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

背景技術(shù)：

高速公路單車(chē)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(chē)道線、本車(chē)道前方目標(biāo)車(chē)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(chē)道線的中間規(guī)劃出行車(chē)軌跡，車(chē)輛按照這條行車(chē)軌跡實(shí)現(xiàn)單車(chē)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(chē)道兩條車(chē)道線信息，而不會(huì)考慮相鄰車(chē)道(緊鄰本車(chē)道的左右一個(gè)車(chē)道，有可能只有左邊一個(gè)車(chē)道，或者只有右邊一個(gè)車(chē)道，或者左右兩個(gè)車(chē)道，以下簡(jiǎn)稱(chēng)相鄰車(chē)道)的車(chē)輛信息。

由于行車(chē)軌跡僅僅是根據(jù)本車(chē)道兩側(cè)車(chē)道線的中間線進(jìn)行規(guī)劃，當(dāng)相鄰車(chē)道的車(chē)輛距離本車(chē)道過(guò)近或者占?jí)罕拒?chē)道的車(chē)道線的情況下(此時(shí)還不能被傳感器識(shí)別為本車(chē)道的目標(biāo))，如果還是以?xún)蓚?cè)車(chē)道線的中間線原則進(jìn)行路徑規(guī)劃，在超越相鄰車(chē)道車(chē)輛過(guò)程中，由于與相鄰車(chē)道車(chē)輛距離過(guò)近，會(huì)給駕駛員造成危險(xiǎn)的感覺(jué)，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(kāi)發(fā)一種新的單車(chē)道自動(dòng)駕駛超越相鄰車(chē)道車(chē)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(chē)道自動(dòng)駕駛超越相鄰車(chē)道車(chē)輛的路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法，能確保行車(chē)安全和提升舒適性。

本發(fā)明所述的單車(chē)道自動(dòng)駕駛超越相鄰車(chē)道車(chē)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(cè)本車(chē)相鄰車(chē)道內(nèi)是否存在有車(chē)輛；

所述攝像頭用于獲取本車(chē)車(chē)道線信息，并在毫米波雷達(dá)組探測(cè)到本車(chē)前方相鄰車(chē)道內(nèi)有車(chē)輛時(shí)，與毫米波雷達(dá)組所探測(cè)的信息相融合，識(shí)別出本車(chē)前方相鄰車(chē)道車(chē)輛的位置信息，該攝像頭通過(guò)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(chē)車(chē)道線信息、本車(chē)前方相鄰車(chē)道車(chē)輛的位置信息規(guī)劃出行車(chē)軌跡，該中央決策模塊分別通過(guò)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(chē)軌跡進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車(chē)能安全超越相鄰車(chē)道的車(chē)輛，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)CAN線與中央決策模塊連接。

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

步驟一、本車(chē)處于自動(dòng)駕駛模式；

步驟二、系統(tǒng)控制本車(chē)根據(jù)車(chē)道對(duì)中原則在車(chē)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(chē)道內(nèi)是否存在車(chē)輛；若前方左右相鄰車(chē)道均不存在車(chē)輛，則返回步驟二；若前方左相鄰車(chē)道和/或右相鄰車(chē)道存在車(chē)輛，則將所述車(chē)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(chē)車(chē)道線信息、本車(chē)前方相鄰車(chē)道車(chē)輛的位置信息規(guī)劃出行車(chē)軌跡；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)該行車(chē)軌跡進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車(chē)能安全超越相鄰車(chē)道的車(chē)輛。

所述步驟四具體為：

步驟a、中央決策模塊判斷本車(chē)與前方相鄰車(chē)道內(nèi)最鄰近車(chē)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(chē)道內(nèi)是否均有車(chē)輛，且兩車(chē)輛與本車(chē)車(chē)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(chē)道內(nèi)的車(chē)輛與本車(chē)車(chē)道線的距離小于M米，若否，返回步驟二，若是，則本車(chē)在超越車(chē)輛時(shí)，本車(chē)向安全側(cè)車(chē)道線偏離△X的距離，即本車(chē)的行車(chē)軌跡與安全側(cè)車(chē)道線之間的距離為A/2減去△X，本車(chē)的行車(chē)軌跡與危險(xiǎn)側(cè)車(chē)道線之間的距離為A/2加上△X，其中，A為本車(chē)所在車(chē)道的寬度，△X為距離偏移量，直到本車(chē)超越所述車(chē)輛后且與所述車(chē)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(chē)在超越兩車(chē)輛時(shí)，系統(tǒng)控制本車(chē)在兩車(chē)輛的正中間行駛，直到本車(chē)超越兩車(chē)輛后且與后方相鄰車(chē)道內(nèi)最鄰近車(chē)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(chē)輛本身已有的機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行器并且通過(guò)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(chē)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(kāi)啟單車(chē)道自動(dòng)駕駛模式時(shí)，即使存在相鄰車(chē)道車(chē)輛過(guò)于靠近本車(chē)道，被控車(chē)輛也會(huì)主動(dòng)遠(yuǎn)離危險(xiǎn)側(cè)車(chē)道線，避免了給駕駛員帶來(lái)的驚慌和危險(xiǎn)感，同時(shí)，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)側(cè)車(chē)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(chē)禍，提升了高速路自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性。

