CN115273450B - 一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法，首先通过先进的传感设备及技术获取车辆编队通行路段环境信息，根据安全换道条件确定换道车辆***编队的位置；然后计算换道车辆***车辆编队过程中，换道车辆与其***位置相邻两车的加减速度、纵向控制总调整时间，换道车辆的横纵向控制加速度、换道时间，新车辆编队的总调整时间、相应车辆的加减速度大小以及加减速时间。从而实现换道车辆进入已有车辆编队并重新编队，保障编队安全，提高通行效率。

Description

一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法

技术领域

本发明涉及网联自动驾驶、车辆编队领域，具体涉及一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法。

背景技术

随着交通领域智能化、网联化、信息化技术的发展，智能车路协同***成为提升交通***通行效率的重要手段。交叉口连接路段作为道路交通路网的重要组成部分，路段中智能网联汽车的动态轨迹优化对道路交通网络的通行效率有着显著的影响。因此，在车路协同环境下，以发挥智能网联汽车的优势为目的，提出一套车辆进入编队的换道方法，对提高道路安全和运行效率具有重要意义。

目前，基于智能网联的车辆编队策略的研究主要分为两类：一方面，一些学者针对单个车辆进行动力学分析，建立车辆模型和车辆队列模型。如陈先鹏等人针对考虑外部干扰和模型参数不确定性的车辆编队控制问题，规划了车载自组织网络下的车辆编队结构，将控制算法运用到了智能车辆编队中，实现了车辆编队稳定和车辆编队队列稳定的要求。如Alan等人在车辆编队的横向动力学模型的基础上设计了滑模控制方法，对车辆编队纵向队形采取改进的恒定时距控制方法，使得车间距离进一步减小，并且能保障车辆编队的鲁棒性。另一方面，一些学者通过使用车辆编队控制算法规划编队路线，通过智能车辆路径跟踪渐进形成编队结构。如Li等人针对多机器人的编队和避障控制问题，基于人工势场法的控制思想，建立了包含引力场和斥力场的势函数来实现智能体的运动控制，并且根据期望队形和行驶任务精确设计了势场函数来表征队列结构。韩璐等人针对内部参数不确定和外部环境干扰条件下的编队控制问题，通过建立领航——跟随的姿态误差模型，基于线性反馈算法设计了自适应编队控制器，能够实现车辆的稳定编队控制。当前对于车辆编队策略的研究方法多种多样，但多关注于编队形成方法与编队自身管理，忽略了车辆编队在实际道路通行中与非编队车辆的交互作用以及车辆***车辆编队后的编队重构方法，上述研究在具体的道路通行场景中应用存在一定困难。

发明内容

本发明技术解决问题：针对现有车辆编队策略的不足，提出一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法，在满足安全换道、舒适行驶的基础上，实现换道车辆***已有车辆编队并形成新的编队，来提高通行效率。

本发明技术解决方案：一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法，实现步骤如下：

步骤1，通过传感设备及技术获取车辆编队通行路段环境信息，所述车辆编队通行路段环境信息包括车道线、编队车辆及请求换道车辆的运动状况数据；

步骤2，基于步骤1中车辆编队通行路段环境信息的数据，根据车辆决策时间对相对距离的影响，给出换道车辆***车辆编队不同位置的判断依据，确定换道车辆***编队位置；

步骤3，基于步骤2中所确定的换道车辆***编队位置，给出换道车辆运动纵向控制策略，进行车辆运动纵向控制使得换道车辆到达纵向***编队位置；

步骤4，基于步骤3中换道车辆到达纵向***编队位置，给出换道车辆运动横向控制策略，进行车辆运动横向控制形成换道车辆***后的编队；

步骤5：对步骤4中换道车辆***后的编队再次进行车辆运动纵向控制，使得车辆减速后加速达到道路最大限速V_m，且车辆***后车辆编队的车头间距均保持最小安全距离d_h，车辆编队C恢复最初行驶状态；

步骤6：对下一辆请求进入车辆编队C的车辆重复步骤2，3，4，5计算过程，确定换道车辆***队列位置及控制策略，实现换道车辆***车辆编队并完成车辆编队重构。

所述步骤1中，得到车辆编队通行路段环境信息，包括车道线、编队车辆及请求换道车辆的运动状况数据，从而确定车道宽度l，当前道路最大限速V_m，请求换道车辆X行驶速度V_x，当前车辆编队C头车C₁沿车道线前进方向坐标x₁与请求换道车辆X坐标x_x之差d₀。

