CN112874536B - 一种智能车辆拨杆换道方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创新提供了一种智能车辆拨杆换道方法，包括拨杆换道功能启动判断步骤、第一车道换道轨迹确定步骤、第一前馈方向角转角确定步骤、第一反馈方向盘转角驱动步骤、第一理论方向盘转角确定步骤、第一拨杆换道操作步骤、第二车道换道轨迹确定步骤、第二前馈方向角转角确定步骤、第二反馈方向盘转角驱动步骤、第二理论方向盘转角确定步骤以及第二拨杆换道操作步骤，所述第一车道换道轨迹确定步骤：智能车辆向目标车道平移1/4个车道宽获得第一换道轨迹规划离散点，所述第二车道换道轨迹确定步骤：智能车辆向目标车道平移1/2个车道宽获得第二换道轨迹规划离散点。

Description

一种智能车辆拨杆换道方法
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术的技术领域，更具体的说是涉及一种智能车辆拨杆换道方法。
背景技术
智能车辆是指在普通车辆的基础上增加了先进的传感器(雷达、摄像)、控制器、执行器等装置，通过车载传感***和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。近年来，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。
对智能车辆的研究离不开自动驾驶技术，智能车辆结合自动驾驶技术不仅能够帮助提高人们的出行便利性和出行体验，还能极大的提升人们出行的效率。
人们在驾驶车辆时，开启自动驾驶功能后在转向换道过程均需要由智能车辆自动完成。智能车辆在自动驾驶过程中，为了提高自动驾驶的安全性，也应当使得智能车辆能够自动识别临边车道的安全风险以及自动转向至临边车道的中心车道线处。如何在自动驾驶过程中，使智能车辆在确保安全的前提下自动换道至临边车道的车道中心线上，是自动驾驶领域需要解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种智能车辆拨杆换道方法，该方法能够使得智能车辆在自动驾驶过程中，在确保安全的前提下自动换道至临边车道的车道中心线上，用于克服现有技术中的上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：包括以下步骤：
拨杆换道功能启动判断步骤：智能车辆接收拨杆换道功能启动命令时，获取车道信息，所述车道线信息包括智能车辆是否获取到当前车道两侧车道的车道线，若没有获取到当前车道两侧车道的任一车道线，则退出拨杆换道功能，若获取到当前车道两侧车道的任一车道线，则进入到第一车道换道轨迹确定步骤；
第一车道换道轨迹确定步骤:获取拨杆换道功能启动判断步骤中的所述车道线信息，根据所述车道线信息计算当前车道的宽度信息，根据当前车道的宽度信息和车道线向目标车道平移1/4个车道宽获得第一换道轨迹规划离散点，根据第一换道轨迹规划离散点获得第一换道轨迹线拟合系数，所述第一换道轨迹先拟合系数表征目标车道的换道轨迹规划线上各点的位置数据；
第一前馈方向角转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据所述第一换道轨迹先拟合系数计算换道轨迹规划线的曲率半径，根据所述换道轨迹规划线的曲率半径和所述数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到第一前馈方向盘转角；
第一反馈方向盘转角驱动步骤：根据所述第一换道轨迹先拟合系数计算换道轨迹规划线各点的横向偏移量和相对航向角，所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与换道轨迹规划线上对应点的距离，所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与换道轨迹规划线的角度偏差，根据所述横向偏移量和所述相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到第一反馈方向盘转角；
第一理论方向盘转角确定步骤：根据所述第一前馈方向盘转角、所述第一反馈方向盘转角计算得到第一理论方向盘转角，并进入第一拨杆换道操作步骤；
第一拨杆换道操作步骤：智能车辆根据所述第一理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆行驶至换道轨迹规划线上；
第二车道换道轨迹确定步骤:获取当前车道的宽度信息，根据当前车道的宽度信息和当前车道的车道线向目标车道平移1/2个车道宽获得第二换道轨迹规划离散点，根据第二换道轨迹规划离散点获得第二换道轨迹线拟合系数，所述第二换道轨迹先拟合系数表征目标车道中心线上各点的位置数据；
第二前馈方向角转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据所述第二换道轨迹先拟合系数计算目标车道中心线的曲率半径，根据所述目标车道中心线的曲率半径和所述数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到第二前馈方向盘转角；
第二反馈方向盘转角驱动步骤：根据所述第二换道轨迹先拟合系数计算目标车道中心线各点的横向偏移量和相对航向角，所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与目标车道中心线上对应点的距离，所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与目标车道中心线的角度偏差，根据所述横向偏移量和所述相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到第二反馈方向盘转角；
第二理论方向盘转角确定步骤：根据所述第二前馈方向盘转角、所述第二反馈方向盘转角计算得到第二理论方向盘转角，并进入第二拨杆换道操作步骤；
第二拨杆换道操作步骤：智能车辆根据所述第二理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆行驶至目标车道中心线上。