附圖說(shuō)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(chē)路徑規(guī)劃示意圖；

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

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

圖5是本發(fā)明在兩側(cè)車(chē)輛同時(shí)占道時(shí)的超車(chē)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(chē)，9、第一車(chē)輛，10、第二車(chē)輛，11、左車(chē)道線，12、右車(chē)道線，13、行車(chē)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(shuō)明。

如圖1所示的單車(chē)道自動(dòng)駕駛超越相鄰車(chē)道車(chē)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(chē)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(cè)本車(chē)相鄰車(chē)道內(nèi)(包括車(chē)相鄰車(chē)道的前方及后方)是否存在有車(chē)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(chē)輛前側(cè)的中部；用于獲取本車(chē)車(chē)道線信息，并在毫米波雷達(dá)組探測(cè)到本車(chē)前方相鄰車(chē)道內(nèi)有車(chē)輛時(shí)，與毫米波雷達(dá)組所探測(cè)的信息相融合，識(shí)別出本車(chē)前方相鄰車(chē)道車(chē)輛的位置信息，該攝像頭2通過(guò)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(chē)車(chē)道線信息、本車(chē)前方相鄰車(chē)道車(chē)輛的位置信息規(guī)劃出行車(chē)軌跡13，該中央決策模塊1分別通過(guò)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(chē)軌跡13進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車(chē)能安全超越相鄰車(chē)道的車(chē)輛，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)CAN線4與中央決策模塊1連接。本發(fā)明通過(guò)車(chē)輛CAN網(wǎng)絡(luò)提供整車(chē)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(chē)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(qǐng)求，并將方向盤(pán)測(cè)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(chē)速進(jìn)行自動(dòng)控制。

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

步驟一、本車(chē)處于自動(dòng)駕駛模式。

步驟二、系統(tǒng)控制本車(chē)根據(jù)車(chē)道對(duì)中原則在車(chē)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(chē)道內(nèi)是否存在車(chē)輛；若前方左右相鄰車(chē)道均不存在車(chē)輛，則返回步驟二；若前方左相鄰車(chē)道和/或右相鄰車(chē)道存在車(chē)輛，則將所述車(chē)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(chē)車(chē)道線信息、本車(chē)前方相鄰車(chē)道車(chē)輛的位置信息規(guī)劃出行車(chē)軌跡13；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)該行車(chē)軌跡13進(jìn)行自動(dòng)駕駛，以使本車(chē)能安全超越相鄰車(chē)道的車(chē)輛。

所述步驟四具體為：

步驟a、中央決策模塊1判斷本車(chē)與前方相鄰車(chē)道內(nèi)最鄰近車(chē)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(chē)道內(nèi)是否均有車(chē)輛，且兩車(chē)輛與本車(chē)車(chē)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(chē)道內(nèi)的車(chē)輛與本車(chē)車(chē)道線的距離小于M米，若否，返回步驟二，若是，則本車(chē)在超越車(chē)輛時(shí)，本車(chē)向安全側(cè)車(chē)道線偏離△X的距離，即本車(chē)的行車(chē)軌跡與安全側(cè)車(chē)道線之間的距離為A/2減去△X，本車(chē)的行車(chē)軌跡與危險(xiǎn)側(cè)車(chē)道線之間的距離為A/2加上△X，其中，A為本車(chē)所在車(chē)道的寬度，△X為距離偏移量，直到本車(chē)超越所述車(chē)輛后且與所述車(chē)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(chē)在超越兩車(chē)輛時(shí)，系統(tǒng)控制本車(chē)在兩車(chē)輛的正中間行駛，直到本車(chē)超越兩車(chē)輛后且與后方相鄰車(chē)道內(nèi)最鄰近車(chē)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(shuō)明：

將位于相鄰左車(chē)道中的車(chē)輛定義為第一車(chē)輛9，將位于相鄰右車(chē)道中的車(chē)輛定義為第二車(chē)輛10，

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

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

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

如圖5所示，如果相鄰右車(chē)道中的第二車(chē)輛10離本車(chē)所在車(chē)道的右車(chē)道線12的距離Y2＜M，同時(shí)相鄰左車(chē)道中的第一車(chē)輛9離本車(chē)所在車(chē)道的左車(chē)道線11的距離Y1＜M。則在超越第二車(chē)輛10和第一車(chē)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(chē)8保持在第二車(chē)輛10和第一車(chē)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(guò)CAN線4向EPS7發(fā)送轉(zhuǎn)向扭矩請(qǐng)求。