CN113619574A - 一种车辆避让方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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CN113619574A CN202110992796.3A CN202110992796A CN113619574A CN 113619574 A CN113619574 A CN 113619574A CN 202110992796 A CN202110992796 A CN 202110992796A CN 113619574 A CN113619574 A CN 113619574A
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Abstract

本发明公开了一种车辆避让方法、装置、计算机设备和存储介质。车辆避让方法包括：检测同车道前车的行驶数据；根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。本发明实施例实现提高车辆行驶的安全性。

Description

一种车辆避让方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及智能驾驶技术，尤其涉及一种车辆避让方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
汽车在行驶过程中会遇到障碍物，需要进行避让。
现有技术中，国内整车厂所量产的车型均通过装配自动紧急制动避障***来提高汽车在行驶过程中遇到障碍物时的主动安全性。
但是，通过制动避让需要本车与前方障碍物相距较远的初始距离，否则仍然会发生碰撞。
发明内容
本发明实施例提供一种车辆避让方法、装置、计算机设备和存储介质，以实现提高车辆避让的安全性。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆避让方法，包括：
检测同车道前车的行驶数据；
根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；
在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆避让装置，包括：
前车行驶数据获取模块，用于检测同车道前车的行驶数据；
避让类型确定模块，用于根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；
控制车辆变道行驶模块，用于在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例提供的车辆避让方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明实施例提供的车辆避让方法。
本发明实施例通过避让类型为变道避让的情况时，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，控制当前车辆沿着变道路径行驶，解决通过制动避让需要有较远的初始距离，当初始距离较近时会发生碰撞的问题，实现提高避让障碍的效率，提高自动驾驶安全性的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种车辆避让方法的流程图；
图2是本发明实施例一中的一种车辆变道避让类型的示意图；
图3是本发明实施例二中的一种车辆避让方法的流程图；
图4是本发明实施例二中的一种车辆变道避让路径示意图；
图5是本发明实施例三中的一种车辆避让方法的流程图；
图6是本发明实施例三中的一种车辆避让路径跟踪控制的场景示意图；
图7是本发明实施例五中的一种车辆避让***的示意图；
图8是本发明实施例五中的一种车辆避让装置的示意图；
图9是本发明实施例六中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种车辆避让方法的流程图，本实施例可适用于对车辆进行避让的情况，例如，车辆主动变道避让前方车辆的情况，该方法可以由车辆避让装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件来实现，一般可集成在计算机设备中，例如，车载终端。具体包括如下步骤：
步骤110、检测同车道前车的行驶数据。
同车道前车指与当前车辆行驶在同一车道，并且行驶在本车辆前方的车辆，两车辆之间没有其他障碍物。前车的行驶数据用于获取其运动状态，包括前车与当前车辆的距离、行驶速度和加速度等。行驶数据可以通过传感器检测得到，示例性的，传感器可以包括前视摄像头和前侧毫米波雷达等，其中，前视摄像头可以检测前车是否紧急制动；前侧毫米波雷达可以检测当前车辆与前车的距离，以及紧急制动的初始速度和减速度。此外，传感器还包括左后侧毫米波雷达和右后侧毫米波雷达，其中，左后侧毫米波雷达和右后侧毫米波雷达分别可以检测当前车辆后方左侧车道和当前车辆后方右侧车道是否有车辆行驶。车载终端还可以包括网络通信模块用于下载地图，以及寄存器，用于存储下载的地图。
