CN109941275B - 车道变换方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车道变换方法、装置、电子设备及存储介质，其中，该方法包括：根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置；根据预期终点位置、待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。通过采用预先建立的安全临界区域预估模型，确定待变道车辆安全行驶区域，规划最优的变道轨迹，以保证待变道车辆安全地、平稳地实现变道过程。
Description
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及一种车道变换方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
对于自动驾驶车辆来说，在行进过程中完成车道变换，是一个非常复杂的驾驶操纵过程，具体地，在执行车道变换的过程中，需要考虑周边车辆的行驶意图并根据周边车辆的驾驶行为实时地对车辆自身的驾驶行为进行调整。尤其是在密集的交通中，选择合适的时机汇入到相邻车道的可行空间区，安全平稳地完成车道变换的难度更大。
现有技术中，依据期望车道的可行距离来选择变道时机和优化变道轨迹的方法或者倾向于谨慎原则，或者倾向于激进原则，当倾向于谨慎原则时，在车流密集的场景下很难开始或完成必要的变道行为；当倾向于激进原则时，可能导致自动驾驶车辆与周围障碍车辆发生碰撞事故，直接影响自动驾驶车辆的可用性和安全性。
因此，在密集交通场景下，自动驾驶车辆如何安全平稳地实现车道变换是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种车道变换方法、装置、电子设备及存储介质，以实现在密集交通场景下，自动驾驶车辆安全平稳地实现的车道变换。
第一方面，本发明提供一种车道变换方法，该方法包括：
根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，其中，所述安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；
根据所述第一安全临界区域以及所述第二安全临界区域，确定所述待变道车辆的预期终点位置；
根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换。
可选地，所述安全临界区域预估模型包括：第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型，其中，所述第一安全临界区域预估模型为目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域预估模型，所述第二安全临界区域预估模型为目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域预估模型；
所述第一安全临界区域预估模型和所述第二安全临界区域预估模型均是根据预设规避策略、所述预设规避策略对应的加速度分布模型获取的。
可选地，所述根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，包括：
所述第一安全临界区域预估模型根据所述待变道车辆的当前车速，确定所述待变道车辆在执行所述预设规避策略时的第三安全临界区域；
将所述第三安全临界区域的第一横向边界的延长部分，确定为所述第一安全临界区域的第二横向边界，并根据所述第二横向边界与所述目标车道领航车辆的纵向距离确定第一安全临界区域，其中，所述第一横向边界为所述第三安全临界区域中靠近所述目标车道领航车辆的横向边界，所述第二横向边界为所述第一安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界；
所述第二安全临界区域预估模型根据所述待变道车辆的当前车速，确定所述待变道车辆在执行所述预设规避策略时的第四安全临界区域；
将所述第四安全临界区域的第三横向边界的延长部分，确定为所述第二安全临界区域的第四横向边界，并根据所述第四横向边界与所述目标车道尾随车辆的纵向距离确定第二安全临界区域，其中，所述第三横向边界为所述第四安全临界区域中靠近所述目标车道尾随车辆的横向边界，所述第四横向边界为所述第二安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界。
可选地，所述预设规避策略包括：在检测到发生预设紧急突发事件时，所述待变道车辆采取转向操纵或制动操纵。
可选地，所述根据所述第一安全临界区域以及所述第二安全临界区域，确定所述待变道车辆的预期终点位置，包括：
若所述第一安全临界区域与所述第二安全临界区域不相交，则确定位于所述目标车道内，且位于第一安全临界区域与第二安全临界区域之外的任意一点为预期终点位置；
若所述第一安全临界区域靠近所述第二安全临界区域的边界与所述第二安全临界区域靠近所述第一安全临界区域的边界重叠，则确定所述第一安全临界区域与所述第二安全临界区域的重叠边界上的点为预期终点位置；
若所述第一安全临界区域与所述第二安全临界区域有重叠区域，则确定所述待变道车辆放弃变道。
可选地，所述根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换，包括：