进一步的，所述第一车道换道轨迹确定步骤包括有车道宽计算子步骤，所述车道宽计算子步骤：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息以及车道宽预设值确定车道宽。
进一步的，所述车道宽计算子步骤具体为：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将车道宽预设值确定为车道宽；反之，则计算智能车辆的横向几何中心与左侧车道线和右侧车道线的距离值之和，将所述距离值之和通过高斯滤波算法滤波后得到车道宽。
进一步的，所述数据信息还包括智能车辆相关参数，所述第一前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述第一换道轨迹先拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到第一前馈方向盘转角。
进一步的，所述第二前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述第二换道轨迹先拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到第二前馈方向盘转角。
进一步的，所述智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数，所述前馈方向盘转角算法配置为：
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角；
R--曲率半径。
进一步的，所述第一反馈方向盘转角确定步骤包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤；
所述相对航向角确定子步骤：根据所述第一换道轨迹线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到所述相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤；
所述反馈方向盘转角计算子步骤：根据所述相对航向角和所述横向偏移量D0通过所述反馈方向盘转角算法计算得到所述第一反馈方向盘转角。
进一步的，所述相对航向角算法配置为：
其中：
ε--相对航向角。
所述反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，所述距离权重值根据所述智能车辆的纵向速度确定；
C2--角度权重值，所述角度权重值根据所述相对航向角确定。
进一步的，所述第一理论方向盘转角确定步骤具体为：将所述第一前馈方向盘转角、所述第一反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为第一理论方向盘转角，并进入第一拨杆换道操作步骤，所述转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，所述方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，所述转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆直接获取车辆状况得到。
进一步的，所述拨杆换道功能启动判断步骤包括有碰撞检测步骤，所述碰撞检测步骤：获取当前车道两侧车道的任一车道线，则智能车辆获取目标车道图像信息作为风险评估信息，根据风险评估信息判断目标车道是否存在碰撞风险，若判断存在碰撞风险，则退出拨杆换道功能，若判断不存在碰撞风险，则进入到第一车道换道轨迹确定步骤。
本发明的有益效果：通过拨杆换道功能启动判断步骤预先判断是否能获取到双边车道的车道线，若无法获取到，则无法启动拨杆换道功能，若能够获取到，则还需要判断临边车道的安全，若判断有安全风险，则无法启动拨杆换道功能，若判断无安全风险，则通过第一车道换道轨迹确定步骤和第二车道换道轨迹确定步骤分别确定第一换道轨迹先拟合系数和第二换道轨迹线拟合系数；人们驾驶车辆在弯道换道时通常为先预瞄前方一段距离，判断前方道路的弯曲情况后先将方向盘调整一定角度，当车辆驶过该路段时再根据车辆车头方向与道路弯曲方向的角度差对方向盘角度进行调整；本发明中第一前馈方向盘转角确定步骤为根据换道轨迹规划线曲率半径计算第一前馈方向盘转角，第一前馈方向盘转角即相当于人们驾驶车辆时预瞄前方一段距离后对方向盘的调整角度，第二前馈方向盘转角确定步骤为根据目标车道中心线曲率半径计算第二前馈方向盘转角，第二前馈方向盘转角即相当于人们驾驶车辆时在换道过程中车辆行驶至换道轨迹规划先后预瞄前方一段距离后对方向盘的调整角度。本发明中第一反馈方向盘转角驱动步骤为根据横向偏移量和相对航向角计算得到第一反馈方向盘转角，第一反馈方向盘转角即相当于人们驾驶车辆时根据车辆车头方向与道路弯曲方向的角度差对方向盘角度进行调整的调整角度，本发明中的第二反馈方向盘转角驱动步骤则是根据换向过程中车辆行驶至换道轨迹规划线后再根据横向偏移量和相对航向角计算得到第二反馈方向盘转角。
本发明通过第一理论方向盘转角确定步骤和第二理论方向盘转角确定步骤分别计算得到第一理论方向盘转角和第二理论方向盘转角，并最终通过拨杆换道操作步骤实现换道目的。因此该方法能够使得智能车辆在自动驾驶过程中，自动换道，有效避免与当前车道的车辆以及相邻车道的车辆碰撞，提高自动驾驶的安全性。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明中车道宽计算子步骤的流程结构图；
图3是本发明中车道换道轨迹确定步骤的流程图；
图4是本发明中前馈方向盘转角确定步骤的流程示意图；
图5是本发明中反馈方向盘转角确定步骤的流程示意图；
图6是本发明中第一反馈方向盘转角确定步骤的模型图；
图7是本发明中第二反馈方向盘转角确定步骤的模型图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
由于人们在驾驶车辆时，开启自动驾驶功能后在转向换道过程均需要由智能车辆自动完成。智能车辆在自动驾驶过程中，为了提高自动驾驶的安全性，也应当使得智能车辆能够自动识别临边车道的安全风险以及自动转向至临边车道的中心车道线处。如何在自动驾驶过程中，使智能车辆在确保安全的前提下自动换道至临边车道的车道中心线上，是自动驾驶领域需要解决的关键问题；因此本发明设计这种种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：包括以下步骤：
