[发明专利]一种自动驾驶变换车道的路径规划方法及装置

权利要求书

1.一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获得车道变换信号；

在获得车道变换信号后，采集道路信息，并根据道路信息，检测在预设区域内是否存在障碍物；

当预设区域内不存在障碍物时，获得横向变道距离、初始速度和初始加速度；

根据所述初始速度，获得变道过程中允许的最大横向加速度和最大横向急动度，所述最大横向急动度为横向加速度的最大变化程度；

根据所述最大横向加速度和所述最大横向急动度，获得路径规划参数，所述路径规划参数包括第一加速度增大时间、第一加速度保持时间、第一加速度减小时间、第二加速度保持时间和第二加速度增大时间；

根据所述路径规划参数，确定变道过程中的横向加速度规划曲线；

对所述变道过程中的横向加速度规划曲线进行两次积分，得到相对于第一车道线的车辆横向位移，所述第一车道线为分隔当前行驶车道和变道目标车道的车道线；

获取车道线对应的方程，所述车道线对应的方程为：

y_lane(x)＝Ax³+Bx²+Cx+D

根据所述车辆横向位移和所述车道线对应的方程，确定虚拟变道路径，所述虚拟变道路径为：

y_path(x)＝y_{path_rel}(x)+y_lane(x)-y₀＝y_{path_rel}(x)+Ax³+Bx²+Cx+D-y₀；

其中，y_{path_rel}(x)为相对于第一车道线的车辆横向位移，y₀为车辆到第一车道线的距离，x为车辆沿水平方向的道路位置，A、B、C、D为参数值。

2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，所述横向加速度规划曲线包括：

所述横向加速度规划曲线由五段曲线组成，分别对应第一加速度增大时间、第一加速度保持时间、第一加速度减小时间、第二加速度保持时间和第二加速度增大时间；

第二段曲线和第四段曲线中加速度不变；

通过第一段曲线、第三段曲线和第五段曲线的初始加速度、终止加速度和急动度条件，计算第一段曲线、第三段曲线和第五段曲线对应的三次多项式系数，得到第一段曲线、第三段曲线和第五段曲线。

3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，当判断无法获得路径规划参数时，按照预设值减小最大横向加速度，并判断减小后的最大横向加速度是否大于或等于预设的最小限定值；

当减小后的最大横向加速度大于或等于预设的最小限定值时，根据当前的最大横向加速度判断是否能够获得路径规划参数。

4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，当减小后的最大横向加速度小于预设的最小限定值时，无法获得路径规划参数，中止自动变道操作。

5.根据权利要求1所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，当预设区域内检测到障碍物时，中止自动变道操作。

6.根据权利要求1所述的一种自动驾驶变换车道的路径规划方法，其特征在于，实时横向加速度与路径规划参数的公式为：

其中，a₀为初始横向加速度，a₁为最大横向加速度，a₂为反向的最大横向加速度，a_e为终止横向加速度，T₁为第一加速度增大时间，T₂-T₁为第一加速度保持时间，T₃-T₂为第一加速度减小时间，T₄-T₃为第二加速度保持时间，T₅-T₄为第二加速度增大时间，

7.一种自动驾驶变换车道的路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：道路信息采集模块、障碍物检测模块、移动距离计算模块、车辆状态采集模块和路径规划模块；

所述道路信息采集模块用于采集道路信息；

所述障碍物检测模块用于根据道路信息，检测在预设范围内是否存在障碍物；

所述移动距离计算模块用于根据道路信息，获得车辆的横向变道距离；

所述车辆状态采集模块用于获得初始速度和初始加速度；

所述路径规划模块用于当预设范围内不存在障碍物时，根据横向变道距离、初始速度和初始加速度进行路线规划；

所述路径规划模块包括路径规划参数计算单元、最大加速度调整单元、实时加速度计算单元和虚拟变道路径计算单元；

所述路径规划参数计算单元用于根据所述初始速度，获得变道过程中允许的最大横向加速度和最大横向急动度，所述最大横向急动度为横向加速度的最大变化程度，根据所述最大横向加速度和所述最大横向急动度，获得路径规划参数，所述路径规划参数包括第一加速度增大时间、第一加速度保持时间、第一加速度减小时间、第二加速度保持时间和第二加速度增大时间；

所述最大加速度调整单元用于在根据最大横向加速度不能获得路径规划参数时，对最大横向加速度进行调整，并判断调整后的最大横向加速度是否适用于变道操作；

所述实时加速度计算单元用于根据所述路径规划参数，确定变道过程中的横向加速度规划曲线；

所述虚拟变道路径计算单元用于对所述变道过程中的横向加速度规划曲线进行积分，得到相对于第一车道线的车辆横向位移，所述第一车道线为分隔当前行驶车道和变道目标车道的车道线；

获取车道线对应的方程，所述车道线对应的方程为：

y_lane(x)＝Ax³+Bx²+Cx+D

根据所述车辆横向位移和所述车道线对应的方程，确定虚拟变道路径，所述虚拟变道路径为：

y_path(x)＝y_{path_rel}(x)+y_lane(x)-y₀＝y_{path_rel}(x)+Ax³+Bx²+Cx+D-y₀

其中，y_{path_rel}(x)为相对于第一车道线的车辆横向位移，y₀为车辆到第一车道线的距离，x为车辆沿水平方向的道路位置，A、B、C、D为参数值。