根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位置信息、所述待变道车辆的朝向，采用样条插值法进行曲线拟合，获取所述变道轨迹；
将所述变道轨迹发送至所述待变道车辆，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换。
可选地，所述方法还包括：
根据所述待变道车辆当前速度、变道完成时刻的预期期望速度，生成与所述变道轨迹相匹配的速度信息，以使所述待变道车辆按照所述速度信息。
第二方面，本发明提供一种车道变换装置，该装置包括：
第一确定模块，用于根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，其中，所述安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；
第二确定模块，用于根据所述第一安全临界区域以及所述第二安全临界区域，确定所述待变道车辆的预期终点位置；
变道轨迹规划模块，用于根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；
所述存储器存储程序指令；
所述程序指令在被所述处理器执行时，以执行第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种存储介质，包括：程序；
所述程序在被处理器执行时，以执行第一方面所述的方法。
本发明实施例提供一种车道变换方法、装置、电子设备及存储介质，其中，该方法包括：根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置；根据预期终点位置、待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。本发明实施例通过考虑障碍车辆可能发生的突然刹车或加速行为对待变道车辆行为造成影响的情况下，采用预先建立的安全临界区域预估模型，确定待变道车辆安全行驶区域，规划最优的变道轨迹，以保证待变道车辆安全地、平稳地实现变道过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的自动驾驶车辆执行车道变换动作时的交通场景示意图；
图2为本发明提供的车道变换方法实施例一的流程示意图；
图3为本发明提供的车道变换方法实施例二的流程示意图；
图4为本发明提供的车道变换方法实施例三的流程示意图；
图5为本发明提供的车道变换装置实施例一的结构示意图；
图6为本发明提供的车道变换装置实施例二的结构示意图；
图7为本发明提供的车道变换装置实施例三的结构示意图；
图8为本发明提供的电子设备实施例一的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在介绍本发明实施例之前，首先，对本发明实施例中涉及的一些概念进行详细解释：
纵向：沿车道方向为纵向。
横向：与车道垂直的方向为横向。
图1为本发明提供的自动驾驶车辆执行车道变换动作时的交通场景示意图。如图1所示，道路沿如图所示由左至右方向，包含两个车道，其中，车辆E为自动驾驶车辆，车辆L1为位于自动驾驶车辆所处车道，且位于自动驾驶车辆前方的领航车辆，车辆L2为目标车道上的领航车辆，车辆T1为位于自动驾驶车辆所处车道，且位于自动驾驶车辆后方的尾随车辆，车辆T2为目标车道上的尾随车辆，车辆L1、车辆L2、车辆T1、车辆T2均为车辆E进行车道变换过程中的障碍车辆。进一步，如图1中所示，车辆L1、车辆L2、车辆T1、车辆T2分别对应的阴影区域即为车辆L1、车辆L2、车辆T1、车辆T2安全临界区域，这些阴影区域表示自动驾驶车辆与周围障碍车辆可能发生碰撞的边界，在安全临界区域以外，自动驾驶车辆与周围障碍车辆不存在碰撞的风险。
其中，车辆E如需执行变换车道的操作，则需要预先规划变道轨迹，该变道轨迹如图1中车辆E处所示的曲线，参照图1中所示，该变道轨迹处于周围障碍车辆的安全临界区域之外，当车辆E按照变道轨迹行进，能够保证车辆的安全平稳地实现变道过程。
图2为本发明提供的车道变换方法实施例一的流程示意图。本发明实施例提供的车道变换方法可以应用于终端设备、计算机***、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算***环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机***、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算***、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机***，服务器计算机***，手持或膝上设备，基于微处理器、CPU、GPU的***，可编程消费电子产品，网络个人电脑，小型计算机***，大型计算机***和包括上述任何***的分布式云计算技术环境，等等。
终端设备、计算机***、服务器等电子设备可以在由计算机***执行的计算机***可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机***/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算***存储介质上。
如图1所示，本实施例的方法包括：
S201、根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息。