如图1所示，拨杆换道功能启动判断步骤：智能车辆接收拨杆换道功能启动命令时，获取车道信息，车道线信息包括智能车辆是否获取到当前车道两侧车道的车道线，若没有获取到当前车道两侧车道的任一车道线，则退出拨杆换道功能，若获取到当前车道两侧车道的任一车道线，则智能车辆获取目标车道图像信息作为风险评估信息，根据风险评估信息判断目标车道是否存在碰撞风险，若判断存在碰撞风险，则退出拨杆换道功能，若判断不存在碰撞风险，则进入到第一车道换道轨迹确定步骤。
如图3所示，第一车道换道轨迹确定步骤:获取拨杆换道功能启动判断步骤中的车道线信息，根据车道线信息计算当前车道的宽度信息，根据当前车道的宽度信息和车道线向目标车道平移1/4个车道宽获得第一换道轨迹规划离散点，根据第一换道轨迹规划离散点获得第一换道轨迹线拟合系数，第一换道轨迹先拟合系数表征目标车道的换道轨迹规划线上各点的位置数据；如图2所示，第一车道换道轨迹确定步骤包括有车道宽计算子步骤，车道宽计算子步骤：初始化一个车道宽预设值，根据车道线信息以及车道宽预设值确定车道宽；车道宽计算子步骤具体为：初始化一个车道宽预设值，根据车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将车道宽预设值确定为车道宽；反之，则计算智能车辆的横向几何中心与左侧车道线和右侧车道线的距离值之和，将距离值之和通过高斯滤波算法滤波后得到车道宽；本实施例中车道宽预设值设置为3.7米。该高斯滤波算法用于对车道宽的突变进行平滑处理，使得车道宽的变化更加平滑。
如图4所示，第一前馈方向角转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据第一换道轨迹先拟合系数计算换道轨迹规划线的曲率半径，根据换道轨迹规划线的曲率半径和数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到第一前馈方向盘转角；
曲率半径的具体计算过程是对第一换道轨迹先拟合系数进行求解一阶导以及二阶导，计算公式为：
其中，R--曲率半径，kappa--曲率。
数据信息还包括智能车辆相关参数，第一前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据第一换道轨迹先拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据数据信息和预瞄点的曲率半径通过前馈方向盘转角算法计算得到第一前馈方向盘转角；智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数，前馈方向盘转角算法配置为：
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角，前馈转角的计算公式为根据车辆动力学不足转向原理推导得到；
R--曲率半径。
如图5所示，第一反馈方向盘转角驱动步骤：根据第一换道轨迹先拟合系数计算换道轨迹规划线各点的横向偏移量和相对航向角，横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与换道轨迹规划线上对应点的距离，相对航向角表征智能车辆的航向方向与换道轨迹规划线的角度偏差，根据横向偏移量和相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到第一反馈方向盘转角；
第一反馈方向盘转角确定步骤包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤；
如图6所示，相对航向角确定子步骤：根据第一换道轨迹线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤；均值滤波用于对航向角的突变进行平滑处理，使得航向角的变化更加平滑。横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与第一换道轨迹线上对应点的距离。相对航向角表征智能车辆的航向方向与第一换道轨迹线的角度偏差。
反馈方向盘转角计算子步骤：根据相对航向角和横向偏移量D0通过反馈方向盘转角算法计算得到第一反馈方向盘转角。
相对航向角算法配置为：
其中：
ε--相对航向角。
反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，距离权重值根据智能车辆的纵向速度确定；
C2--角度权重值，角度权重值根据相对航向角确定。
智能车辆上可配置距离权重算法和角度权重算法，当智能车辆的纵向速度不同时，得到不同的距离权重值，当相对航向角不同时，得到不同的角度权重值。
第一理论方向盘转角确定步骤：根据第一前馈方向盘转角、第一反馈方向盘转角计算得到第一理论方向盘转角，并进入第一拨杆换道操作步骤；如图1所示，第一理论方向盘转角确定步骤具体为：将第一前馈方向盘转角、第一反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为第一理论方向盘转角，并进入第一拨杆换道操作步骤，转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆直接获取车辆状况得到。
第一拨杆换道操作步骤：智能车辆根据第一理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆行驶至换道轨迹规划线上；
第二车道换道轨迹确定步骤:获取当前车道的宽度信息，根据当前车道的宽度信息和当前车道的车道线向目标车道平移1/2个车道宽获得第二换道轨迹规划离散点，根据第二换道轨迹规划离散点获得第二换道轨迹线拟合系数，第二换道轨迹先拟合系数表征目标车道中心线上各点的位置数据；
第二前馈方向角转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据第二换道轨迹先拟合系数计算目标车道中心线的曲率半径，根据目标车道中心线的曲率半径和数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到第二前馈方向盘转角；
