高了現(xiàn)有自動駕駛車輛換道過程中換道可行性判別準(zhǔn)確率，增強(qiáng)了現(xiàn)有自動駕駛車輛換道過程中換道必要性判別規(guī)則普適性，為將來自動駕駛車輛軌跡規(guī)劃開辟了新的道路。

技術(shù)特征：

1.一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟一中獲取自動駕駛車輛sv自身運動信息和自動駕駛車輛sv幾何尺寸；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟二中基于步驟一的自動駕駛車輛自身運動信息和自動駕駛車輛周邊車輛的幾何尺寸和運動狀態(tài)信息，進(jìn)行自動駕駛車輛縱向位移量決策；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟三中建立博弈參與方的博弈規(guī)則，自動駕駛車輛為leader，需要率先做出決策，兩側(cè)車道后車為follower，follower依據(jù)leader的決策做出響應(yīng)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟三二中建立博弈參與方的策略空間；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟三三中建立自動駕駛車輛不同決策下保證安全駕駛的約束條件；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟三四中基于步驟三一、步驟三二和步驟三三建立自動駕駛車輛收益函數(shù)；具體過程為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟三五中基于自動駕駛車輛收益函數(shù)，根據(jù)逆向歸納法，推算自動駕駛車輛滿足約束條件的最優(yōu)決策基于最優(yōu)決策確定自動駕駛車輛下一時刻的橫向位移量δx；

9.一種計算機(jī)存儲介質(zhì)，其特征在于：所述存儲介質(zhì)中存儲有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)1至8任意一項所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法。

10.一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8任意一項所述的一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法。

技術(shù)總結(jié)
一種自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法、存儲介質(zhì)及設(shè)備，本發(fā)明涉及自動駕駛車輛換道過程中的軌跡規(guī)劃方法、存儲介質(zhì)及設(shè)備。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有自動駕駛車輛換道過程中換道可行性判別準(zhǔn)確率低、換道必要性判別規(guī)則普適性差的問題。過程為：進(jìn)行自動駕駛車輛縱向位移量決策；建立博弈參與方的博弈規(guī)則，根據(jù)逆向歸納法，推算自動駕駛車輛滿足約束條件的最優(yōu)決策，確定自動駕駛車輛下一時刻的橫向位移量；確定自動駕駛車輛下一時刻的軌跡序列點；設(shè)置換道總時長，獲得自動駕駛車輛總收益，選取總收益最大值對應(yīng)的車道為目標(biāo)車道，每次自動駕駛車輛執(zhí)行最優(yōu)決策，實現(xiàn)自動駕駛車輛最終的換道軌跡。本發(fā)明用于軌跡規(guī)劃領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：陶鵬飛,雷文淵,張傳超,任星昊,劉雨竹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10