其中，安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域和目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域。
本实施例中以执行主体为电子设备为例进行说明，该电子设备具备规划变道轨迹的功能，以使自动驾驶车辆根据变道轨迹实现变道过程。
待变道车辆需要进行变道，则需考虑目标车道的领航车辆和目标车道的尾随车辆的影响。因此，通过预先建立的安全临界区域预估模型并根据待变道车辆的当前车速分别确定目标车道领航车辆对应的第一安全临界区域和目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域。
这里需要说明的是，本发明实施例中，第一安全临界区域和第二安全临界区域分别是通过以下方式定义的：
第一安全临界区域：
具体地，第一安全临界区域是目标车道的领航车辆对应的安全临界区域。具体地，假设目标车道的领航车辆在匀速向前行驶的过程中，可能发生紧急刹车的现象，如待变道车辆未考虑该情况，则有可能发生碰撞。如目标车道的领航车辆紧急刹车，那么，待变道车辆需要采取一定的规避策略，去避免与目标车道的领航车辆发生碰撞，则待变道车辆需要一个规避时间，该规避时间定义为待变道车辆应对这样的紧急情况，迅速采取制动操纵或转向操纵以避免与目标车道的领航车辆发生碰撞的最短时间，通过该规避时间和待变道车辆的当前车速所确定的待变道车辆为避免与目标车道领航车辆发生碰撞所需的安全区域，并根据该安全区域确定目标车道的领航车辆的第一安全区域。
第二安全临界区域：
具体地，第二安全临界区域是目标车道的尾随车辆对应的安全临界区域。具体地，当待变道车辆开始执行车道变换操作时，目标车道后方车辆所有可能的操纵行为都需要考虑，在这种情况下，目标车道的尾随车辆可能的操纵行为分为三种：
第一、目标车道的尾随车辆减速，以使待变道车辆完成车道变换。
第二、目标车道的尾随车辆可能由于未注意到待变道车辆的变道行为，保持当前车速继续沿当前车道行驶。
第三、目标车道的尾随车辆为阻止待变道车辆的变道操作而加速向前行驶。
在上述三种情况下，对待变道车辆执行变道操作影响最大的情况为目标车道的尾随车辆为阻止待变道车辆的变道操作而加速向前行。这种驾驶人员倾向于与前车保持一个较小的距离，这也是密集交通场景下的一种典型特征行为，对于这种情况，待变道车辆也需要采取一定的规避策略，避免与目标车道的尾随车辆发生碰撞。也就是说，如目标车道的尾随车辆加速行驶，则待变道车辆需要一个规避时间，该规避时间定义为待变道车辆应对这样的紧急情况，迅速采取转向操纵以避免与目标车道的尾随车辆发生碰撞的最短时间，通过该规避时间和待变道车辆的当前车速所确定的待变道车辆为避免与目标车道尾随车辆发生碰撞所需的安全区域，并根据该安全区域确定目标车道的尾随车辆的第二安全区域。
也就是说，在定义上述第一安全临界区域和第二安全临界区域时，预设规避策略包括：在检测到发生预设紧急突发事件时，待变道车辆采取转向操纵或制动操纵。
一种可能的实现方式，安全临界区域预估模型包括：第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型，其中，第一安全临界区域预估模型为目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域预估模型，第二安全临界区域预估模型为目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域预估模型。且第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型均是根据预设规避策略、与上述预设规避策略对应的加速度分布模型获取的。
S202、根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置。
具体地，由于第一安全临界区域表示待变道车辆与目标车道的领航车辆可能发生碰撞的边界，第二安全临界区域表示待变道车辆与目标车道的尾随车辆发生碰撞的边界，在第一安全临界区域和第二安全临界区域以外，待变道车辆与目标车道的领航车辆或尾随车辆之间不存在碰撞的风险。也就是说，将预期终点位置，确定在第一安全临界区域和第二安全临界区域以外，则能够保证待变道车辆实现变道过程的安全性。
这里需要说明的是，预期终点位置表示，待变道车辆在完成变道过程后所处的位置，优选地，预期终点位置位于目标车道的中心线上，且在完成车道变换时，车辆朝向为沿车道纵向朝向。
S203、根据预期终点位置、待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。
具体地，待变道车辆自身的位姿信息包括：待变道车辆当前的位置信息以及朝向。电子设备可通过以下方式获取待变道车辆的位姿信息，一种可能的实现方式，电子设备通过定位模块获取车辆的位姿信息，具体地，电子设备安装有定位模块，电子设备通过定位模块获取车辆的位姿信息，例如：该电子设备安装有GPS(Global Positioning System，全球定位***)模块，GPS模块可以实时获取车辆的位姿信息。另一种可能的实现方式，电子设备与待变道车辆上的自动驾驶***相连接，通过向自动驾驶***发送数据获取指令，自动驾驶***在接收到数据获取指令后，将相应的数据发送至电子设备，以使电子设备获取待变道车辆的位姿信息。