步骤120、根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型。
避让类型用于确定避让前车的方式，示例性的，避让类型可以包括制动避让和变道避让两种类型。根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型具体是：根据检测到的前车的行驶数据，计算当前车辆采取制动避让不会碰撞到前车的最小减速度。如果通过计算得到的最小减速度大于预设最大减速度，则当前车辆通过制动避让会与前车发生碰撞，确定选择变道避让类型；如果通过计算得到的最小减速度小于或等于预设最大减速度，则当前车辆通过制动避让不会与前车发生碰撞，可以根据实际情况选择变道避让或制动避让类型。具体的，当检测到当前车辆左侧车道和当前车辆右侧车道都有车辆行驶时，选择制动避让类型；当检测到当前车辆左侧车道和当前车辆右侧车道中至少一个车道没有车辆行驶时，选择变道避让类型。其中，预设最大减速度可以是当前车辆本身制动的最大减速度，或者还可以是用户自定义的最大减速度，例如选择满足乘坐舒适度需求的最大减速度。
在一个可选实施例中，所述根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型，包括：根据前车的行驶数据，确定碰撞时间和所述前车与所述当前车辆之间的车辆距离；根据预设最大减速度、所述碰撞时间和所述车辆距离，检测所述当前车辆的制动预测结果；根据所述制动预测结果与避让类型之间的对应关系，确定所述当前车辆的避让类型。
碰撞时间是同向车道前车以当前行驶速度匀速行驶时，当前车辆以预设最大减速度减速行驶，恰好与前车发生碰撞的时间。预设最大减速度指当前车辆制动时的最大减速度。前车与当前车辆之间的车辆距离指当前车辆与前车之间的距离，例如当前车辆车头与前车车尾的距离，示例性的，该距离可以通过前侧的毫米波雷达获取。制动预测结果用于表示当前车辆采取预设最大减速度制动时，当前车辆是否与前车碰撞。制动预测结果包括不会发生碰撞的结果，和会发生碰撞的结果。制动预测结果与避让类型之间的对应关系用于根据制动预测结果选择避让类型。示例性的，对应关系如下，当制动预测结果为当前车辆与前车碰撞时，对应变道避让；当制动预测结果为前车辆与前车不碰撞时，对应制动避让和变道避让两种类型。
示例性的，通过当前车辆左后侧毫米波雷达和前侧毫米波雷达，检测当前车辆左侧车道是否有行驶车辆，通过当前车辆右后侧毫米波雷达和前侧的毫米波雷达检测当前车辆右侧车道是否有行驶车辆。需要说明的是，毫米波雷达检测范围是一个预设值，当右侧或左侧车道上车辆与当前车辆在行驶方向上距离超过预设值时，当前车辆变道不会与右侧或左侧车道上行驶的车辆发生碰撞。当制动预测结果为不会发生碰撞时，如果检测到当前车辆左侧车道没有车辆，符合车辆向左侧车道变道条件，则可以选择向左侧车道变道避让；如果检测到当前车辆右侧车道没有车辆，符合车辆向右侧车道变道条件，则可以选择向右侧车道变道避让；当检测到车辆右侧车道和当前车辆左侧车道都没有车辆时，符合车辆向左侧和右侧车道变道条件，可以选择任意一个车道变道避让；当检测到车辆右侧车道和当前车辆左侧车道都有车辆时，不符合车辆向左侧或右侧车道变道条件，在小于预设减速度的范围内选择一个乘坐舒适度高的减速度制动避让。当制动预测结果为会发生碰撞时，选择变道避让，具体的变道选择与制动预测结果为不会发生碰撞时相同。
通过根据预设最大减速度、碰撞时间和车辆距离，检测所述当前车辆的制动预测结果，确定避让方式，在保障可以在保障行驶不发生碰撞的情况下，丰富避让方式，驾驶员可以选择更舒适的避让方式。
步骤130、在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
侧向加速度和侧向加速度变化率指当前车辆变道时的侧向加速度和侧向加速的变化率，侧向指与行驶方向垂直的方向，侧向加速度和侧向加速度变化率用于限制当前车辆的行驶速度和行驶加速度。通过选择恰当的侧向加速度和侧向加速的变化率，防止车辆变道行驶时，人体向侧方急速偏移与车辆内壁发生碰撞，提高车辆沿着变道路径行驶时人体的舒适度。
变道路径指当变道避让，即行驶到前车所在车道以外的车道时，当前车辆的行驶路径。确定变道路径后，控制当前车辆按照行驶路径变道行驶，示例性的，控制方式可以为闭环方式，通过误差反馈实时修正行驶轨迹。图2为一种车辆变道避让类型的示意图。图2中以向车辆行驶方向左侧车道变道为例，图中X轴为车道方向，Y轴为与车道方向垂直的方向，此时当前车辆沿着车道行驶，X轴与当前车辆的行驶方向相同，Y轴与当前车辆的行驶方向垂直，与当前车辆的行驶方向垂直的方向为侧向。当前车辆10沿着变道路径30从当前车道变道至左侧车道避让前车20，变道后车辆11为变道后的当前车辆。通过变道避让可以在两车距离较近时，有效避让前车，保障车辆行驶安全。