所述步骤2中，确定换道车辆***编队位置的实现步骤如下：

(1)首先判断车辆X是否满足成为车辆编队C头车的条件，即：

d＝(V_m-V_x)·Δt+d₀

d₀＝x₁-x_x

其中，d为请求换道车辆X与当前车辆编队C头车C₁沿车道线纵向相对距离，V_m为道路最大限速，V_x为请求换道车辆X行驶速度，Δt为决策时间，d₀为当前车辆编队C头车C₁沿车道线前进方向坐标x₁与请求换道车辆X坐标x_x之差，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，L为自动驾驶车辆的标准车长。

(2)若无法满足，则判断车辆X是否满足***车辆编队前两辆车C₁和C₂之间，即成为目前车辆编队C中车辆C₂前车的条件：

其中，d_h为车辆编队C中车辆的车头间距最小安全距离，i为从1到n-1的正整数变量，n为车辆编队C车辆数。

(3)若直到i＝n-1仍无法满足上述判断条件，则采取车辆X***当前车辆编队C后，成为尾车的策略：

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，L为自动驾驶车辆的标准车长，d_h为车辆编队C中车辆的车头间距最小安全距离。

所述步骤3实现如下：

(1)当车辆X***当前车辆编队C前，成为头车时，计算请求换道车辆所需加速度用如下公式：

S＝V_mt+2L-d

(2)当车辆X***车辆编队第i辆车和第i+1辆车C_i和C_i+1之间，计算请求换道车辆所需加速度用如下公式：

D＝D₁+D₂

t＝t₁+t₂

V_mt-(D₁+D₂)＝3L

S＝V_xt-2L+n(L+d)+d

(3)当***当前车辆编队C后，成为尾车时，计算请求换道车辆所需加速度用如下公式：

S＝V_mt+d₀-(n+1)L-(n-1)d

其中，a_x为请求换道车辆所需加速度，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V₀为车辆减速后最小速度，t₁为车辆编队减速阶段调整时间，t₂为车辆编队加速阶段调整时间，t为车辆编队总调整时间，D₁为第i+1辆车及其后车在调整时间内减速阶段行驶距离，D₂为第i+1辆车及其后车在调整时间内加速阶段行驶距离，D为第i+1辆车及其后车在调整时间内总行驶距离，S为请求换道车辆X满足安全换道条件所应行驶的距离，n为车辆编队C车辆数。

进一步，所述步骤4实现如下：

(1)在换道车辆X根据步骤3进行车辆运动纵向控制的同时进行横向靠边控制，使得换道车辆X车身在车辆编队调整时间内与车道线相切，计算请求换道车辆横向加速度a_l用如下计算公式，车辆在纵向控制同时横向控制加速度为：

其中，k为车道宽度，W为换道自动驾驶车辆的标准车身宽度，a_l为受道路安全性和舒适度限制的横向最大加速度，t为车辆编队总调整时间。

(2)在换道车辆X车身在车辆编队调整时间内与车道线相切后，使得换道车辆X以最短时间到达A车道中轴线，车辆换道时间为：

τ＝τ₁+τ₂

其中，τ₁为请求换道车辆横向控制加速时间，τ₂为请求换道车辆横向控制减速时间，τ为请求换道车辆换道时间，a_l为受道路安全性和舒适度限制的横向最大加速度，a_m为受道路安全性和舒适度限制的横向最大减速度，t为车辆编队总调整时间。

进一步，所述步骤5实现如下：

(1)若车辆X***第一辆车前成为头车，计算车辆编队总调整时间t'用如下计算公式：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt-(X₁+X₂)＝L-d_h

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，t'为车辆编队总调整时间，t'₁为车辆***编队后减速阶段调整时间，t'₂为车辆***编队后加速阶段调整时间，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离。

(2)若车辆X***原车辆编队C车辆之间，计算车辆***后编队总调整时间t'与车辆X纵向控制加减速度用如下计算公式：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt′-(X₁+X₂)＝2L-2d_h

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离，V'_0x为车辆X减速后最小速度，a_ax为车辆X加速度，a_sx为车辆X减速度。

(3)若车辆X***当前车辆编队C后，成为尾车，计算车辆编队总调整时间t'使用如下计算公式：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt-(X₁+X₂)＝L_d-d_h-L