进一步，根据待变道车辆的位姿信息、预期终点位置，进行曲线拟合，从而确定变道轨迹。
本实施例中，首先，根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置；根据预期终点位置、待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。本实施例通过考虑障碍车辆可能发生的突然刹车或加速行为对待变道车辆行为造成影响的情况下，采用预先建立的安全临界区域预估模型，确定待变道车辆安全行驶区域，规划最优的变道轨迹，以保证待变道车辆安全地、平稳地实现变道过程。
为使本发明实施例更加清楚，这里对第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型进行详细介绍：
由于待变道车辆与周围障碍物车辆之间的相对速度和横向、纵向位置的相对偏移决定了突发状况下待变道车辆的最佳规避策略，因此，合理利用待变道车辆的制动能力和转向能力可以有效减少周围障碍车辆安全临界区域的边界，增加待变道车辆可行区域的覆盖面积。因此，在获取待变道车辆在实现车道变换过程中的安全临界区域时，需要做一些假设来对待变道车辆和周围的障碍车辆的运动行为进行预测和分析。
具体地，用于建立安全临界区域预估模型的假设条件包括：
1、应用动力学模型式来描述待变道车辆的运动行为，其中，将待变道车辆视作刚体建立四自由度车辆动力学模型，待变道车辆的车速可以表示为加加速度的二重积分，待变道车辆的位移可以表示为加加速度的三重积分。
具体可通过下述公式(1)表示为：
其中，y、
分别表示车辆的横向位移和横向速度，ψ、
分别表示车辆的横摆角度和横摆角速度，Cαf、Cαr分别表示车辆前后轮胎的刚度，lf、lr分别表带车辆质心到前后轴的轴距，m表示车辆的质量，Vx表示纵向速度，Iz表示车辆绕z轴的转动惯量。
2、应用运动学模型式来描述周围障碍车辆的运动行为，具体地，应用匀速运动模型来描述周围障碍车辆的运动，这里周围障碍车辆主要包括：目标车道的领航车辆和目标车道的尾随车辆。
具体可通过下述公式(2)表示为：
其中，
分别表示车辆在x、y轴方向上的速度，
分别表示车头和x轴的夹角和对应的角速度，同样，ω也表示角速度，vr表示车辆当前车速。
3、结合待变道车辆的制动能力和转向能力，在考虑舒适性要求以及待变道车辆的执行能力的基础上，分别建立待变道车辆的横向和纵向加速度分布模型。
具体地，车辆在执行规避策略时，横向和纵向加速度分布模型的建立需要考虑待变道车辆在紧急突发情况下避免碰撞时转向和制动最佳操纵能力。
其中，制动操纵能力通过横纵向加加速度描述，在制动过程中待变道车辆的纵向加速度关于转向时间的分布关系被建模为满足恒定的纵向加加速度，指导达到满足舒适性约束和待变道车辆制动执行能力的最大纵向加速度为止，然后保持该最大加速度不变。可通过公式(3)表示：
其中，alon表示车辆的纵向加速度，jx表示车辆制动操纵能力可以提供的最大的纵向加加速度，k1为加速度改变的速率系数，
表示车辆可以达到的最大纵向加速度，t0表示以最大的纵向加加速度jx，纵向加速度增长到
所需的时间，tf表示维持最大纵向加速度到车辆回到安全临界区内的完成时间。
转向操纵能力通过横向加加速度描述，在转向过程中待变道车辆的横向加速度关于制动时间的分布关系被建模为满足恒定的横向加加速度，直到达到满足舒适性约束和待变道车辆转向执行能力的最大加速度为止，然后保持该最大加速度预设时长，之后，再以反向的最大的横向加加速度使横向加速度减小到0。具体，可通过公式(4)表示：
其中，alat表示车辆的横向加速度，jy表示车辆转向操纵能力可以提供的最大的横向加加速度，k2为横向加速度改变的速率系数，
表示车辆可以达到的最大横向加速度，t0表示以最大的横向加加速度jy，横向加速度增长到
所需的时间，t1-t0表示维持最大横向加速度
的时间，t2-t1表示从最大横向加速度
以最大的横向加加速度jy减小到0的时间，tf表示车辆回到安全临界区内的完成时间。
在上述假设条件的基础上，接下来针对目标车道的领航车辆和目标车道的尾随车辆分别建立安全临界区域预估模型。
目标车道的领航车辆：
假设目标车道的领航车辆在匀速向前行驶的过程中，可能发生紧急刹车的现象，如待变道车辆未考虑该情况，则有可能发生碰撞。如目标车道的领航车辆紧急刹车，那么，待变道车辆需要采取一定的规避策略，去避免与目标车道的领航车辆发生碰撞，则待变道车辆需要一个规避时间，该规避时间定义为待变道车辆应对这样的紧急情况，迅速采取制动操纵或转向操纵以避免与目标车道的领航车辆发生碰撞的最短时间。
对于待变道车辆而言，采取制动操纵规避碰撞时所需的最短时间由制动距离、停车后与前车的最小纵向距离和待变道车辆的纵向减速度分布模型计算得到。
对于待变道车辆而言，采取转向操纵规避碰撞时所需的最短时间由待变道车辆横向移动到与前车的横向距离满足最小横向安全距离和待变道车辆的横向加速度分布模型计算得到。
进一步，规避时间由采取制动操纵规避碰撞所需的最短时间和采取转向操纵规避碰撞所需最短时间的最小值决定，并由这个最小值和待变道车辆当前车速计算得到目标车道领航车辆的安全临界区域的边界，从而确定第一安全临界区域。
目标车道的尾随车辆：
当待变道车辆开始执行车道变换操作时，目标车道后方车辆所有可能的操纵行为都需要考虑，在这种情况下，目标车道的尾随车辆可能的操纵行为分为三种：
第一、目标车道的尾随车辆减速，以使待变道车辆完成车道变换。