本发明实施例通过避让类型为变道避让的情况时，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，控制当前车辆沿着变道路径行驶，解决通过制动避让需要有较远的初始距离，当初始距离较近时会发生碰撞的问题，实现提高避让障碍的效率，提高自动驾驶安全性的效果。
在一个可选实施例中，车辆避让方法，还包括：在确定所述当前车辆避让类型为制动避让的情况下，控制所述当前车辆减速行驶。
当检测到当前车辆制动避让不会与前车发生碰撞时，控制车辆制动避让。在制动避让的过程中，可以选择一个乘车舒适度高的减速度，控制车辆制动避让。
在避让类型为制动避让时，通过制动避让前方车辆，保障车辆行驶安全。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种车辆避让方法的流程图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化，具体的，将基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，细化为：基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，采用B样条曲线模型拟合所述当前车辆的变道路径；将拟合曲线确定为所述当前车辆的变道路径。该方法包括：
步骤210、检测同车道前车的行驶数据。
步骤220、根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型。
步骤230、在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下。
步骤240、基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，采用B样条曲线模型拟合所述当前车辆的变道路径。
B样条曲线是B样条基曲线的线性组，B样条曲线曲面具有局部控制的能力。B样条曲线可表示为，
Figure BDA0003232985730000081
式中，u为B样条曲线模型的节点向量，P为B样条曲线模型的控制点，Ni,k(u)为B样条基函数，k表示B样条基函数的幂次。其中，Ni,k(u)可表示为：
Figure BDA0003232985730000082
利用B样条曲线坐标导数
Figure BDA0003232985730000083
和
Figure BDA0003232985730000084
可将其曲率表示为
Figure BDA0003232985730000085
由此可以利用B样条曲线曲率表示当前车辆侧向加速度约束条件：
Figure BDA0003232985730000086
其中，vinit和aymax分别为当前车辆初始速度和最大侧向加速度。若B样条曲线坐标三次导数表示为
Figure BDA0003232985730000087
则采用链式求导法可求得当前车辆侧向加速度变化率为：
Figure BDA0003232985730000091
其中，jymax为当前车辆最大侧向加速度变化率。
在一个可选实施例中，所述采用B样条曲线模型拟合所述当前车辆的变道路径，包括：基于如下公式定义B样条曲线模型的节点向量U和控制点P，拟合所述当前车辆的变道路径：
U＝{0,0,0,0,0,0,0.5,1,1,1,1,1,1}；
Figure BDA0003232985730000092
其中，Pi的坐标为(Pxi，Pyi)，di为控制点Pi与Pi-1之间的同向距离。d1≥0、d2≥0、d3≥0、d4≥0和
Figure BDA0003232985730000093
为待确定系数。图4为一种车辆变道避让路径示意图，其中节点向量U和控制点P按照上述定义的确定，整个路径关于控制点P3中心对称。节点向量U与前述公式中的节点向量u指代相同。
根据对节点向量U和控制点P的设定，将B样条曲线模型分为6段，用6个不同的基函数分别拟合，在6个基函数中选择不同的侧向加速度和侧向加速度变化率，可以增加B样条曲线的平滑性，防止车辆变道过程中侧向速度变化过快导致人体向车辆内壁倾斜发生碰撞，提高乘车的舒适度，同时避免采用大量的基函数，计算量过大，提高拟合效率。
步骤250、将拟合曲线确定为所述当前车辆的变道路径。
基于步骤240中的约束条件建立当前车辆主动变道避让路径非线性规划问题为：
Figure BDA0003232985730000101
Figure BDA0003232985730000102
d1≥0,d2≥0,d3≥0,
Figure BDA0003232985730000103
采用序列二次规划方法求解上述非线性规划问题得到车辆主动变道避让路径。已知车辆允许的最大侧向加速度，车辆变道避让初始车速越大，车辆变道避让路径允许的最大曲率就越小。以最小化车辆变道避让路径的侧向距离为优化目标，将车辆变道避让路径中控制点P0和控制点P1之间的路径P0P1的规划问题转化为非线性规划问题，求解即可得到路径P0P1。基于路径之间的对称关系，通过对路径P0P1进行平移、翻转和旋转操作得到剩余的路径，并且保证6段路径曲线平滑连接，即得到全部路径。
