[发明专利]一种自动驾驶车辆多车道连续变道轨迹优化方法

权利要求书

1.一种自动驾驶车辆多车道连续变道轨迹优化方法，定义在全自动驾驶环境下，所有自动驾驶车辆之间能通过无线传输技术进行信息交换与协同控制；将具有多车道强制换道需求的车辆定义为本车，本车的当前车道记为车道1，多车道连续强制换道的条件是：需要在车辆前进距离不超过花费时间不超过的前提下，将本车从车道1换道至车道m；

其特征在于，所述轨迹优化方法包括：

S1、本车产生多车道连续换道需求时，本车需要在前进距离不超过花费时间不超过的条件下完成多车道连续换道，此时将分别记作剩余距离、剩余时间，即从本车产生多车道连续换道需求的时刻起，应当在时间内，前进之前完成换道需求；

S2、进行初始环境识别获得初始环境参数：包括系统内所有车辆的静态属性与动态属性其中静态属性包含车辆的编号j、车辆长度l、最大制动加速度b以及制动操作延迟τ，动态属性包含车辆j在时刻t的位置[x(t),y(t)]、速度v(t)、加速度a(t)、当前车道l^c(t)、目标车道l^t(t)以及前进方向与x轴的夹角θ(t)；

S3根据初始环境参数，求解轨迹优化模型得到优化轨迹，轨迹优化模型的目标函数为：

约束条件为：

0α,β,1-α-β1

其中，α、β以及1-α-β分别表示目标函数各子项的权重；C为综合目标函数；为换道完成时间；为所有可行轨迹中最大的换道完成时间；为换道过程中的最大横向加速度；为所有可行轨迹中的最大值；为对交通流的影响指标；表示所有可行轨迹中的最大值，由于可能等于0，因此加上0.001用于防止目标函数无意义；与的计算方法为：其中表示本车在单次变道终点处的速度，为单次变道终点坐标，为单次变道起点坐标，θ_i单次变道起点处本车前进方向与道路的夹角，W_l表示道路宽度；为本车变道过程中，目标车道前车的加速度；为本车变道过程中，目标车道后车的加速度；表示车道m上行驶的车辆编号的集合；Ψ表示即将变道的车辆在多次变道中，选择的跟随车辆；X₀表示本车规划的多次变道进程中，每次变道起点坐标与终点坐标集合，表示第m次变道开始的坐标位置，表示第m次变道结束的坐标位置，表示多次变道必须完成的空间范围；表示本车到达X₀对应各点时的速度；v_lim表示道路限速值；表示本车到达X₀对应各点时的时间；T_m→m+1表示本车从车道m换道至车道m+1所需时间；t'为连续换道时间间隔控制项，此处取t'＝5s，即此次换道结束至下次换道开始前间隔不能低于5s；

S3、根据求解步骤S2所提出的模型，得到本车的行进方案，包括行进角度、加速度，并在接下来的时间间隔Δt内，本车按照求解结果在道路上行进；时间间隔Δt后，转入S2重新规划本车换道轨迹；

S4、判断多次变道任务是否完成，若是，则结束优化过程；否则，转入S2进入循环。