第二、目标车道的尾随车辆可能由于未注意到待变道车辆的变道行为，保持当前车速继续沿当前车道行驶。
第三、目标车道的尾随车辆为阻止待变道车辆的变道操作而加速向前行驶。
在上述三种情况下，对待变道车辆执行变道操作影响最大的情况为目标车道的尾随车辆为阻止待变道车辆的变道操作而加速向前行。这种驾驶人员倾向于与前车保持一个较小的距离，这也是密集交通场景下的一种典型特征行为，对于这种情况，待变道车辆也需要采取一定的规避策略，避免与目标车道的尾随车辆发生碰撞。也就是说，如目标车道的尾随车辆加速行驶，则待变道车辆需要一个规避时间，该规避时间定义为待变道车辆应对这样的紧急情况，迅速采取转向操纵以避免与目标车道的尾随车辆发生碰撞的最短时间。
具体地，采取转向操纵规避碰撞所需的最短时间可由待变道车辆移动到目标车道上逐渐接近的尾随车辆的横向距离满足最小横向安全距离和待变道车辆横向加速度分布模型计算得到。
进一步，根据纵向匀加速模型和转向操纵所需要的规避时间计算得到待变道车辆的纵向前行距离以及目标车道上尾随车辆的纵向前行距离，根据两个纵向前行距离的差值和待变道车辆与前车的最小纵向安全距离的最大值定义为待变道车辆关于目标车道的尾随车辆的安全临界区域的边界，进一步，根据该边界确定第二安全临界区域。
在详细介绍第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型的基础上，下面通过具体实施例对图2所示实施例中的方法进行进一步说明。
图3为本发明提供的车道变换方法实施例二的流程示意图。如图3所示，本实施例的方法在图2所示实施例的基础上，步骤S201、根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，可以通过步骤S301和S302实现，具体地：
S301、第一安全临界区域预估模型根据待变道车辆的当前车速，确定待变道车辆在执行预设规避策略时的第三安全临界区域，并将第三安全临界区域的第一横向边界的延长部分，确定为第一安全临界区域的第二横向边界，根据第二横向边界与目标车道的领航车辆的纵向距离确定第一安全临界区域。
其中，第一横向边界为所述第三安全临界区域中靠近所述目标车道领航车辆的横向边界，所述第二横向边界为所述第一安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界。
S302、第二安全临界区域预估模型根据待变道车辆的当前车速，确定待变道车辆在执行预设规避策略时的第四安全临界区域，将第四安全临界区域的第三横向边界确定为第二安全临界区域的第四横向边界，并根据第四横向边界与目标车道尾随车辆的纵向距离确定第二安全临界区域。
其中，第三横向边界为所述第四安全临界区域中靠近所述目标车道尾随车辆的横向边界，所述第四横向边界为所述第二安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界。
S303、根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置。
一种可能的实现方式，若第一安全临界区域与第二安全临界区域不相交，则确定位于目标车道内，且位于第一安全临界区域与第二安全临界区域之外的任意一点为预期终点位置。优选地，可确定在第一安全临界区域靠近待变道车辆一侧的横向边界的中点位置为预期终点位置，其目的是为了给待变道车辆预留足够的纵向距离，有效提高了待变道车辆的安全性。
若第一安全临界区域靠近第二安全临界区域的边界与第二安全临界区域靠近第一安全临界区域的边界重叠，则确定第一安全临界区域与第二安全临界区域的重叠边界上的点为预期终点位置，在该预期终点位置，能够保证待变道车辆的安全性。
若第一安全临界区域与第二安全临界区域有重叠区域，那么，确定待变道车辆若进行变道操作，待变道车辆可能与目标车道的领航车辆和/或目标车道的尾随车辆发生碰撞，则确定待变道车辆放弃变道。
可选地，在图2所示实施例的基础上，步骤S203、根据预期终点位置、待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换，可通过步骤S304至S305实现，具体地：
S304、根据预期终点位置、待变道车辆自身的位置信息、待变道车辆的朝向，采用样条插值法进行曲线拟合，获取变道轨迹。
其中，样条插值是一种以可变样条来做出一条经过一系列点的光滑曲线的数学方法，且拟合出来的曲线是连续的。具体地，可预先建立直角坐标系，将预期终点位置、待变道车辆自身的位置映射至该预先建立的直角坐标系中，进一步，根据预期终点位置的一阶导数、待变道车辆自身的位置的一阶导数、预期终点位置的二阶导数、待变道车辆自身的位置的二阶导数，采用样条插值进行曲线拟合，获取变道轨迹。
S305、将变道轨迹发送至待变道车辆，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。
具体地，电子设备与待变道车辆的自动驾驶***相连接，电子设备将变道轨迹发送至自动驾驶***，以使自动驾驶***根据接收到的变道轨迹进行车道变换。
本实施例中，通过考虑障碍车辆可能发生的突然刹车或加速行为对待变道车辆行为造成影响的情况下，采用第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型分别确定目标车道领航车辆对应的第一安全临界区域和目标车道尾随车辆对应的第二安全临界区域，进而确定待变道车辆安全行驶区域，从而规划最优的变道轨迹，以保证待变道车辆安全地、平稳地实现变道过程。