求解得到路径P0P1后，通过将路径P0P1平移得到控制点P1和控制点P2之间路径P1P2，以P2为旋转中心旋转路径P1P2，得到控制点P2和控制点P3之间的路径P2P3，以P3为旋转中心旋转路径P0P3，得到控制点P3和控制点P6之间的路径P3P4、路径P4P5和路径P5P6，得到整个车辆变道避让路径。
步骤260、控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
确定路径规划路线后，控制车辆沿着变道路径行驶，实现车辆变道避让。
本实施例的技术方案，通过采用B样条曲线模型拟合当前车辆的变道路径，B样条曲线具有凸包性和支撑性的特性，通过对B样条曲线基函数的设定，使拟合得到的变道路径更加平滑，避免变道路径突变，导致乘车者的不适感，并且通过对侧向加速度和侧向加速度进行约束，防止侧向加速度和侧向加速度变化率过大，导致人体向车辆内壁倾斜发生碰撞，提高乘车舒适性。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种车辆避让方法的流程图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化，具体的，将控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶，细化为：根据所述当前车辆的行驶数据和车辆参数，构建路径跟踪误差模型；根据所述路径跟踪误差模型确定闭环***，并计算所述闭环***的跟踪误差控制量；根据所述误差控制量，控制所述当前车辆行驶，以闭环控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。该方法包括：
步骤310、检测同车道前车的行驶数据。
步骤320、根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型。
步骤330、在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径。
步骤340、根据所述当前车辆的行驶数据和车辆参数，构建路径跟踪误差模型。
车辆的行驶数据指车辆行驶时的运动参数，示例性的，可以是纵向速度和目标横摆角速度，其中，纵向与车道方向相同，纵向速度为车道方向上的速度，目标横摆角速度为车辆变道时的侧向角速度，侧向指与车辆行驶方向垂直的方向。车辆参数指车辆本身属性参数，示例性的，可以包括下述至少一项汽车质量、横摆转动惯量、前轮等效侧偏刚度、后轮等效侧偏刚度、汽车质心到前轴的距离和汽车质心到后轴的距离等。路径跟踪误差指车辆行驶轨迹与规划路径之间的误差，路径跟踪误差模型用于根据跟踪误差调整行驶轨迹，使车辆沿着规划路径行驶，包括对车辆的纵向控制和侧向控制，纵向控制主要是对行驶速度的控制，对应车辆运动参数中的纵向速度；侧向控制主要是对车辆前轮转角的控制，对应车辆运动参数中的目标横摆角速度。
根据车辆与规划路径之间的侧向位置偏差和方位角偏差及其二者的变化率，分别用m、IZ、Cf、、Cr、If、Ir、Vx和
Figure BDA0003232985730000121
表示车辆质量、横摆转动惯量、前轮等效侧偏刚度、后轮等效侧偏刚度、车辆质心到前轴的距离、车辆质心到后轴的距离、纵向速度和目标横摆角速度，定义***状态向量和控制输入向量分别为
Figure BDA0003232985730000122
和u＝δf，其中，e1为汽车质心点与目标路径的距离，
Figure BDA0003232985730000123
为e1的导数，e2为汽车方位角与目标方位角的偏差，
Figure BDA0003232985730000124
为e2的导数，δf为前轮转角建立路径跟踪误差模型为：
Figure BDA0003232985730000125
考虑车辆前轮和后轮等效侧偏刚度参数不确定性，可将其表示为
Figure BDA0003232985730000126
其中，Cf0、Cr0分别为汽车前轮和后轮的等效侧偏刚度名义值，Cfe、Cre分别为汽车前轮、后轮的等效侧偏刚度最大摄动量，由此，路径跟踪误差模型修正为：
Figure BDA0003232985730000127
其中，A、ΔA、B1、ΔB1、B2、ΔB2和C分别表示：***名义矩阵、A的摄动矩阵、控制名义矩阵、B1的摄动矩阵、扰动名义矩阵、B2的摄动矩阵和输出矩阵，可分别表示为：
Figure BDA0003232985730000128
Figure BDA0003232985730000129
Figure BDA0003232985730000131
Figure BDA0003232985730000132
[ΔA ΔB1 ΔB2]＝WF[E1 E2 E3]
