CN114291092B - 车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质 - Google Patents

车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质 Download PDF

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CN114291092B CN202210092450.2A CN202210092450A CN114291092B CN 114291092 B CN114291092 B CN 114291092B CN 202210092450 A CN202210092450 A CN 202210092450A CN 114291092 B CN114291092 B CN 114291092B
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Abstract

本申请提供一种车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质。方法包括：在根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，确定目标车辆需要从第一车道切换至第二车道时，根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取目标函数的取值；根据目标函数的取值，获取目标车辆从第一车道切换至第二车道时所使用的车辆控制参数，以控制目标车辆从第一车道切换至第二车道。其中，目标函数的取值表征目标车辆完成换道所需时间，目标函数的参数包括下述至少一项：目标车辆在第一方向上的加速度、冲击度，以及，目标车辆在第二方向上冲击度，本申请提高了车辆换道控制的准确性和安全性。

Description

车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质
技术领域
本申请涉及车辆技术，尤其涉及一种车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质。
背景技术
在导致道路发生交通事故的多种原因中，车辆不恰当的换道行为是导致交通事故发生的主要因素。因此，对于可以自动行驶的车辆(例如无人驾驶车辆)，如何自动控制车辆进行合理地换道是至关重要的。
在使用现有的车辆换道方法确定车辆的换道轨迹时，通常仅考虑了车辆的速度或者与周围车辆的距离等对换道过程的影响，进而导致使用现有的车辆换道方法控制车辆进行换道，可能存在准确性较低且安全性较差的问题。
发明内容
本申请提供一种车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质，以实现提高车辆换道控制的准确性和安全性。
第一方面，本申请提供一种车辆换道控制方法，所述方法包括：
根据目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道；
若确定所述目标车辆需要从所述第一车道切换至所述第二车道，则根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；所述目标函数的取值表征所述目标车辆完成换道所需时间，所述目标函数的参数包括下述至少一项：所述目标车辆在第一方向上的加速度、所述目标车辆在所述第一方向上的冲击度，以及，所述目标车辆在第二方向上冲击度；所述第一方向为与所述第一车道垂直的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；
根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数；
根据所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，控制所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
可选的，所述根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值，包括：
根据所述目标车辆的环境信息、所述目标车辆的行驶信息，以及，第一约束条件，对所述预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；其中，所述第一约束条件包括下述至少一项：
与处于所述第二车道的其他车辆之间的距离约束条件；
所述目标车辆在所述第一方向和所述第二方向上的加速度的约束条件；
所述目标车辆在所述第一方向和所述第二方向上的冲击度的约束条件；
所述目标车辆完成换道所需时间的约束条件；
所述目标车辆在所述第一方向上的可移动距离的约束条件。
可选的，所述根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，包括：
根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，通过预设的蝙蝠算法，对所述预设的目标函数进行优化，使得所述目标函数的取值最小。
可选的，所述目标车辆控制参数包括：所述第一方向上的速度、所述第一方向上的加速度、所述第二方向上的速度，以及，所述第二方向上的加速度；
所述根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，包括：
将所述目标函数的取值，输入第一方向上的速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第一方向上的速度；将所述目标函数的取值，输入第一方向上的加速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第一方向上的加速度；所述第一方向上的速度计算公式，以及，所述第一方向上的加速度计算公式均为N次多项式，所述N为大于或等于1的整数；
将所述目标函数的取值，输入第二方向上的速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第二方向上的速度；将所述目标函数的取值，输入第二方向上的加速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第二方向上的加速度；所述第二方向上的速度计算公式，以及，所述第二方向上的加速度计算公式均为K次多项式，所述K为大于N的整数。
可选的，所述环境信息包括：所述目标车辆与第一目标位置之间的第一距离、第一车辆的车速，所述第一目标位置为所述目标车辆前方所述目标车辆所需经过的第一个交叉路口所在的位置；所述第一车辆位于所述第一车道，且位于所述目标车辆的前方；所述车辆的行驶信息包括：所述第一车道对应的车道标识、所述目标车辆的当前待行驶路径；
所述根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道，包括：
根据所述第一距离、所述第一车辆的车速、所述第一车道对应的车道标识，以及，所述当前待行驶路径，确定目标换道方式；
根据所述目标换道方式，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道。