图4为本发明提供的车道变换方法实施例三的流程示意图。如图4所示，本实施例所述的方法，包括：
S401、第一安全临界区域预估模型根据待变道车辆的当前车速，确定待变道车辆在执行预设规避策略时的第三安全临界区域，并将第三安全临界区域的第一横向边界的延长部分，确定为第一安全临界区域的第二横向边界，根据第二横向边界与目标车道的领航车辆的纵向距离确定第一安全临界区域。
S402、第二安全临界区域预估模型根据待变道车辆的当前车速，确定待变道车辆在执行预设规避策略时的第四安全临界区域，将第四安全临界区域的第三横向边界确定为第二安全临界区域的第四横向边界，并根据第四横向边界与目标车道尾随车辆的纵向距离确定第二安全临界区域。
S403、根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置。
S404、根据预期终点位置、待变道车辆自身的位置信息、待变道车辆的朝向，采用五次样条插值进行曲线拟合，获取变道轨迹。
S405、将变道轨迹发送至待变道车辆，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。
本实施例中步骤S401至步骤S405与图3所示实施例中步骤S301至步骤S305类似，可参照图3所示实施例中的描述，此处不再赘述。
S406、根据待变道车辆当前速度、变道完成时刻的期望速度，生成与变道轨迹相匹配的速度信息，以使待变道车辆按照速度信息确定行驶速度。
一种可能的实现方式，可采用样条插值法，并根据待变道车辆当前速度、变道完成时刻的期望速度、待变道车辆当前速度的一阶导数、待变道车辆当前速度的二阶导数、变道完成时刻的期望速度的一阶导数、变道完成时刻的期望速度的二阶导数，进行曲线拟合，从而生成与变道轨迹相匹配的速度曲线，并将该速度曲线发送至待变道车辆的自动驾驶***，以使待变道车辆能够根据速度曲线确定其按照变道轨迹行驶过程中对应的行驶速度。
另一种可能的实现方式，根据待变道车辆当前速度和当前加速度、变道完成时刻的期望速度和期望加速度，结合建立的待变道车辆的横向和纵向加速度分布模型，生成速度曲线。
在实际应用中，为了保证待变道车辆在车道变换过程中的舒适性，在拟合速度曲线时，还需考虑变道轨迹的曲率信息，使得变道过程中车辆横摆角不可过大，以保证车辆在变道过程中的稳定性，从而提高车辆的舒适性。
进一步地，如果在执行变道过程中，待变道车辆检测到前述的突发事件，可按照前述规避策略执行制动操纵或转向操纵，从而避免与周围障碍车辆发生碰撞。
本实施例中，通过采用预先建立的安全临界区域预估模型，在考虑障碍车辆可能发生的突然刹车或加速行为对待变道车辆行为造成影响的情况下，规划最优的变道轨迹，以保证待变道车辆安全地、平稳地实现变道过程。进一步，通过考虑待变道车辆当前速度、期望速度，生成与变道轨迹相匹配的速度曲线，有效保证了车辆在变道过程中的稳定性和舒适性。
图5为本发明提供的车道变换装置实施例一的结构示意图。如图5所示，本实施例的装置50包括：第一确定模块51、第二确定模块52和变道轨迹规划模块53。
其中，第一确定模块51，用于根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，其中，安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域。
第二确定模块52，用于根据第一安全临界区域以及第二安全临界区域，确定待变道车辆的预期终点位置。
变道轨迹规划模块53，用于根据预期终点位置、待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。
可选地，所述安全临界区域预估模型包括：第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型，其中，所述第一安全临界区域预估模型为目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域预估模型，所述第二安全临界区域预估模型为目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域预估模型；
所述第一安全临界区域预估模型和所述第二安全临界区域预估模型均是根据预设规避策略、所述预设规避策略对应的加速度分布模型获取的。
可选地，预设规避策略包括：在检测到发生预设紧急突发事件时，所述待变道车辆采取转向操纵或制动操纵。
本实施例的装置，可以用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6为本发明提供的车道变换装置实施例二的结构示意图。如图6所示，本实施例的装置60在图5所示实施例的基础上，第一确定模块51包括：第一安全临界区域确定子模块511和第二安全临界区域确定子模块512。
其中，第一安全临界区域确定子模块511，具体用于通过第一安全临界区域预估模型根据待变道车辆的当前车速，确定待变道车辆在执行预设规避策略时的第三安全临界区域；将第三安全临界区域的第一横向边界的延长部分，确定为第一安全临界区域的第二横向边界，并根据第二横向边界与目标车道领航车辆的纵向距离确定第一安全临界区域，其中，第一横向边界为第三安全临界区域中靠近目标车道领航车辆的横向边界，第二横向边界为第一安全临界区域中靠近待变道车辆的横向边界。