式中，W为***摄动结构的常数矩阵，F为满足FTF≤I的摄动矩阵，I为转动惯量，W、E1、E2和E3可分别表示为：
Figure BDA0003232985730000133
Figure BDA0003232985730000134
Figure BDA0003232985730000135
Figure BDA0003232985730000136
图6是一种车辆避让路径跟踪控制的场景示意图。X轴是纵向，与车道方向相同；轴Y与车道方向垂直，x轴与当前车辆行驶方向相同，y轴与车辆行驶方向垂直，其中，X轴和Y轴构成的坐标系可以理解为世界坐标系，而x轴和y轴构成的坐标系可以理解为当前车辆的相对坐标系。图中矩形表示当前车辆，e1为车辆质心点与目标路径的距离，e2为汽车方位角与目标方位角的偏差，Ψ为横摆角速度，Ψdes为目标横摆角速度。
步骤350、根据所述路径跟踪误差模型确定闭环***，并计算所述闭环***的跟踪误差控制量。
闭环***指带有反馈信息的控制***。
在一个可选实施例中，所述计算所述闭环***的跟踪误差控制量，包括：根据路径跟踪反馈模型和路径跟踪前馈模型，计算所述闭环***的跟踪误差控制量。
基于修正的路径跟踪误差模型设计“前馈+反馈”路径跟踪控制方式，在闭环稳定的前提下，使闭环***的动态性能指标可灵活配置，其中前馈为侧向控制方法，控制前轮转角，反馈为后轮反馈控制。为此，将修正的路径跟踪误差模型简化为：
Figure BDA0003232985730000141
基于简化后的路径跟踪误差模型设计反馈控制律为：
u1＝Ky＝KCx
其中，K为增益。
由此，得到路径跟踪闭环***为：
Figure BDA0003232985730000142
其中，W为***摄动结构的常数矩阵，F为满足FTF≤I的摄动矩阵，I为转动惯量，Ac、Ec可表示为：
Ac＝A+B1KC
Ec＝E1+E2KC
为了实现在闭环稳定的前提下，使闭环***的动态性能指标可灵活配置，采用极点配置方法设计反馈增益，并将问题转换为线性矩阵不等式方式进行求解，即使闭环***的动态性能指标可灵活配置性能指标等价为如下线性矩阵不等式：
Figure BDA0003232985730000143
进一步地，上述线性矩阵不等式可等效为：
Figure BDA0003232985730000144
其中，
Figure BDA0003232985730000145
进一步地，上述线性矩阵不等式可等效为：
Figure BDA0003232985730000146
为了进一步解耦上述线性矩阵不等式，定义中间过渡变量X＝QXQQT+RXRRT和KCX＝Y＝YRRT，其中Q为矩阵C核空间基向量构成的列满秩矩阵，R为矩阵C的伪逆矩阵，可表示为R＝CT(CCT)-1，XQ和XR为未知的对称正定矩阵，YR为未知的任意矩阵，由此可得：
Figure BDA0003232985730000151
对上面线性矩阵不等式进行求解，可得反馈增益系数为：
Figure BDA0003232985730000152
其中，
Figure BDA0003232985730000153
和
Figure BDA0003232985730000154
分别为XR和YR的可行解。
由于上述反馈增益系数求解过程中的核心算法为极点配置算法，使得闭环***的动态性能指标可灵活配置。
进一步地，通过汽车变道避让路径跟踪前馈控制，根据汽车变道避让路径跟踪控制律u＝u1+u2＝KCx+u2，其中u1＝Ky＝KCx为车辆变道避让路径跟踪反馈控制律，K为反馈控制增益，u2为汽车变道避让路径跟踪前馈控制律，利用拉氏变换终值定理设计前馈控制律为：
Figure BDA0003232985730000155
其中，f3为矩阵KC的分量,Vx为车辆的纵向速度。
在前馈控制律的作用下，抑制扰动项对路径跟踪精度的影响，解决设计车辆变道避让路径跟踪控制律时，忽略了车辆目标横摆角速度引起的扰动项，闭环***的极点可以配置在期望的位置上，但闭环***实际受车辆目标横摆角速度引起的扰动项的影响，无法达到预期的动态和稳态性能的问题，使得路径跟踪控制可实现零稳定误差。
通过路径跟踪反馈模型和路径跟踪前馈模型，计算所述闭环***的跟踪误差控制量，能够跟踪多种路径，并且受路径形状的干扰影响较小，能够减小车辆行驶中的侧向误差和纵向误差，提高曲率变化明显时的路径跟踪效果，使车辆具有较好的路径跟踪准确性、稳定性和鲁棒性。
步骤360、根据所述误差控制量，控制所述当前车辆行驶，以闭环控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
本实施例的技术方案，设计“前馈+反馈”路径跟踪控制，控制车辆沿着规划路径行驶，能够跟踪多种路径，能够减小车辆行驶中的侧向误差和纵向误差，提高曲率变化明显时的路径跟踪效果，使车辆具有较好的路径跟踪准确性、稳定性和鲁棒性，使车辆行驶符合路径规划中设计的路径。
实施例四
图7为本发明实施例四提供的一种车辆避让***的示意图，本实施例的技术方案是上述技术方案的一个具体实现方式，该方法包括：