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，t'为车辆编队总调整时间，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离，L_d为请求换道车辆X与车辆编队C尾车车头间距。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明首先通过传感设备及技术获取车辆编队通行路段环境信息，根据安全换道条件确定换道车辆***编队的位置；然后计算换道车辆***车辆编队过程中，换道车辆与其***位置相邻两车的加减速度、纵向控制总调整时间，换道车辆的横纵向控制加速度、换道时间，新车辆编队的总调整时间、相应车辆的加减速度大小以及加减速时间，从而实现换道车辆进入已有车辆编队并重新编队，保障编队安全，大大提高了通行效率。

(2)区别于其他采用动力学分析或编队控制算法构成编队的策略，本发明根据换道车辆加入车辆编队的场景，为车辆***编队与编队重构提供了相应控制策略，保障编队安全，在满足安全换道、舒适行驶的基础上，实现换道车辆***已有车辆编队并形成新的编队，提高了通行效率。

附图说明

图1为本发明规划车辆初始状态示意图；

图2为安全换道条件示意图；

图3为换道车辆***车辆编队队头示意图；

图4为换道车辆***车辆编队队间示意图；

图5为换道车辆***车辆编队队尾示意图；

图6为本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方案对本发明进行详细的描述。应理解该实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图6所示，本发明方法具体实施方法包括以下步骤：

步骤1，通过传感设备及技术获取车辆编队通行路段环境信息，所述信息包括车道线、障碍物、编队车辆及请求换道车辆的运动状况数据。

步骤2，基于步骤1中采集的数据，确定换道车辆***编队的位置。

(1)路段车辆初始状态规划。基于步骤1中采集的数据确定当前的交通流状态，规划车辆初始状态，如图1所示，自动驾驶车辆编队C以当前道路最大限速V_m行驶于A车道，此时车辆编队C中共有n辆车C₁，C₂...C_i...C_n，且车辆之间均保持相同的最小车头间距d_h。请求换道的自动驾驶车辆X以速度V_x行驶于B车道。车辆X在某时刻t_x发起换道***车辆编队C请求。

(2)考虑决策时间计算相对距离d。自动驾驶车辆X在发出请求后，需要通过处理***计算形成决策，最终接收指令进行车辆控制，由于在此期间存在通信延误，因此需要在确定车辆初始状态的基础上考虑决策时间，计算请求换道车辆X与当前车辆编队C头车C₁沿车道线的纵向距离：

d＝(V_m-V_x)·Δt+d₀

d₀＝x₁-x_x

其中，d为请求换道车辆X与当前车辆编队C头车C₁沿车道线纵向相对距离，V_m为道路最大限速，V_x为请求换道车辆X行驶速度，Δt为决策时间，d₀为当前车辆编队C头车C₁沿车道线前进方向坐标x₁与请求换道车辆X坐标x_x之差。

(3)安全换道条件。为保证车辆X换道安全，换道环境需满足约束条件：即目标车道前后的三车位空间内没有车，视为安全换道环境，如图2所示，此时车辆满足换道条件。

(4)首先根据安全换道条件判断车辆X是否满足成为车辆编队C头车的条件，如图3所示，此时换道车辆能够在满足安全换道条件下***当前车辆编队C成为头车。由于车辆编队以速度V_m行进，因此车辆X应当处于车辆编队C头车前方且能够满足进入车辆编队条件，即：

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，L为自动驾驶车辆的标准车长。

若车辆X能够满足上述要求，则采取车辆X***当前车辆编队C头车前，成为车辆编队头车的策略。

(5)若无法满足(4)中的换道条件，则车辆X是否满足成为车辆编队C头车的条件，根据安全换道条件判断车辆X是否满足***车辆编队前两辆车C₁和C₂之间，即成为目前车辆编队C中车辆C₂前车的条件。依然考虑目标车道前后的三车位空间，当没有车时，可以视为安全换道环境，如图4所示，换道车辆能够在满足安全换道条件下***当前车辆编队C两辆车C₁和C₂之间。由于车辆编队以速度V_m行进，因此车辆X应当满足换道进入车辆编队条件，即：

若车辆X能够满足上述要求，则采用车辆X***车辆编队前两辆车C₁和C₂之间成为车辆编队C中车辆C₂前车的策略。

若无法满足上述判断条件，则继续判断车辆X是否满足***车辆编队前两辆车C₂和C₃之间，即成为目前车辆编队C中车辆C₃的前车。此时车辆X应当满足换道进入车辆编队条件，即：