曲率半径的具体计算过程是对第二换道轨迹先拟合系数进行求解一阶导以及二阶导，计算公式为：
其中，R--曲率半径，kappa--曲率。
第二前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据第二换道轨迹先拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据数据信息和预瞄点的曲率半径通过前馈方向盘转角算法计算得到第二前馈方向盘转角；智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数，前馈方向盘转角算法配置为：
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角，前馈转角的计算公式为根据车辆动力学不足转向原理推导得到；
R--曲率半径。
第二反馈方向盘转角驱动步骤：根据第二换道轨迹先拟合系数计算目标车道中心线各点的横向偏移量和相对航向角，横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与目标车道中心线上对应点的距离，相对航向角表征智能车辆的航向方向与目标车道中心线的角度偏差，根据横向偏移量和相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到第二反馈方向盘转角；
第二反馈方向盘转角确定步骤也包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤；如图7所示，相对航向角确定子步骤：根据第二换道轨迹线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤；均值滤波用于对航向角的突变进行平滑处理，使得航向角的变化更加平滑。横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与第二换道轨迹线上对应点的距离。相对航向角表征智能车辆的航向方向与第二换道轨迹线的角度偏差；本发明中的第二反馈方向盘转角中的相对航向角是以图7中换道轨迹规划线为参考，此时智能车辆以行换道过程中行驶至换道轨迹规划线上，准备往目标车道的车道中心线处行驶，其中计算公式与第一反馈方向盘转角中的相对航向角算法相同，只是其中的变量数值发生变化。
反馈方向盘转角计算子步骤：根据相对航向角和横向偏移量D0通过反馈方向盘转角算法计算得到第一反馈方向盘转角。
相对航向角算法配置为：
其中：
ε--相对航向角。
反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，距离权重值根据智能车辆的纵向速度确定；
C2--角度权重值，角度权重值根据相对航向角确定。
智能车辆上可配置距离权重算法和角度权重算法，当智能车辆的纵向速度不同时，得到不同的距离权重值，当相对航向角不同时，得到不同的角度权重值。
第二理论方向盘转角确定步骤：根据第二前馈方向盘转角、第二反馈方向盘转角计算得到第二理论方向盘转角，并进入第二拨杆换道操作步骤；第二理论方向盘转角确定步骤具体为：将第二前馈方向盘转角、第二反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为第二理论方向盘转角，并进入第二拨杆换道操作步骤，转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆直接获取车辆状况得到。
第二拨杆换道操作步骤：智能车辆根据第二理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆行驶至目标车道中心线上。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：包括以下步骤：
拨杆换道功能启动判断步骤：智能车辆接收拨杆换道功能启动命令时，获取车道线信息，所述车道线信息包括智能车辆是否获取到当前车道两侧车道的车道线，若没有获取到当前车道两侧车道的任一车道线，则退出拨杆换道功能，若获取到当前车道两侧车道的任一车道线，则进入到第一车道换道轨迹确定步骤；
第一车道换道轨迹确定步骤:获取拨杆换道功能启动判断步骤中的所述车道线信息，根据所述车道线信息计算当前车道的宽度信息，根据当前车道的宽度信息和车道线向目标车道平移1/4个车道宽获得第一换道轨迹规划离散点，根据第一换道轨迹规划离散点获得第一换道轨迹线拟合系数，所述第一换道轨迹先拟合系数表征目标车道的换道轨迹规划线上各点的位置数据；
第一前馈方向角转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据所述第一换道轨迹先拟合系数计算换道轨迹规划线的曲率半径，根据所述换道轨迹规划线的曲率半径和所述数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到第一前馈方向盘转角；
第一反馈方向盘转角驱动步骤：根据所述第一换道轨迹先拟合系数计算换道轨迹规划线各点的横向偏移量和相对航向角，所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与换道轨迹规划线上对应点的距离，所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与换道轨迹规划线的角度偏差，根据所述横向偏移量和所述相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到第一反馈方向盘转角；
第一理论方向盘转角确定步骤：根据所述第一前馈方向盘转角、所述第一反馈方向盘转角计算得到第一理论方向盘转角，并进入第一拨杆换道操作步骤；
第一拨杆换道操作步骤：智能车辆根据所述第一理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆行驶至换道轨迹规划线上；
第二车道换道轨迹确定步骤:获取当前车道的宽度信息，根据当前车道的宽度信息和当前车道的车道线向目标车道平移1/2个车道宽获得第二换道轨迹规划离散点，根据第二换道轨迹规划离散点获得第二换道轨迹线拟合系数，所述第二换道轨迹先拟合系数表征目标车道中心线上各点的位置数据；