车辆避让***可以分为三个主要部分，信息采集单元、车辆避让规划单元和线控单元。信息采集单元与车辆避让规划单元通信连接；车辆避让规划单元与线控通信连接。
信息采集单元用于采集当前车辆所在环境交通环境信息，包括前视摄像头410、前侧毫米波雷达420、后侧毫米波雷达430和高清地图440。其中，后侧毫米波雷达可以包括左后侧毫米波雷达和右后侧毫米波雷达。信息采集单元通过多传感器融合的方式获取交通环境信息，使得当前车辆主动变道避让过程可以综合考虑当前车辆本车道和相邻车道的交通环境信息，满足车辆功能安全要求。
车辆避让规划单元用于规划车辆避让路线，包括避让类型确定模块450、变道路径拟合模块460和变道路径控制模块470。车辆避让规划单元用于执行本发明提出的一种运行于车辆电控控制单元上的车辆动变道避让确定方法、车辆变道避让路径规划方法和车辆变道避让路径跟踪控制方法，使得规划的路径满足汽车运动学和动力学约束，满足可跟踪性和乘坐舒适性要求，并且使得路径跟踪控制策略可以根据性能指标灵活配置闭环***的极点和实现零稳定误差目标。
线控单元用于执行车辆避让规划单元的方法，包括线控制动模块480和线控变道单元490，线控制动模块480用于执行控制车辆制动避让方法，线控变道单元490用于执行车辆变道避让方法。本发明采用高集成度和高冗余性的线控制动和线控转向***作为汽车主动变道避让***的执行机构，使得汽车具有智能可控性。
本实施例的技术方案，通过车辆避让***的构建实现本发明车辆避让方法的***，展现了本发明提出的车辆动变道避让确定方法、车辆变道避让路径规划方法和车辆变道避让路径跟踪控制方法具体实现过程，解决通过制动避让需要有较远的初始距离和降低乘车舒适度的问题，实现提高避让障碍的有效性和乘车舒适度的效果。
实施例五
图8为本发明实施例五提供的一种车辆避让装置的结构示意图。实施例五是实现本发明上述实施例提供的车辆避让方法的相应装置，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中。车辆避让装置包括：
前车行驶数据获取模块510，用于检测同车道前车的行驶数据；
避让类型确定520，用于根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；
控制车辆变道行驶模块530，用于在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
本实施例的技术方案，通过避让类型为变道避让的情况时，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，控制当前车辆沿着变道路径行驶，解决通过制动避让需要有较远的初始距离，当初始距离较近时会发生碰撞的问题，实现提高避让障碍的效率，提高自动驾驶安全性的效果。
可选的，车辆避让装置，还包括：
减速行驶控制模块，用于在确定所述当前车辆避让类型为制动避让的情况下，控制所述当前车辆减速行驶；
可选的，所述控制车辆变道行驶模块，包括：
变道路径拟合单元，用于基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，采用B样条曲线模型拟合所述当前车辆的变道路径；
变道路径确定单元，用于将拟合曲线确定为所述当前车辆的变道路径；
可选的，所述变道路径拟合单元，包括：
B样条曲线定义子单元，用于基于如下公式定义B样条曲线模型的节点向量U和控制点P，拟合所述当前车辆的变道路径：
U＝{0,0,0,0,0,0,0.5,1,1,1,1,1,1}；
Figure BDA0003232985730000191
其中，Pi的坐标为(Pxi，Pyi)，di为控制点Pi与Pi-1之间的同向距离。
可选的，所述变道路径拟合单元，包括：
跟踪误差模型构建子单元，用于根据所述当前车辆的行驶数据和车辆参数，构建路径跟踪误差模型；
跟踪误差控制量计算子单元，用于根据所述路径跟踪误差模型确定闭环***，并计算所述闭环***的跟踪误差控制量；
闭环控制子单元，用于根据所述误差控制量，控制所述当前车辆行驶，以闭环控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
可选的，所述计算所述闭环***的跟踪误差控制量，包括：
根据路径跟踪反馈模型和路径跟踪前馈模型，计算所述闭环***的跟踪误差控制量
可选的，所述避让类型确定模块，包括：
车辆距离确定单元，用于根据前车的行驶数据，确定碰撞时间和所述前车与所述当前车辆之间的车辆距离；
制动预测单元，用于根据预设最大减速度、所述碰撞时间和所述车辆距离，检测所述当前车辆的制动预测结果；
避让类型确定单元，用于根据所述制动预测结果与避让类型之间的对应关系，确定所述当前车辆的避让类型。
上述装置可执行本发明实施例所提供的车辆避让方法，具备执行车辆避让方法相应的功能模块和有益效果。
实施例六