可选的，所述根据所述第一距离、所述第一车辆的车速、所述第一车道对应的车道标识，以及，所述当前待行驶路径，确定目标换道方式，包括：
若所述第一距离大于预设超车距离阈值，且所述第一车辆的车速小于第一速度阈值，则确定所述目标换道方式为超车换道；
或者，
若所述第一距离小于或等于预设超车距离阈值，且所述目标车辆当前行驶车道对应的车道标识，与，所述当前待行驶路径中指示的所述目标车辆在所述第一目标位置的行驶方向不匹配，则确定所述目标换道方式为路径校准换道。
可选的，所述目标换道方式为路径校准换道，所述根据所述目标换道方式，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道，包括：
根据所述当前待行驶路径中指示的所述目标车辆在所述第一目标位置的行驶方向，确定所述第二车道；
若所述第二车道为所述第一车道的左侧车道，则判断所述目标车辆是否满足左侧换道条件，若所述目标车辆满足左侧换道条件，则确定目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道；
或者，若所述第二车道为所述第一车道的右侧车道，则判断所述目标车辆是否满足右侧换道条件，若所述目标车辆满足右侧换道条件，则确定目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
第二方面，本申请提供一种车辆换道控制装置，所述装置包括：
确定模块，用于根据目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道；
处理模块，用于在确定所述目标车辆需要从所述第一车道切换至所述第二车道时，根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数；所述目标函数的取值表征所述目标车辆完成换道所需时间，所述目标函数的参数包括下述至少一项：所述目标车辆在第一方向上的加速度、所述目标车辆在所述第一方向上的冲击度，以及，所述目标车辆在第二方向上冲击度；所述第一方向为与所述第一车道垂直的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；
控制模块，用于根据所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，控制所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
第三方面，本申请提供一种电子控制单元，包括：至少一个处理器、存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述电子控制单元执行第一方面任一项所述的方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机执行指令，当所述计算机执行指令被处理器执行时，实现第一方面任一项所述的方法。
第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述的方法。
本申请提供的车辆换道控制方法、装置、电子控制单元及存储介质，通过目标车辆的环境信息和目标车辆的行驶信息来确定目标车辆是否要从第一车道切换至第二车道。在根据上述信息确定需要从第一车道切换至第二车道时，在执行以下换道操作，提高了目标车辆换道的准确性和安全性。通过上述环境信息和行驶信息，对取值为目标车辆完成换道所需时间的目标函数进行优化，可以得到优化后的目标函数的取值，也就是优化后的目标车辆完成换道所需时间。然后，基于该目标车辆完成换道所需时间确定车辆控制参数。通过上述方法，在确定目标车辆换道过程中的车辆控制参数时，不仅考虑了目标车辆的环境信息和行驶信息对换道过程的影响，还考虑了完成换道所需时间对车辆控制参数的影响，相较于现有技术中未考虑完成换道所需时间的方法，本申请提高了确定车辆控制参数的准确性，进而提高了基于该车辆控制参数控制目标车辆从第一车道切换至第二车道的准确性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请提供的一种车辆换道控制方法的流程示意图；
图2为本申请提供的一种车辆行驶环境区域划分示意图；
图3为本申请提供的另一种车辆换道控制方法的流程示意图；
图4为本申请提供的一种车辆换道控制装置的结构示意图；
图5为本申请提供的一种电子控制单元结构示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
下面首先对本申请涉及到的部分名词概念进行解释：
冲击度：车辆在一方向上的冲击度与车辆在该方向上的加速度相关。可选的，冲击度可以为加速度方程的一阶导数。
随着人工智能、物联网、第五代移动通信技术(5th Generation MobileCommunication Technology，5G)、云计算等各项科学技术的发展，无人驾驶技术得到了极大地发展。结合导致道路发生交通事故的多种原因来看，车辆不恰当的换道行为是导致交通事故发生的主要因素，尤其在复杂动态的交通环境下，不恰当的换道行为导致交通事故产生的概率更大。因此，加强复杂动态城市环境下车辆换道行为决策研究对于保证无人驾驶车辆行驶安全、提高道路通行能力、改善绿色生态驾驶环境具有重要意义。
现有的车辆换道方法主要为根据自车(也就是控制换道的车辆)周围的各其他车辆的型号、自车与上述各其他车辆之间的前后纵向距离，或者，自车相对上述各其他车辆的横向距离等参数与各参数的设定阈值，确定是否属于超车场景，以及，超车行驶轨迹。
事实上，发明人通过研究发现，在因为车辆换道导致交通事故的情况下，不仅车辆之间的距离和速度是导致交通事故发生的因素，完成车辆换道所需的时间等，也是决定是否会引发交通事故的重要因素。因此，现有的车辆换道方法存在准确性较低且安全性较差的问题。
考虑到现有的车辆换道方法存在上述问题，本申请提出了一种基于目标车辆完成换道所需时间，确定目标车辆换道所使用的车辆控制参数，进而基于该车辆控制参数控制目标车辆进行换道的方法。通过上述方法，在控制目标车辆进行换道过程中，考虑了目标车辆完成换道所需时间对车辆换道轨迹的影响，进而提高了控制目标车辆进行换道的准确性和安全性。可选的，上述方法的执行主体例如可以为目标车辆中设置的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)。
应理解，本申请对上述目标车辆的类型的并不进行限定。上述ECU可以为仅提供无人驾驶功能的车辆，也可以为能够提供无人驾驶功能以及人工驾驶功能的车辆。
下面以上述方法的执行主体为ECU为例，结合具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本申请提供的一种车辆换道控制方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S101、根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，确定目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道。
示例性的，上述目标车辆的环境信息例如可以包括下述至少一项：目标车辆与第一目标位置之间的第一距离、第一车辆的车速、目标车辆的周围其他车辆的车速、目标车辆的周围车辆与目标车辆的距离、目标车辆的位置信息、包括了目标车辆的行驶路径规划结果的地图数据等。其中，上述第一目标位置为目标车辆前方目标车辆所需经过的第一个交叉路口所在的位置。上述第一车辆位于第一车道，且位于目标车辆的前方。