其中，d_h为车辆编队C中车辆的车头间距最小安全距离。

若车辆X能够满足上述要求，则采取车辆X***车辆编队前两辆车C₂和C₃之间成为车辆编队C中车辆C₃前车的策略。

若无法满足上述判断条件，则以此类推，继续判断车辆X是否满足***车辆编队第i辆车和第i+1辆车C_i和C_i+1之间，即成为目前车辆编队C中车辆C_i的前车。此时车辆X应当满足换道进入车辆编队条件，即：

其中，i为从1到n-1的正整数变量，n为车辆编队C车辆数。

若车辆X能够满足上述要求，则采取车辆X***车辆编队前两辆车C_i和C_i+1之间成为车辆编队C中车辆C_i+1前车的策略，直到i＝n-1为止。

(6)若直到i＝n-1仍无法满足上述判断条件，则车辆X不满足***当前车辆编队C头车前和车辆编队间的条件，采取车辆X***当前车辆编队C尾车C_n后成为尾车的策略。考虑目标车道前后的三车位空间内没有车时，可以视为安全换道环境，如图5所示，换道车辆能够在满足安全换道条件下***当前车辆编队C车辆C_n后成为尾车，即：

至此得到不同情况下换道车辆***车辆编队的位置策略。

步骤3，基于步骤2中所确定的换道车辆***编队位置，进行车辆运动纵向控制使得换道车辆到达纵向***编队位置。

(1)首先若换道车辆***编队策略为***当前车辆编队C成为头车，控制***车辆均采取最大加减速度，使得车辆X在加速后与当前车辆编队C头车C₁车头间距保持在2L。计算公式如下：

S＝V_mt+2L-d

其中，a_x为请求换道车辆所需加速度，S为请求换道车辆X满足换道条件所应行驶的距离。

由此联立可解得换道车辆X所需加速度a_x。

(2)若换道车辆***编队策略为***车辆编队第i辆车和第i+1辆车C_i和C_i+1之间，则控制车辆均采取最大加减速度，使得在第i+1辆车减速后加速达到V_m的过程中，第i辆车与i+1辆车间距扩大为三车位空间3L，即：

D＝D₁+D₂

t＝t₁+t₂

V_mt-(D₁+D₂)＝3L

S＝V_xt-2L+n(L+d)+d

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V₀为车辆减速后最小速度，t为车辆编队总调整时间，t₁为车辆编队减速阶段调整时间，t₂为车辆编队加速阶段调整时间，D为第i+1辆车及其后车在调整时间内行驶的距离，D₁为第i+1辆车及其后车在调整时间内减速阶段行驶距离，D₂为第i+1辆车及其后车在调整时间内加速阶段行驶距离，S为请求换道车辆X满足安全换道条件所应行驶的距离。

由此联立可解得对应情况下换道车辆X所需加速度a_x。

(3)若换道车辆***编队策略为***当前车辆编队C尾车C_n后成为尾车，控制车辆均采取最大加减速度，使得尾车C_n与车辆X车头间距为2L，即：

S＝V_mt+d₀-(n+1)L-(n-1)d

其中，a_x为请求换道车辆所需加速度，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V₀为车辆减速后最小速度，t₁为车辆编队减速阶段调整时间，t₂为车辆编队加速阶段调整时间，t为车辆编队总调整时间，D₁为第i+1辆车及其后车在调整时间内减速阶段行驶距离，D₂为第i+1辆车及其后车在调整时间内加速阶段行驶距离，D为第i+1辆车及其后车在调整时间内总行驶距离，S为请求换道车辆X满足安全换道条件所应行驶的距离，n为车辆编队C车辆数。

由此联立可解得对应情况下车辆X所需加速度a_x。若请求换道车辆X加速至V_m后仍不满足换道条件，则匀速等待，直到满足换道安全条件后再进行换道。

至此可得到换道车辆***编队不同位置情况下车辆运动纵向控制策略。

步骤4，基于步骤3中换道车辆到达纵向***编队位置，进行车辆运动横向控制形成换道车辆***后的编队。

(1)在换道车辆X根据步骤3进行车辆运动纵向控制的的同时进行横向靠边控制，使得换道车辆X车身在车辆编队调整时间内与车道线相切，在保证安全换道距离的前提下提高换道效率，计算横向加速度a_l公式如下：

