[發明專利]基于自然駕駛人特性的車輛高速公路換道軌跡規劃方法

在審

• 申請號: 202210557257.1
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN115092138A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 趙治國;梁凱沖;顏丹姝;李園
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W50/00;G06F17/18;G06K9/62;B60W40/10
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種基于自然駕駛人特性的車輛高速公路換道軌跡規劃方法，包括：獲取基于自然駕駛人的車輛高速公路歷史行駛軌跡信息；提取車輛換道軌跡片段信息；對車輛換道軌跡片段進行分類；對每一類中換道軌跡片段歷經時間進行統計分析，得到期望換道時間；將每一類中的換道軌跡片段進行時間尺度上的放縮；利用二維高斯函數最大似然估計對相同時刻的不同橫、縱向位置進行統計分析，得到期望橫、縱向位置，由此獲取該縱向車速分類下的示教換道軌跡；對換道示教軌跡進行學習，獲得軌跡基元庫；利用最優軌跡基元生成基于自然駕駛人特性的換道軌跡。與現有技術相比，本發明具有計算效率高、泛化能力強、駕乘舒適性好等優點。

技術領域

本發明涉及自動駕駛車輛軌跡規劃技術領域，尤其是涉及一種基于自然駕駛人特性的車輛高速公路換道軌跡規劃方法。

背景技術

軌跡規劃技術承接自動駕駛決策和運動控制技術，其軌跡規劃結果直接關乎到行車安全性、舒適性，是車輛實現自動駕駛的關鍵技術之一，也是自動駕駛研究的熱點與難點。目前常用軌跡規劃方法大致可以分為人工勢場法、圖搜索法、隨機采樣法、參數曲線法及數值優化法等。

中國專利CN112414419A公開了一種車輛變道路徑規劃方法及相關裝置，該方法根據變道起點及變道終點信息，利用元羊角螺旋線規劃出換道路徑；中國專利CN110244713A公開了一種基于人工勢場法的智能車輛換道軌跡規劃系統及方法，其借鑒人工勢場法中的障礙物斥力場模型，考慮最大橫向安全加速度和道路曲率的約束，規劃出換道路徑。但上述軌跡規劃方法多從環境約束、車輛動力學約束等方面進行考慮，很少考慮到自然駕駛人特性；隨著自動駕駛等級的不斷提高，僅考慮效率、安全性的軌跡規劃技術已不能滿足駕乘人員的需求。

高速公路換道場景是最常見的駕駛場景之一，若自動駕駛車輛換道軌跡規劃不能充分考慮自然駕駛人的特性，勢必會影響駕乘人員的舒適度，并造成其對自動駕駛系統的接受度降低，心理恐慌感增加。因此，如何從基于自然駕駛人的車輛高速公路歷史行駛軌跡信息提取出有用信息，并規劃出符合自然駕駛人特性的高速公路換道軌跡還亟待研究。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種計算效率高、泛化能力強、駕乘舒適性好的基于自然駕駛人特性的車輛高速公路換道軌跡規劃方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于自然駕駛人特性的車輛高速公路換道軌跡規劃方法，所述的換道軌跡規劃方法包括：

步驟1：獲取基于自然駕駛人的車輛高速公路歷史行駛軌跡信息；

步驟2：基于車輛航向角信息對車輛歷史行駛軌跡進行分割，提取車輛換道軌跡片段信息；

步驟3：依據獲取的車輛換道軌跡片段起始時刻縱向速度對車輛換道軌跡片段進行分類；

步驟4：對步驟3中每一類中換道軌跡片段歷經時間利用一維高斯函數最大似然估計進行統計分析，得到其統計意義上的期望換道時間；

步驟5：將每一類中的換道軌跡片段依據步驟4得到的相應期望換道時間進行時間尺度上的放縮；

步驟6：利用二維高斯函數最大似然估計對相同時刻的不同橫、縱向位置進行統計分析，得到統計意義上的期望橫、縱向位置，由此獲取該縱向車速分類下的示教換道軌跡；

步驟7：利用改進的軌跡基元算法對步驟6獲取的換道示教軌跡進行學習，獲得軌跡基元庫；

步驟8：根據車輛縱向行駛速度，匹配最優軌跡基元，并根據目標位置利用最優軌跡基元生成基于自然駕駛人特性的換道軌跡。

優選地，所述步驟1中的歷史行駛軌跡信息包括車輛橫向位置、縱向位置、速度、加速度和時間戳。

優選地，所述的步驟2具體為：