示例性的，图2为本申请提供的一种车辆行驶环境区域划分示意图。示例性的，上述目标车辆的周围车辆例如可以为如图2中所示的8个区域中的至少一个区域中的车辆。上述第一车辆例如可以为区域2中车辆。示例性的，上述目标车辆的周围车辆与目标车辆的距离可以是车辆之间的纵向距离，也可以是车辆之间的横向距离。该纵向可以是指与第一车道平行的方向，横向可以是指与第一车道垂直的方向。示例性的上述地图数据例如可以包括：上述第一目标位置数据、第二车道对应的车道标识、各车道限速信息等。
上述目标车辆的行驶信息例如可以包括下述至少一项：第一车道对应的车道标识、目标车辆的当前待行驶路径、目标车辆的车速、目标车辆当前所在的位置等。
应理解，本申请对ECU如何获取目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息并不进行限定。示例性的，ECU例如可以通过目标车辆上设置的摄像头、雷达等传感器装置获取上述环境信息和行驶信息。
若确定目标车辆需要从第一车道切换至第二车道，则执行步骤S102。
若确定目标车辆不需从第一车道切换至第二车道，则ECU可以在第一车道按照当前规划路径继续行驶，不需进行换道。
S102、根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取目标函数的取值。
上述目标函数的参数包括下述至少一项：目标车辆在第一方向上的加速度、目标车辆在第一方向上的冲击度，以及，目标车辆在第二方向上冲击度。上述目标函数的取值表征目标车辆完成换道所需时间。其中，上述第一方向为与第一车道垂直的方向，第二方向与第一方向垂直。示例性的，上述第一方向与第二方向例如可以如图2中所示。
可选的，ECU例如可以根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，通过预设的蝙蝠算法，对上述预设的目标函数进行优化，以使得该目标函数的取值最小。因为通常完成换道所需时间越少，造成交通事故产生的可能性越小。因此，当通过预设的蝙蝠算法，对上述预设的目标函数进行优化，以使得该目标函数的取值最小时，减少了目标车辆完成换道所需的时间，提高了换道的安全性。其中，上述蝙蝠算法可以为用户预先存储在该目标车辆的ECU中的。
或者，ECU还可以通过上述预设的目标函数优化算法，对上述预设的目标函数进行优化，以使该目标函数的取值小于预设阈值即可。其中，该预设阈值可以为用户线下确定并预先存储在该目标车辆的ECU中的。示例性的，ECU例如可以将优化过程中得到小于前述预设阈值的目标函数的取值时即停止优化，并获取该目标函数的取值。
S103、根据目标函数的取值，获取目标车辆从第一车道切换至第二车道时所使用的车辆控制参数。
也就是说，ECU可以根据目标车辆完成换道所需时间，获取目标车辆从第一车道切换至第二车道时所使用的车辆控制参数。示例性的，上述车辆控制参数例如可以包括下述至少一项：目标车辆在第一方向和第二方向上的速度、目标车辆在第一方向和第二方向上的加速度、目标车辆在第一方向和第二方向上位移等。
可选的，ECU例如可以将上述目标函数的取值输入各车辆控制参数对应的参数计算公式，以根据该目标函数的取值获取上述车辆控制参数。
S104、根据目标车辆从第一车道切换至第二车道时所使用的车辆控制参数，控制目标车辆从第一车道切换至第二车道。
应理解，本申请对ECU如何根据上述车辆控制参数，控制目标车辆从第一车道切换至第二车道，并不进行限定。示例性的，不同车辆控制参数对应的控制目标车辆的方式可以不同。以该车辆控制参数为目标车辆在第一方向和第二方向上的加速度和位移为例，ECU例如可以根据上述各方向上的加速度和位移，控制目标车辆在换道过程中的油门大小和方向盘转动方向以及转动角度等。
在本实施例中，通过目标车辆的环境信息和目标车辆的行驶信息来确定目标车辆是否要从第一车道切换至第二车道。在根据上述信息确定需要从第一车道切换至第二车道时，在执行以下换道操作，提高了目标车辆换道的准确性和安全性。通过上述环境信息和行驶信息，对取值为目标车辆完成换道所需时间的目标函数进行优化，可以得到优化后的目标函数的取值，也就是优化后的目标车辆完成换道所需时间。然后，基于该目标车辆完成换道所需时间确定车辆控制参数。通过上述方法，在确定目标车辆换道过程中的车辆控制参数时，不仅考虑了目标车辆的环境信息和行驶信息对换道过程的影响，还考虑了完成换道所需时间对车辆控制参数的影响，相较于现有技术中未考虑完成换道所需时间的方法，本申请提高了确定车辆控制参数的准确性，进而提高了基于该车辆控制参数控制目标车辆从第一车道切换至第二车道的准确性和安全性。
下面对ECU如何根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取目标函数的取值进行详细说明：
作为一种可能的实现方式，ECU例如可以根据上述目标车辆的环境信息、目标车辆的行驶信息，以及，第一约束条件，对预设的目标函数进行优化，获取目标函数的取值。其中，上述第一约束条件可以用于在对目标函数进行优化过程中，作为优化的约束条件，使得目标函数的取值还能够满足上述第一约束条件，进一步提高了控制车辆进行换道的准确性和安全性。
上述第一约束条件可以包括下述至少一项：
1、与处于第二车道的其他车辆之间的距离约束条件。
上述第二车道可以为第一车道左侧的车道，也可以为第一车道右侧的车道。以第二车道为第一车道左侧的车道为例，上述处于第二车辆的其他车辆可以为在目标车辆前方的车辆(例如图2中所示的区域1中的车辆)，和/或，在目标车辆后方的车辆(例如图2中所示的区域6中的车辆)。上述距离可以为第一方向上的距离，也可以为第二方向上的距离，或者，还可以为第一方向上的距离和第二方向上的距离。
示例性的，以上述距离为第二方向上的距离为例，该目标车辆与处于第二车道的其他车辆之间的距离约束条件例如可以为：目标车辆与处于第二车道的其他车辆之间的第二方向上的距离大于或等于预设纵向距离阈值。其中，示例性的，该预设纵向距离阈值可以为用户预先存储在该目标车辆的ECU中的。
2、目标车辆在第一方向和第二方向上的加速度的约束条件。
示例性的，该目标车辆在第一方向和第二方向上的加速度的约束条件例如可以为：目标车辆在第一方向上的加速度大于第一预设加速度阈值，且小于第二预设加速度阈值。目标车辆在第二方向上的加速度大于第三预设加速度阈值，且小于第四预设加速度阈值。
其中，上述第一预设加速度阈值小于第二预设加速度阈值，第三预设加速度阈值小于第四预设加速度阈值。本申请对第一预设加速度阈值与第三预设加速度阈值是否相同，以及，第二预设加速度阈值与第四预设加速度阈值是否相同并不进行限定。
在一些实施例中，上述第二预设加速度例如可以等于目标车辆的侧滑系数与重力加速度的乘积。通过上述方法，可以基于目标车辆的侧滑系数控制目标车辆进行换道，避免了换道过程第一方向上的加速度过大导致车辆出现侧翻的情况，进一步提高了控制目标车辆换道过程的安全性。
可选的，上述第一预设加速度阈值、第二预设加速度阈值、第三预设加速度阈值，或者，第四预设加速度阈值例如可以为用户通过线下实验确定，并预先存储在该目标车辆的ECU中的。
3、目标车辆在第一方向和第二方向上的冲击度的约束条件。