第二安全临界区域确定子模块512，具体用于通过第二安全临界区域预估模型根据待变道车辆的当前车速，确定待变道车辆在执行预设规避策略时的第四安全临界区域；将第四安全临界区域的第三横向边界的延长部分，确定为第二安全临界区域的第四横向边界，并根据第四横向边界与目标车道尾随车辆的纵向距离确定第二安全临界区域，其中，第三横向边界为第四安全临界区域中靠近目标车道尾随车辆的横向边界，第四横向边界为第二安全临界区域中靠近待变道车辆的横向边界。
可选地，第二确定模块52，具体用于通过以下方式确定待变道车辆的预期终点位置：
若第一安全临界区域与第二安全临界区域不相交，则确定位于目标车道内，且位于第一安全临界区域与第二安全临界区域之外的任意一点为预期终点位置；
若第一安全临界区域靠近第二安全临界区域的边界与第二安全临界区域靠近第一安全临界区域的边界重叠，则确定第一安全临界区域与第二安全临界区域的重叠边界上的点为预期终点位置；
若第一安全临界区域与第二安全临界区域有重叠区域，则确定待变道车辆放弃变道。
可选地，在一些实施例中，变道轨迹规划模块53，具体用于根据预期终点位置、待变道车辆自身的位置信息、待变道车辆的朝向，采用五次样条插值法进行曲线拟合，获取变道轨迹，并将变道轨迹发送至待变道车辆，以使待变道车辆根据变道轨迹进行车道变换。
本实施例的装置，可以用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图7为本发明提供的车道变换装置实施例三的结构示意图。如图7所示，本实施例的装置70在图6所示实施例的基础上，还包括：速度信息生成模块54。
其中，速度信息生成模块54，用于根据待变道车辆当前速度、变道完成时刻的期望速度，生成与变道轨迹相匹配的速度信息，以使待变道车辆按照速度信息确定行驶速度。
本实施例的装置，可以用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图8为本发明提供的电子设备实施例一的结构示意图。如图8所示，本实施例的电子设备80，包括：存储器81、处理器82。
其中，存储器81可以是独立的物理单元，与处理器82可以通过总线83连接。存储器81、处理器82也可以集成在一起，通过硬件实现等。
存储器81用于存储实现以上方法实施例的程序，处理器82调用该程序，执行以上方法实施例的操作。
可选地，当上述实施例的方法中的部分或全部通过软件实现时，上述电子设备80也可以只包括处理器。用于存储程序的存储器位于电子设备80之外，处理器通过电路/电线与存储器连接，用于读取并执行存储器81中存储的程序。
处理器82可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，网络处理器(Network Processor，NP)或者CPU和NP的组合。
处理器82还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)，通用阵列逻辑(Generic Array Logic,GAL)或其任意组合。
存储器81可以包括易失性存储器(Volatile Memory)，例如随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(Non-volatileMemory)，例如快闪存储器(Flash Memory)，硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-state Drive，SSD)；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
另外，本发明还提供一种程序产品，例如，计算机存储介质，包括：程序，程序在被处理器执行时用于执行以上方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种车道变换方法，其特征在于，包括：
根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，其中，所述安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；
根据所述第一安全临界区域以及所述第二安全临界区域，确定所述待变道车辆的预期终点位置；
根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换；
所述安全临界区域预估模型包括：第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型，其中，所述第一安全临界区域预估模型为目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域预估模型，所述第二安全临界区域预估模型为目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域预估模型；
所述第一安全临界区域预估模型和所述第二安全临界区域预估模型均是根据预设规避策略、所述预设规避策略对应的加速度分布模型获取的；
所述根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，包括：
所述第一安全临界区域预估模型根据所述待变道车辆的当前车速，确定所述待变道车辆在执行所述预设规避策略时的第三安全临界区域；