其中，l为车道宽度，W为换道自动驾驶车辆的标准车身宽度，a_l为受道路安全性和舒适度限制的横向最大加速度，t为车辆编队总调整时间。

(2)在换道车辆X车身在车辆编队调整时间内与车道线相切后，使得换道车辆X以最短时间到达A车道中轴线，即：

τ＝τ₁+τ₂

其中，τ₁为请求换道车辆横向控制加速时间，τ₂为请求换道车辆横向控制减速时间，τ为请求换道车辆换道时间，a_l为受道路安全性和舒适度限制的横向最大加速度，a_m为受道路安全性和舒适度限制的横向最大减速度，t为车辆编队总调整时间。

由此联立可解得请求换道车辆X换道所需时间τ。

步骤5：对步骤4中换道车辆***后的编队再次进行车辆运动纵向控制，使得车辆减速后加速达到道路最大限速V_m，且车辆***后车辆编队的车头间距均保持最小安全距离d_h，车辆编队C恢复最初行驶状态：

(1)若车辆X***第一辆车前进入车辆编队成为头车，则仅对车辆X进行纵向控制，使得车辆编队保持相同车头间距d_h：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt-(X₁+X₂)＝L-d_h

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，t'为车辆编队总调整时间，t'₁为车辆***编队后减速阶段调整时间，t'₂为车辆***编队后加速阶段调整时间，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离。

由此联立可解得新车辆编队总调整时间t'。

(2)若车辆X***原车辆编队C车辆之间，则对车辆编队头车及车辆X进行纵向控制，使得车辆编队保持相同车头间距d_h：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt′-(X₁+X₂)＝2L-2d_h

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离，V'_0x为车辆X减速后最小速度，a_ax为车辆X加速度，a_sx为车辆X减速度。

由此联立可解得新车辆编队总调整时间t'和车辆X纵向控制加减速度。

(3)若车辆X***最后一辆车后进入车辆编队成为尾车，则对车辆编队头车进行纵向控制，使得车辆编队保持相同车头间距d_h：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt-(X₁+X₂)＝L_d-d_h-L

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离，L_d为请求换道车辆X与车辆编队C尾车车头间距。

由此联立可解得车辆***编队后的总调整时间t'。

步骤6：对下一辆请求进入车辆编队C的车辆重复步骤2，3，4，5计算过程，确定换道车辆***队列位置及控制策略，实现换道车辆***车辆编队并完成车辆编队重构。

以上步骤详细的描述了本发明的实施过程，但本发明不限于上述实施方式中的具体细节。凡在本发明的构思范围内，都不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种网联自动驾驶环境下车辆进入编队的换道方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过传感设备及技术获取车辆编队通行路段环境信息，所述车辆编队通行路段环境信息包括车道线、编队车辆及请求换道车辆的运动状况数据；

步骤2，基于步骤1中车辆编队通行路段环境信息的数据，根据车辆决策时间对相对距离的影响，给出换道车辆***车辆编队不同位置的判断依据，确定换道车辆***编队位置；

步骤3，基于步骤2中所确定的换道车辆***编队位置，给出换道车辆运动纵向控制策略，进行车辆运动纵向控制使得换道车辆到达纵向***编队位置；

步骤4，基于步骤3中换道车辆到达纵向***编队位置，给出换道车辆运动横向控制策略，进行车辆运动横向控制形成换道车辆***后的编队；

步骤5：对步骤4中换道车辆***后的编队再次进行车辆运动纵向控制，使得车辆减速后加速达到道路最大限速V_m，且车辆***后车辆编队的车头间距均保持最小安全距离d_h，车辆编队C恢复最初行驶状态；

步骤6：对下一辆请求进入车辆编队C的车辆重复步骤2，3，4，5计算过程，确定换道车辆***队列位置及控制策略，实现换道车辆***车辆编队并完成车辆编队重构；

所述步骤2中，确定换道车辆***编队位置的实现步骤如下：

(1)首先判断车辆X是否满足成为车辆编队C头车的条件，即：

d＝(V_m-V_x)·Δt+d₀

d₀＝x₁-x_x

其中，d为请求换道车辆X与当前车辆编队C头车C₁沿车道线纵向相对距离，V_m为道路最大限速，V_x为请求换道车辆X行驶速度，Δt为决策时间，d₀为当前车辆编队C头车C₁沿车道线前进方向坐标x₁与请求换道车辆X坐标x_x之差，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，L为自动驾驶车辆的标准车长；