示例性的，该目标车辆在第一方向和第二方向上的冲击度的约束条件例如可以为：目标车辆在第一方向上的冲击度大于第一预设冲击度阈值，且小于第二预设冲击度阈值。目标车辆在第二方向上的冲击度大于第三预设冲击度阈值，且小于第四预设冲击度阈值。
其中，上述第一预设冲击度阈值小于第二预设冲击度阈值，第三预设冲击度阈值小于第四预设冲击度阈值。本申请对第一预设冲击度阈值与第三预设冲击度阈值是否相同，以及，第二预设冲击度阈值与第四预设冲击度阈值是否相同并不进行限定。
可选的，上述第一预设冲击度阈值、第二预设冲击度阈值、第三预设冲击度阈值，或者，第四预设冲击度阈值例如可以为用户通过线下实验确定，并预先存储在该目标车辆的ECU中的。
通过将目标车辆在第一方向和第二方向上的冲击度作为约束条件，使得根据该约束条件得到的目标函数的取值能够满足该约束条件，进而使得基于该目标函数的取值确定的车辆控制参数满足该约束条件。通过限制车辆的冲击度，避免了冲击度过大导致车辆上用户舒适性较低、体验感较差的问题，提高了控制车辆换道过程的体验感。
4、目标车辆完成换道所需时间的约束条件。
示例性的，该目标车辆完成换道所需时间的约束条件例如可以为：目标车辆完成换道所需时间大于或等于第一预设时间阈值，且小于或等于第二预设时间阈值。其中，上述第一预设时间阈值小于第二预设时间阈值。
可选的，上述第一预设时间阈值和第二预设时间阈值例如可以为用户通过线下实验确定，并预先存储在该目标车辆的ECU中的。
5、目标车辆在第一方向上的可移动距离的约束条件。
示例性的，该目标车辆在第一方向上的可移动距离的约束条件例如可以为：目标车辆在第一方向上的可移动距离大于第一预设可移动距离阈值，且小于或等于第二预设可移动距离阈值。其中，上述第一预设可移动距离阈值小于第二预设可移动距离阈值。
示例性的，上述第一预设可移动距离阈值例如可以为0。上述第二预设可移动距离阈值例如可以为第一车道的中心线与第二车道的中心线之间的距离。可选的，上述第一预设可移动距离阈值和第二预设可移动距离阈值例如可以为用户通过线下实验确定，并预先存储在该目标车辆的ECU中的。
通过将目标车辆在第一方向上的可移动距离作为约束条件，限制了目标车辆的在第一方向上的可移动距离，避免了目标车辆在换道过程中出现偏离第二车道，提高了控制目标车辆进行换道的准确性和安全性。
下面以目标车辆控制参数包括：第一方向上的速度、第一方向上的加速度、第二方向上的速度，以及，第二方向上的加速度为例，对ECU如何根据目标函数的取值，获取目标车辆从第一车道切换至第二车道时所使用的车辆控制参数进行详细说明：
作为一种可能的实现方式，ECU可以将上述目标函数的取值，输入第一方向上的速度计算公式，得到目标车辆在第一方向上的速度。ECU将目标函数的取值，输入第一方向上的加速度计算公式，可以得到目标车辆在第一方向上的加速度。ECU可以将目标函数的取值，输入第二方向上的速度计算公式，得到目标车辆在第二方向上的速度。将目标函数的取值，输入第二方向上的加速度计算公式，ECU可以得到目标车辆在第二方向上的加速度。
其中，上述第一方向上的速度计算公式，以及，第一方向上的加速度计算公式，可以均为N次多项式。该N为大于或等于1的整数。上述第二方向上的速度计算公式，以及，第二方向上的加速度计算公式可以均为K次多项式、该K为大于N的整数。示例性的，上述N例如可以等5，上述K例如可以等于6。
在一些实施例中，上述N次多项式，或者，K次多项式中的各项之前还可以设置有该项对应的系数。可选的，各项系数可以是用户预先存储在该目标车辆的ECU中的。或者，各项系数还可以为通过在优化上述目标函数过程中，确定的系数的取值。可选的，ECU例如可以通过前述蝙蝠算法确定各项系数的取值。
通过使用次数更高的多项式计算目标车辆在第二方向上的速度和加速度，提高了确定目标车辆换道过程中与前车和后车之前的距离的准确性，进而提高了实现避撞的准确性。
下面以环境信息包括：目标车辆与第一目标位置之间的第一距离、第一车辆的车速，且车辆的行驶信息包括：第一车道对应的车道标识、目标车辆的当前待行驶路径为例，对ECU如何根据目标车辆的环境信息，以及，目标车辆的行驶信息，确定目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道，进行详细说明：
如前述所说，该第一目标位置为目标车辆前方目标车辆所需经过的第一个交叉路口所在的位置，该第一车辆位于第一车道，且位于目标车辆的前方。
作为一种可能的实现方式，前述步骤S101可以包括以下步骤：
步骤1011、根据第一距离、第一车辆的车速、第一车道对应的车道标识，以及，当前待行驶路径，确定目标换道方式。
示例性的，上述目标换道方式例如可以为超车换道，或者，路径校准换道等。其中，超车换道指的是目标车辆进行超车行为所进行的换道，以提高目标车辆的行驶效率。路径校准换道指的是目标车辆在行驶过程因为行驶路径存在错误，而需要进行换道，以使目标车辆行驶在正确的路径。
可选的，若第一距离大于预设超车距离阈值，且第一车辆的车速小于第一速度阈值，说明位于目标车辆前方的第一车辆速度较慢，阻碍了目标车辆的行驶效率，且目标车辆距离前方目标车辆所需经过的第一个交叉路口所在的位置还较远，目标车辆具有足够的时间进行换道。因此，ECU可以确定目标换道方式为超车换道，以控制目标车辆进行超车。
或者，在第一距离大于预设超车距离阈值，或者，小于或等于预设超车距离阈值，且第一车辆的车速大于或等于第一速度阈值时，说明位于目标车辆前方的第一车辆速度较快，并不阻碍目标车辆的行驶效率，因此，目标车辆可以不进行超车。
或者，ECU还可以对目标车辆当前行驶车道对应的车道标识，与，当前待行驶路径中指示的目标车辆在第一目标位置的行驶方向是否匹配进行判断，若判断是否需要对目标车辆的行驶路径进行校准，以使规划的目标车辆的行驶路径中目标车辆当前行驶车道对应的车道标识，与，当前待行驶路径中指示的目标车辆在第一目标位置的行驶方向匹配，以提高行车的安全性。
可选的，若第一距离小于或等于预设超车距离阈值，且目标车辆当前行驶车道对应的车道标识，与，当前待行驶路径中指示的目标车辆在第一目标位置的行驶方向不匹配，说明目标车辆当前行驶的车道不符合交通规则，且目标车辆已经距离上述第一个交叉路口所在的位置较近，目标车辆需要尽快进行换道，以使目标车辆能够切换到正确的车道，则ECU可以确定目标换道方式为路径校准换道。
应理解，本申请对上述预设超车距离阈值、第一速度阈值的大小并不进行限定。示例性的，上述预设超车距离阈值、第一速度阈值例如可以为用户通过线下实验确定并预先存储在该目标车辆的ECU中的。
步骤1012、根据目标换道方式，确定目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道。
以目标换道方式为路径校准换道为例，可选的，目标车辆首先可以根据当前待行驶路径中指示的目标车辆在第一目标位置的行驶方向，确定第二车道。
示例性的，以当前待行驶路径中指示的目标车辆在第一目标位置的行驶方向为右转弯为例，则ECU可以确定上述第二车道为第一车道右侧的任一右转弯标识的车道，或者，距离第一车道最近的右转弯车道。以当前待行驶路径中指示的目标车辆在第一目标位置的行驶方向为左转弯为例，则ECU可以确定上述第二车道为第一车道左侧的任一左转弯标识的车道，或者，距离第一车道最近的右转弯车道。
可选的，若上述第二车道为第一车道的左侧车道，说明目标车辆需要向左进行换道，则ECU可以判断目标车辆是否满足左侧换道条件。在该实现方式下，若目标车辆满足左侧换道条件，则ECU可以确定目标车辆可以从第一车道切换至上述第二车道。若目标车辆不满足左侧换道条件，则ECU可以确定目标车辆不能进行换道。