图9为本发明实施例六提供的一种计算机设备的结构示意图，如图9所示，该计算机设备包括处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604；计算机设备中处理器601的数量可以是一个或多个，图9中以一个处理器60为例；计算机设备中的处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
存储器602作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车辆避让方法对应的程序指令/模块(例如，车辆避让装置中的前车行驶数据获取模块510、避让类型确定模块520和控制车辆变道行驶模块530)。处理器601通过运行存储在存储器602中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车辆避让方法。
存储器602可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器602可进一步包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置603可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置604可包括显示屏等显示设备。
实施例七
本发明实施例七还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种车辆避让方法，该方法包括：
检测同车道前车的行驶数据；
根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；
在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车辆避让方法，其特征在于，包括：
检测同车道前车的行驶数据；
根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；
在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，包括：
基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，采用B样条曲线模型拟合所述当前车辆的变道路径；
将拟合曲线确定为所述当前车辆的变道路径。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用B样条曲线模型拟合所述当前车辆的变道路径，包括：
基于如下公式定义B样条曲线模型的节点向量U和控制点P，拟合所述当前车辆的变道路径：
U＝{0,0,0,0,0,0,0.5,1,1,1,1,1,1}；
Figure FDA0003232985720000011
其中，Pi的坐标为(Pxi，Pyi)，di为控制点Pi与Pi-1之间的同向距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶，包括：
根据所述当前车辆的行驶数据和车辆参数，构建路径跟踪误差模型；
根据所述路径跟踪误差模型确定闭环***，并计算所述闭环***的跟踪误差控制量；
根据所述误差控制量，控制所述当前车辆行驶，以闭环控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述闭环***的跟踪误差控制量，包括：
根据路径跟踪反馈模型和路径跟踪前馈模型，计算所述闭环***的跟踪误差控制量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型，包括：
根据前车的行驶数据，确定碰撞时间和所述前车与所述当前车辆之间的车辆距离；
根据预设最大减速度、所述碰撞时间和所述车辆距离，检测所述当前车辆的制动预测结果；
根据所述制动预测结果与避让类型之间的对应关系，确定所述当前车辆的避让类型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在确定所述当前车辆避让类型为制动避让的情况下，控制所述当前车辆减速行驶。
8.一种车辆避让装置，其特征在于，包括：
前车行驶数据获取模块，用于检测同车道前车的行驶数据；
避让类型确定模块，用于根据前车的行驶数据，检测当前车辆避让类型；
控制车辆变道行驶模块，用于在确定所述当前车辆避让类型为变道避让的情况下，基于侧向加速度和侧向加速度变化率的约束条件，确定所述当前车辆的变道路径，并控制所述当前车辆沿着所述变道路径行驶。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一所述的车辆避让方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的车辆避让方法。
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