(2)若无法满足，则判断车辆X是否满足***车辆编队前两辆车C_i-1和C_i之间，即成为目前车辆编队C中车辆C_i前车的条件：

其中，d_h为车辆编队C中车辆的车头间距最小安全距离，i为从1到n-1的正整数变量，n为车辆编队C车辆数；

(3)若直到i＝n-1仍无法满足上述判断条件，则采取车辆X***当前车辆编队C后，成为尾车的策略：

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，L为自动驾驶车辆的标准车长，d_h为车辆编队C中车辆的车头间距最小安全距离；

所述步骤5实现如下：

(1)若车辆X***第一辆车前成为头车，计算车辆编队总调整时间t'用如下计算公式：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt'-(X₁+X₂)＝L-d_h

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，t'为车辆编队总调整时间，t'₁为车辆***编队后减速阶段调整时间，t'₂为车辆***编队后加速阶段调整时间，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离；

(2)若车辆X***原车辆编队C车辆之间，计算车辆***后编队总调整时间t'与车辆X纵向控制加减速度用如下计算公式：

t′＝t′₁+t′₂

V_mt′-(X₁+X₂)＝2L-2d_h

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离，V'_0x为车辆X减速后最小速度，a_ax为车辆X加速度，a_sx为车辆X减速度；

(3)若车辆X***当前车辆编队C后，成为尾车，计算车辆编队总调整时间t'使用如下计算公式：

t＝t′₁+t′₂

V_mt'-(X₁+X₂)＝L_d-d_h-L

其中，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V'₀为头车车辆减速后最小速度，t'为车辆编队总调整时间，X₁为车辆编队头车减速行驶距离，X₂为车辆编队头车加速行驶距离，L_d为请求换道车辆X与车辆编队C尾车车头间距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1中，得到车辆编队通行路段环境信息，包括车道线、编队车辆及请求换道车辆的运动状况数据，从而确定车道宽度l，当前道路最大限速V_m，请求换道车辆X行驶速度V_x，当前车辆编队C头车C₁沿车道线前进方向坐标x₁与请求换道车辆X坐标x_x之差d₀。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3实现如下：

(1)当车辆X***当前车辆编队C前，成为头车时，计算请求换道车辆所需加速度用如下公式：

S＝V_mt+2L-d

(2)当车辆X***车辆编队第i辆车和第i+1辆车C_i和C_i+1之间，计算请求换道车辆所需加速度用如下公式：

D＝D₁+D₂

t＝t₁+t₂

V_mt-(D₁+D₂)＝3L

S＝V_xt-2L+n(L+d)+d

(3)当***当前车辆编队C后，成为尾车时，计算请求换道车辆所需加速度用如下公式：

S＝V_mt+d₀-(n+1)L-(n-1)d

其中，a_x为请求换道车辆所需加速度，a_a为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大加速度，a_s为受道路安全性和舒适度限制的纵向最大减速度，V₀为车辆减速后最小速度，t₁为车辆编队减速阶段调整时间，t₂为车辆编队加速阶段调整时间，t为车辆编队总调整时间，D₁为第i+1辆车及其后车在调整时间内减速阶段行驶距离，D₂为第i+1辆车及其后车在调整时间内加速阶段行驶距离，D为第i+1辆车及其后车在调整时间内总行驶距离，S为请求换道车辆X满足安全换道条件所应行驶的距离，n为车辆编队C车辆数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4实现如下：

(1)在换道车辆X根据步骤3进行车辆运动纵向控制的同时进行横向靠边控制，使得换道车辆X车身在车辆编队调整时间内与车道线相切，计算请求换道车辆横向加速度a_l用如下计算公式，车辆在纵向控制同时横向控制加速度为：

其中，l为车道宽度，W为换道自动驾驶车辆的标准车身宽度，a_l为受道路安全性和舒适度限制的横向最大加速度，t为车辆编队总调整时间；

(2)在换道车辆X车身在车辆编队调整时间内与车道线相切后，使得换道车辆X以最短时间到达A车道中轴线，车辆换道时间为：

τ＝τ₁+τ₂

其中，τ₁为请求换道车辆横向控制加速时间，τ₂为请求换道车辆横向控制减速时间，τ为请求换道车辆换道时间，a_l为受道路安全性和舒适度限制的横向最大加速度，a_m为受道路安全性和舒适度限制的横向最大减速度，t为车辆编队总调整时间。