或者，若上述第二车道为第一车道的右侧车道，说明目标车辆需要向右进行换道，则ECU可以判断目标车辆是否满足右侧换道条件。在该实现方式下，若目标车辆满足右侧换道条件，则ECU可以确定目标车辆可以从第一车道切换至第二车道。若目标车辆不满足左侧换道条件，则ECU可以确定目标车辆不能进行换道。
以目标换道判断方式为超车换道为例，可选的，ECU可以先判断目标车辆是否满足左侧换道条件。
可选的，若目标车辆满足左侧换道条件，ECU可以确定目标车辆可以从第一车道切换至第二车道。其中，该第二车道为第一车道左侧的车道。若目标车辆不满足左侧换道条件，可选的，ECU可以进一步判断目标车辆是否满足右侧换道条件。
在该实现方式下，若目标车辆满足右侧换道条件，则ECU可以确定目标车辆可以从第一车道切换至第二车道。其中，该第二车道为第一车道右侧的车道。若目标车辆不满足右侧换道条件，则ECU可以确定不控制目标车辆进行换道。
或者，ECU也可以先判断目标车辆是否满足右侧换道条件，具体实现方式可以参照上述实施例，在此不再赘述。
应理解，针对上述任意一种实现方式，本申请对ECU如何确定目标车辆是否满足左侧换道条件，以及，如何确定目标车辆是否满足右侧换道条件并不进行限定。
示例性的，以图2为例，ECU例如可以通过下述实现方式确定目标车辆是否满足左侧换道条件，以及，如何确定目标车辆是否满足右侧换道条件：可选的，左侧换道条件检测步骤例如可以如下所述：
步骤A、判断如图2中所示的区域4中是否有车。
若区域4中无车，则可以执行步骤B。若区域4中有车，则ECU可以进入右侧换道条件检测，也就是执行步骤E。
步骤B、判断区域1和区域2中的车辆相对目标车辆的横向距离Dx12是否大于距离阈值D1。
若是，则ECU可以执行步骤C。若否，则ECU可以执行步骤E。
步骤C、判断区域6和区域7中的车辆相对目标车辆的横向距离Dx67是否大于距离阈值D2(D1>D2)。
若是，则ECU可以执行步骤D。若否，则ECU可以执行步骤E。
步骤D、判断区域6和区域7中的车辆相对目标车辆的横向速度Vx67是否小于速度阈值V1，且区域6和区域7中的车辆的纵向加速度是否为0。
若区域6和区域7中的车辆相对目标车辆的横向速度Vx67小于速度阈值V1，且区域6和区域7中的车辆的纵向加速度为0，则ECU可以控制目标车辆进行换道至第一车道左侧的第二车道。否则，ECU可以执行步骤E。
可选的，右侧换道条件检测步骤例如可以如下所述：
步骤E、判断如图2中所示的区域5中是否有车。
若区域5中无车，则可以执行步骤F。若区域5中有车，则ECU可以停止控制目标车辆进行换道。
步骤F、判断区域2和区域3中的车辆相对目标车辆的横向距离是否大于距离阈值D1。
若是，则ECU可以执行步骤G。若否，则ECU可以停止控制目标车辆进行换道。
步骤G、判断区域7和区域8中的车辆相对目标车辆的横向距离是否大于距离阈值D2(D1>D2)。
若是，则ECU可以执行步骤H。若否，则ECU可以停止控制目标车辆进行换道。
步骤H、判断区域7和区域8中的车辆相对目标车辆的横向速度是否小于速度阈值V1，且区域7和区域8中的车辆的纵向加速度是否为0。
若区域7和区域8中的车辆相对目标车辆的横向速度小于速度阈值V1，且区域7和区域8中的车辆的纵向加速度为0，则ECU可以控制目标车辆进行换道至第一车道右侧的第二车道。若否，则ECU可以停止控制目标车辆进行换道。
以目标车辆与前述第一车辆，以及，如图2中所示各区域中的车辆均为网联车(网联车之间可以互相通信)为例，图3为本申请提供的另一种车辆换道控制方法的流程示意图。如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤1、目标车辆作为网联车，可以通过网联车上车载单元中的模块获取周围的环境信息。
其中，上述车载单元中可以包括基于蜂窝网络的车用无线通信技术(CellularVehicle-to-Everything，C-V2X)通信收发模块、数据处理模块、信息采集模块、全球定位***(Global Positioning System，GPS)模块、动作操作模块等。
ECU首先可以利用信息采集模块中的摄像头、雷达等传感器获取周围环境信息并在数据处理模块中进行分析。同时，ECU还可以将行驶区域划分为8部分，进而进行换道策略判断。在换道策略中，首先在数据处理模块中进行换道类型的判断和换道安全条件的判断，在满足条件下进行换道路径轨迹规划。上述根据规划好的路径通过车辆中的动作操作模块中的控制器，可以输出信号控制方向盘、油门、制动踏板等实现换道动作。换道完成后，车辆可以进行车道保持状态，同时进行下一轮的换道环境信息获取与换道策略中。
上述环境信息例如可以包括车辆的可行驶、可换道区域范围。通过GPS模块可以获得自车位置信息，通过C-V2X通信收发模块获得道路地图信息，包括当前道路的前方匝道信息、前方汇流道信息、车道定位、车道数量、道路限速等信息。依赖自车位置与道路地图信息可以得到当前车道线的车道线系数、长度、类型信息。依赖于上述获取的信息，在数据处理模块进行下列换道策略。
步骤2、ECU可以将行驶区域划分成8部分。
示例性的，可以参照前述如图2中所示的区域划分方式。
步骤3、ECU可以判断换道类型。
前述超车换道的目标换道方式也可以称为主动性换道。路径校准换道的目标换道方式也可以称为被动性换道。
步骤4、根据不同的换道类型，判断车辆是否能够进行安全换道。
可选的，目标判断换道类型的方式，以及判断车辆是否能够进行安全换道的方式可以参照前述实施例所述的方法，在此不再赘述。
在确定ECU可以从第一车道切换至第二车道时，ECU可以执行下述步骤5。
步骤5、ECU对换道路径进行规划。
示例性的，具体实现时，ECU通过下述步骤51-步骤52对换道路径进行规划。
步骤51、换道轨迹模型确定：
对于多项式换道轨迹模型，当n＝1时，y(x)＝a0+alx为等速偏移模型，曲率发生了突变。当n＝2时，y(x)＝ao+alx+a2x2，换道的轨迹不平滑。当n>＝3时，得到较为理想的换道轨迹。换道轨迹的次数越高，换道轨迹的精度也越高，规划越复杂。为了解决车辆的避障问题，以及，考虑到车辆行驶过程中纵向的速度和加速度的可变化范围比横向的可变化范围大，并且从驾驶舒适度来说，纵向的速度变化比横向的速度变化更容易接受，因此，在纵向采用六次多项式，横向还是采用五次多项式。
因此，建立目标车辆的纵向、横向轨迹方程可以为公式(1)所示：
Figure BDA0003489595350000171
其中，上述a0至a6均为多项式系数，t表示实时时间。上述纵向可以为前述第二方向，横向可以为前述第一方向。上述x(t)表示纵向轨迹方程，y(t)表示横向轨迹方程。
对x(t)，y(t)分别求一阶导数，可以得到纵向、横向的速度。对x(t)，y(t)分别求二阶导数，可以得到纵向、横向的加速度方程。其中，速度方程可以如下公式(2)所示：
Figure BDA0003489595350000181
上述vx(t)表示纵向速度方程，vy(t)表示横向速度方程。
加速度方程可以如下公式(3)所示：
Figure BDA0003489595350000182
上述ax(t)表示纵向加速度方程，ax(t)表示横向加速度方程。
步骤52、轨迹约束条件为：
1、距离约束：为保证换道过程的安全，对目标车辆与第二车道的后车的距离进行约束。