将所述第三安全临界区域的第一横向边界的延长部分，确定为所述第一安全临界区域的第二横向边界，并根据所述第二横向边界与所述目标车道领航车辆的纵向距离确定第一安全临界区域，其中，所述第一横向边界为所述第三安全临界区域中靠近所述目标车道领航车辆的横向边界，所述第二横向边界为所述第一安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界；
所述第二安全临界区域预估模型根据所述待变道车辆的当前车速，确定所述待变道车辆在执行所述预设规避策略时的第四安全临界区域；
将所述第四安全临界区域的第三横向边界的延长部分，确定为所述第二安全临界区域的第四横向边界，并根据所述第四横向边界与所述目标车道尾随车辆的纵向距离确定第二安全临界区域，其中，所述第三横向边界为所述第四安全临界区域中靠近所述目标车道尾随车辆的横向边界，所述第四横向边界为所述第二安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规避策略包括：在检测到发生预设紧急突发事件时，所述待变道车辆采取转向操纵或制动操纵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一安全临界区域以及所述第二安全临界区域，确定所述待变道车辆的预期终点位置，包括：
若所述第一安全临界区域与所述第二安全临界区域不相交，则确定位于所述目标车道内，且位于第一安全临界区域与第二安全临界区域之外的任意一点为预期终点位置；
若所述第一安全临界区域靠近所述第二安全临界区域的边界与所述第二安全临界区域靠近所述第一安全临界区域的边界重叠，则确定所述第一安全临界区域与所述第二安全临界区域的重叠边界上的点为预期终点位置；
若所述第一安全临界区域与所述第二安全临界区域有重叠区域，则确定所述待变道车辆放弃变道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换，包括：
根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位置信息、所述待变道车辆的朝向，采用样条插值法进行曲线拟合，获取所述变道轨迹；
将所述变道轨迹发送至所述待变道车辆，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述待变道车辆当前速度、变道完成时刻的期望速度，生成与所述变道轨迹相匹配的速度信息，以使所述待变道车辆按照所述速度信息确定行驶速度。
6.一种车道变换装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据预先建立的安全临界区域预估模型以及待变道车辆的当前车速，确定安全临界区域信息，其中，所述安全临界区域信息包括：目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域、目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域；
第二确定模块，用于根据所述第一安全临界区域以及所述第二安全临界区域，确定所述待变道车辆的预期终点位置；
变道轨迹规划模块，用于根据所述预期终点位置、所述待变道车辆自身的位姿信息，确定变道轨迹，以使所述待变道车辆根据所述变道轨迹进行车道变换；
其中，所述安全临界区域预估模型包括：第一安全临界区域预估模型和第二安全临界区域预估模型，其中，所述第一安全临界区域预估模型为目标车道的领航车辆对应的第一安全临界区域预估模型，所述第二安全临界区域预估模型为目标车道的尾随车辆对应的第二安全临界区域预估模型；
所述第一安全临界区域预估模型和所述第二安全临界区域预估模型均是根据预设规避策略、所述预设规避策略对应的加速度分布模型获取的；
所述第一确定模块包括：第一安全临界区域确定子模块和第二安全临界区域确定子模块；
所述第一安全临界区域确定子模块，具体用于通过所述第一安全临界区域预估模型根据所述待变道车辆的当前车速，确定所述待变道车辆在执行预设规避策略时的第三安全临界区域；将所述第三安全临界区域的第一横向边界的延长部分，确定为所述第一安全临界区域的第二横向边界，并根据所述第二横向边界与所述目标车道领航车辆的纵向距离确定所述第一安全临界区域，其中，所述第一横向边界为所述第三安全临界区域中靠近所述目标车道领航车辆的横向边界，所述第二横向边界为所述第一安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界；
所述第二安全临界区域确定子模块，具体用于通过所述第二安全临界区域预估模型根据所述待变道车辆的当前车速，确定所述待变道车辆在执行所述预设规避策略时的第四安全临界区域；将所述第四安全临界区域的第三横向边界的延长部分，确定为所述第二安全临界区域的第四横向边界，并根据所述第四横向边界与所述目标车道尾随车辆的纵向距离确定第二安全临界区域，其中，所述第三横向边界为所述第四安全临界区域中靠近所述目标车道尾随车辆的横向边界，所述第四横向边界为所述第二安全临界区域中靠近所述待变道车辆的横向边界。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器存储程序指令；
所述程序指令在被所述处理器执行时，以执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
8.一种存储介质，其特征在于，包括：程序；
所述程序在被处理器执行时，以执行如权利要求1至5任一项所述的方法。
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