第二前馈方向角转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据所述第二换道轨迹先拟合系数计算目标车道中心线的曲率半径，根据所述目标车道中心线的曲率半径和所述数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到第二前馈方向盘转角；
第二反馈方向盘转角驱动步骤：根据所述第二换道轨迹先拟合系数计算目标车道中心线各点的横向偏移量和相对航向角，所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与目标车道中心线上对应点的距离，所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与目标车道中心线的角度偏差，根据所述横向偏移量和所述相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到第二反馈方向盘转角；
第二理论方向盘转角确定步骤：根据所述第二前馈方向盘转角、所述第二反馈方向盘转角计算得到第二理论方向盘转角，并进入第二拨杆换道操作步骤；
第二拨杆换道操作步骤：智能车辆根据所述第二理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆行驶至目标车道中心线上。
2.根据权利要求1所述智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述第一车道换道轨迹确定步骤包括有车道宽计算子步骤，所述车道宽计算子步骤：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息以及车道宽预设值确定车道宽。
3.根据权利要求2所述智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述车道宽计算子步骤具体为：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将车道宽预设值确定为车道宽；反之，则计算智能车辆的横向几何中心与左侧车道线和右侧车道线的距离值之和，将所述距离值之和通过高斯滤波算法滤波后得到车道宽。
4.根据权利要求1所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述数据信息还包括智能车辆相关参数，所述第一前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述第一换道轨迹先拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到第一前馈方向盘转角。
5.根据权利要求4所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述第二前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述第二换道轨迹先拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到第二前馈方向盘转角。
6.根据权利要求1所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数，所述前馈方向盘转角算法配置为：
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角；
R--曲率半径。
7.根据权利要求1所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述第一反馈方向盘转角确定步骤包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤；
所述相对航向角确定子步骤：根据所述第一换道轨迹线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到所述相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤；
所述反馈方向盘转角计算子步骤：根据所述相对航向角和所述横向偏移量D0通过所述反馈方向盘转角算法计算得到所述第一反馈方向盘转角。
8.根据权利要求1所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述相对航向角算法配置为：
其中：
ε--相对航向角；
所述反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，所述距离权重值根据所述智能车辆的纵向速度确定；C2--角度权重值，所述角度权重值根据所述相对航向角确定。
9.根据权利要求1所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述第一理论方向盘转角确定步骤具体为：将所述第一前馈方向盘转角、所述第一反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为第一理论方向盘转角，并进入第一拨杆换道操作步骤，所述转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，所述方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，所述转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆直接获取车辆状况得到。
10.根据权利要求1所述一种智能车辆拨杆换道方法，其特征在于：所述拨杆换道功能启动判断步骤包括有碰撞检测步骤，所述碰撞检测步骤：获取当前车道两侧车道的任一车道线，则智能车辆获取目标车道图像信息作为风险评估信息，根据风险评估信息判断目标车道是否存在碰撞风险，若判断存在碰撞风险，则退出拨杆换道功能，若判断不存在碰撞风险，则进入到第一车道换道轨迹确定步骤。
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