目标车辆与第二车道的后车的最小安全距离例如可以如下公式(4)所示：
Figure BDA0003489595350000183
其中，vB表示目标车辆的速度、vA表示与第二车道的后车的速度，Ds表示目标车辆与第二车道的后车的最小安全距离。tr为网联车的最大信息采样时间，△t为决策时间。考虑到目前车辆的制动器需建立主缸压力、向车轮端施加制动力的过程，td为减速度增长时间，可取0.2秒。
因此换道过程中，目标车辆与第二车道的后车的距离应满足下述公式(5)：
Figure BDA0003489595350000184
其中，(x(t)，y(t))表示目标车辆在t时刻的坐标。(xi(t)，yi(t))表示第二车道的后车在t时刻的坐标。
2、稳定性约束：目标车辆不发生侧倾需要满足的条件可以如下公式(6)和公式(7)：
ax,min＜ax(t)＜ax,max (6)
ay,min＜ay(t)＜μg (7)
其中，ax(t)为横向加速度，ay(t)为纵向加速度，μ为车辆侧滑系数；g为重力加速度。ax,min表示横向加速度的最小值，ax,max表示横向加速度的最大值，ay,min表示纵向加速度的最小值。
3、舒适度约束：为了保证换道平顺、舒适，换道过程中目标车辆纵向和横向冲击度需要满足的条件可以如下公式(8)和公式(9)。
jx,min＜jx(t)＜jx,max (8)
jy,min＜jy(t)＜jy,max (9)
其中jx(t)为横向冲击度、jy(t)为纵向冲击度。jx,min表示横向冲击度的最小值，jx,max表示横向冲击度的最大值，jy,min表示纵向冲击度的最小值，jy,max表示纵向冲击度的最大值。
4、目标函数：
由下一代交通仿真(next generation simulation，NGSIM)换道轨迹数据可知，换道完成所需时间通常为3秒-7秒，且换道完成所需时间越短，对交通流量的影响越小，因此，以换道完成所需时间构建目标函数。目标函数的第一项可以如下公式(10)所示：
Figure BDA0003489595350000191
其中，tlc表示目标车辆换道完成所需时间、min(tlc)表示目标车辆换道完成所需时间的最小值、max(tlc)表示目标车辆换道完成所需时间的最大值，J(tlc)表示目标函数的其中一项。
目标车辆的横向加速度还可以如下述公式(11)所示：
ay＝vyK (11)
其中，ay表示目标车辆的横向加速度、vy表示目标车辆的横向速度，K表示多项式中任意一点的曲率。在该实现当时下，多项式中任意一点的曲率例如可以如下公式(12)所示：
Figure BDA0003489595350000192
目标函数的第二项可以为最大横向加速度，可以如下公式(13)所示：
Figure BDA0003489595350000193
其中，上述
Figure BDA0003489595350000194
min(at)表示at的最小值，max(at)表示at的最大值。目标函数可以如下公式(14)所示：
J(tlc)＝λ1J(tlc)+λ2J(at)+λ3jx(t)+λ4jy(t) (14)
其中，λ1、λ2、λ3和λ4为目标函数各项的系数。J(tlc)、J(at)、jx(t)、jy(t)均如前述所说，在此不再赘述。
然后，ECU可以将目标函数转化为关于目标车辆换道完成所需时间的多约束优化问题进行求解，也就是求得目标函数的最小值。约束条件可以参考前述实施例，在此不再赘述。
可选的，ECU可以利用蝙蝠算法求解最佳目标车辆换道完成所需时间，进而推导出最优轨迹。蝙蝠算法的具体实现方式例如可以包括以下步骤：
步骤A：对种群进行初始化:在最大值与最小值范围内随机选取蝙蝠位置。
步骤B：对蝙蝠所在位置初始化，然后根据适应度值的大小寻找当前位置的最优解。
步骤C：更新蝙蝠的搜索脉冲频率、速度和位置。具体的更新过程如下公式(15)、(16)、(17)所示:
fi＝fmin+(fmax-fmin)β (15)
Figure BDA0003489595350000201
Figure BDA0003489595350000202
式中，β是不大于1的正数。fi是蝙蝠的搜索脉冲频率，介于最大值和最小值之间。
Figure BDA0003489595350000203
分别表示蝙蝠在t和t+1时刻的速度。
Figure BDA0003489595350000204
分别表示蝙蝠在t和t+1时刻的位置。x*表示适应度值最小的蝙蝠所在的位置。
步骤D：生成均匀分布随机数rand，并与发射脉冲频率R进行比较。如果rand>R，则需要在当前最优解附近生成一个新的解，如果不在最小值与最大值范围内，该新解被删除。
步骤E：生成均匀分布随机数rand，并与发射脉冲频率R进行比较。如果rand<R且f(xi)<f(x*)，则接受上一步骤生成的新解，蝙蝠自己的响度Ai和脉冲频率ri在下一时刻更新公式如下(18)、(19)所示:
Figure BDA0003489595350000205
Figure BDA0003489595350000206
步骤F：将所有的适应度值按大小进行排序，其中适应度最小值为当前的最优解，其所在位置为最优解。
步骤G：重复(B)-(E)步骤，直至适应度值满足设定的最优解条件或者训练次数达到最大迭代次数结束。
步骤H：输出全局最优解，即目标函数的优化后的取值。
步骤6、通过车辆中的动作操作模块中的控制器输出信号控制方向盘、油门、制动踏板等，实现换道动作。
换道动作阶段是自动骂驶汽车执行换道动作。换道时按照轨迹规划阶段计算出的换道轨迹进行安全换道，车辆中的动作操作模块中控制器输出信号控制方向盘转角、油门与制动踏板等，实现换道。
步骤7、换道后的车道保持
车道保持阶段是指车辆换道结束后，在换道后的车道沿中心线行驶状态，并直到传感器传递的速度距离等信息满足换道准备状态条件时，车辆将重新进入换道准备状态，进入新一轮的换道进程。
此外，在一些实施例中，目标车辆在换道过程中，ECU还可以通过上述车联网向目标车辆后方的车辆发送信号，以使目标车辆后方的车辆减速行驶，进而防止碰撞发生，进一步提高了车辆换道的安全性。
图4为本申请提供的一种车辆换道控制装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：确定模块21、处理模块22，以及，控制模块23。其中，
确定模块21，用于根据目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道。
处理模块22，用于在确定所述目标车辆需要从所述第一车道切换至所述第二车道时，根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数。其中，所述目标函数的取值表征所述目标车辆完成换道所需时间，所述目标函数的参数包括下述至少一项：所述目标车辆在第一方向上的加速度、所述目标车辆在所述第一方向上的冲击度，以及，所述目标车辆在第二方向上冲击度；所述第一方向为与所述第一车道垂直的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直。
控制模块23，用于根据所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，控制所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
可选的，处理模块22具体用于根据所述目标车辆的环境信息、所述目标车辆的行驶信息，以及，第一约束条件，对所述预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值。其中，所述第一约束条件包括下述至少一项：与处于所述第二车道的其他车辆之间的距离约束条件；所述目标车辆在所述第一方向和所述第二方向上的加速度的约束条件；所述目标车辆在所述第一方向和所述第二方向上的冲击度的约束条件；所述目标车辆完成换道所需时间的约束条件；所述目标车辆在所述第一方向上的可移动距离的约束条件。
可选的，处理模块22具体用于根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，通过预设的蝙蝠算法，对所述预设的目标函数进行优化，使得所述目标函数的取值最小。
可选的，所述目标车辆控制参数包括：所述第一方向上的速度、所述第一方向上的加速度、所述第二方向上的速度，以及，所述第二方向上的加速度。处理模块22具体用于将所述目标函数的取值，输入第一方向上的速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第一方向上的速度；将所述目标函数的取值，输入第一方向上的加速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第一方向上的加速度；将所述目标函数的取值，输入第二方向上的速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第二方向上的速度；将所述目标函数的取值，输入第二方向上的加速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第二方向上的加速度。其中，所述第一方向上的速度计算公式，以及，所述第一方向上的加速度计算公式均为N次多项式，所述N为大于或等于1的整数；所述第二方向上的速度计算公式，以及，所述第二方向上的加速度计算公式均为K次多项式，所述K为大于N的整数。
可选的，所述环境信息包括：所述目标车辆与第一目标位置之间的第一距离、第一车辆的车速，所述第一目标位置为所述目标车辆前方所述目标车辆所需经过的第一个交叉路口所在的位置；所述第一车辆位于所述第一车道，且位于所述目标车辆的前方；所述车辆的行驶信息包括：所述第一车道对应的车道标识、所述目标车辆的当前待行驶路径。确定模块21具体用于根据所述第一距离、所述第一车辆的车速、所述第一车道对应的车道标识，以及，所述当前待行驶路径，确定目标换道方式；根据所述目标换道方式，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道。
可选的，确定模块21具体用于在所述第一距离大于预设超车距离阈值，且所述第一车辆的车速小于第一速度阈值时，确定所述目标换道方式为超车换道。或者，在所述第一距离小于或等于预设超车距离阈值，且所述目标车辆当前行驶车道对应的车道标识，与，所述当前待行驶路径中指示的所述目标车辆在所述第一目标位置的行驶方向不匹配时，确定所述目标换道方式为路径校准换道。
可选的，以所述目标换道方式为路径校准换道为例，确定模块21具体用于根据所述当前待行驶路径中指示的所述目标车辆在所述第一目标位置的行驶方向，确定所述第二车道；在所述第二车道为所述第一车道的左侧车道时，判断所述目标车辆是否满足左侧换道条件。在所述目标车辆满足左侧换道条件时，确定目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道；或者，在所述第二车道为所述第一车道的右侧车道时，判断所述目标车辆是否满足右侧换道条件，在所述目标车辆满足右侧换道条件时，确定目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
本申请提供的车辆换道控制装置，用于执行前述车辆换道控制方法实施例，其实现原理与技术效果类似，对此不再赘述。
图5为本申请提供的一种电子控制单元结构示意图。可选的，该电子控制单元可以为前述目标车辆，或者，目标车辆的ECU。如图5所示，该电子控制单元300可以包括：至少一个处理器301和存储器302。
存储器302，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
存储器302可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器301用于执行存储器302存储的计算机执行指令，以实现前述方法实施例所描述的车辆换道控制方法。其中，处理器301可能是一个中央处理器(Central ProcessingUnit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
可选的，该电子控制单元300还可以包括通信接口303。在具体实现上，如果通信接口303、存储器302和处理器301独立实现，则通信接口303、存储器302和处理器301可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果通信接口303、存储器302和处理器301集成在一块芯片上实现，则通信接口303、存储器302和处理器301可以通过内部接口完成通信。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，程序指令用于上述实施例中的方法。
本申请还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。电子控制单元的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得电子控制单元实施上述的各种实施方式提供的车辆换道控制方法。
本申请还提供一种车辆，该车辆可以包括上述任一实施例所述的电子控制单元。该电子控制单元可以通过前述任一实施例所述的车辆换道控制方法，控制该车辆进行换道。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车辆换道控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道；
若确定所述目标车辆需要从所述第一车道切换至所述第二车道，则根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；所述目标函数的取值表征所述目标车辆完成换道所需时间，所述目标函数的参数包括下述至少一项：所述目标车辆在第一方向上的加速度、所述目标车辆在所述第一方向上的冲击度，以及，所述目标车辆在第二方向上冲击度；所述第一方向为与所述第一车道垂直的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；
根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数；
根据所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，控制所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道；
所述目标函数的公式如下：
J(tlc)＝λ1J(tlc)+λ2J(at)+λ3Jx(t)+λ4Jy(t)
其中，所述λ1、λ2、λ3和λ4为所述目标函数各项的系数；
所述
Figure FDA0004168403310000011
其中，tlc表示所述目标车辆换道完成所需时间、min(tlc)表示所述目标车辆换道完成所需时间的最小值、max(tlc)表示所述目标车辆换道完成所需时间的最大值；
所述
Figure FDA0004168403310000012
其中，所述
Figure FDA0004168403310000013
所述min(at)表示at的最小值，max(at)表示at的最大值；所述ay表示所述目标车辆的横向加速度；所述横向为所述第一方向；
所述Jx(t)表示所述目标车辆的横向冲击度，所述Jy(t)表示所述目标车辆的纵向冲击度，所述纵向为所述第二方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值，包括：
根据所述目标车辆的环境信息、所述目标车辆的行驶信息，以及，第一约束条件，对所述预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；其中，所述第一约束条件包括下述至少一项：
与处于所述第二车道的其他车辆之间的距离约束条件；
所述目标车辆在所述第一方向和所述第二方向上的加速度的约束条件；
所述目标车辆在所述第一方向和所述第二方向上的冲击度的约束条件；
所述目标车辆完成换道所需时间的约束条件；
所述目标车辆在所述第一方向上的可移动距离的约束条件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，包括：
根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，通过预设的蝙蝠算法，对所述预设的目标函数进行优化，使得所述目标函数的取值最小。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标车辆控制参数包括：所述第一方向上的速度、所述第一方向上的加速度、所述第二方向上的速度，以及，所述第二方向上的加速度；
所述根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，包括：
将所述目标函数的取值，输入第一方向上的速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第一方向上的速度；将所述目标函数的取值，输入第一方向上的加速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第一方向上的加速度；所述第一方向上的速度计算公式，以及，所述第一方向上的加速度计算公式均为N次多项式，所述N为大于或等于1的整数；
将所述目标函数的取值，输入第二方向上的速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第二方向上的速度；将所述目标函数的取值，输入第二方向上的加速度计算公式，得到所述目标车辆在所述第二方向上的加速度；所述第二方向上的速度计算公式，以及，所述第二方向上的加速度计算公式均为K次多项式，所述K为大于N的整数。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环境信息包括：所述目标车辆与第一目标位置之间的第一距离、第一车辆的车速，所述第一目标位置为所述目标车辆前方所述目标车辆所需经过的第一个交叉路口所在的位置；所述第一车辆位于所述第一车道，且位于所述目标车辆的前方；所述车辆的行驶信息包括：所述第一车道对应的车道标识、所述目标车辆的当前待行驶路径；
所述根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道，包括：
根据所述第一距离、所述第一车辆的车速、所述第一车道对应的车道标识，以及，所述当前待行驶路径，确定目标换道方式；
根据所述目标换道方式，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离、所述第一车辆的车速、所述第一车道对应的车道标识，以及，所述当前待行驶路径，确定目标换道方式，包括：
若所述第一距离大于预设超车距离阈值，且所述第一车辆的车速小于第一速度阈值，则确定所述目标换道方式为超车换道；
或者，
若所述第一距离小于或等于预设超车距离阈值，且所述目标车辆当前行驶车道对应的车道标识，与，所述当前待行驶路径中指示的所述目标车辆在所述第一目标位置的行驶方向不匹配，则确定所述目标换道方式为路径校准换道。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标换道方式为路径校准换道，所述根据所述目标换道方式，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道，包括：
根据所述当前待行驶路径中指示的所述目标车辆在所述第一目标位置的行驶方向，确定所述第二车道；
若所述第二车道为所述第一车道的左侧车道，则判断所述目标车辆是否满足左侧换道条件，若所述目标车辆满足左侧换道条件，则确定目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道；
或者，若所述第二车道为所述第一车道的右侧车道，则判断所述目标车辆是否满足右侧换道条件，若所述目标车辆满足右侧换道条件，则确定目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
8.一种车辆换道控制装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于根据目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，确定所述目标车辆是否需要从第一车道切换至第二车道；
处理模块，用于在确定所述目标车辆需要从所述第一车道切换至所述第二车道时，根据所述目标车辆的环境信息，以及，所述目标车辆的行驶信息，对预设的目标函数进行优化，获取所述目标函数的取值；根据所述目标函数的取值，获取所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数；所述目标函数的取值表征所述目标车辆完成换道所需时间，所述目标函数的参数包括下述至少一项：所述目标车辆在第一方向上的加速度、所述目标车辆在所述第一方向上的冲击度，以及，所述目标车辆在第二方向上冲击度；所述第一方向为与所述第一车道垂直的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直；
控制模块，用于根据所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道时所使用的车辆控制参数，控制所述目标车辆从所述第一车道切换至所述第二车道。
9.一种电子控制单元，其特征在于，包括：至少一个处理器、存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述电子控制单元执行权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机执行指令，当所述计算机执行指令被处理器执行时，实现权利要求1-7任一项所述的方法。
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