[發明專利]一種基于邏輯規則的換道決策系統及方法

在審

• 申請號: 202310323972.3
• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116198545A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 李建華;劉嘉鑫;劉俊逸;靳立強;張涵
• 申請（專利權）人: 吉林大學;長沙汽車創新研究院
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W30/18;B60W30/095
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 李茂松

1.一種基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，包括：車道條件判斷模塊、換道需求判斷模塊、換道安全判斷模塊、換道決策模塊和傳感器信息預處理模塊；

所述車道條件判斷模塊，用于判斷車道條件；

所述換道需求判斷模塊，用于判斷換道需求；

所述換道安全判斷模塊，用于判斷換道安全；

所述換道決策模塊，用于對車道條件、換道需求和換道安全的判斷結果進行綜合決策。

2.根據權利要求1所述的基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，所述車道條件判斷模塊基于分析車道線標志傳感器數據判斷車道條件，包括：Matlab?Function模塊根據分析車輛左右車道的車道線有效性和車道線的車道ID輸出相應的左/右換道標志位。

3.根據權利要求1所述的基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，所述換道需求判斷模塊接收由傳感器信息預處理模塊篩選的當前車道車輛信息：相對距離與相對速度，駕駛員的換道需求受以下因素的影響：

駕駛員的期望速度，通過車速不滿度與車速不滿累積度量化駕駛員駕駛車輛行駛時的換道意圖；

與前方車輛存在碰撞的可能，通過TTC碰撞時間衡量換道意圖的產生；

將最終計算的車速不滿累積度和TTC碰撞時間輸入Matlab?Function模塊，當車速不滿累積度和TTC碰撞時間中有一個數值處于閾值區間內，判斷換道需求產生，MatlabFunction模塊輸出相應的換道需求標志位。

4.根據權利要求3所述的基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，所述車速不滿度的計算公式為：

其中，K為一段時間內的車速不滿度，e為增益系數，u_exp為當前車輛速度，u_pre為車輛期望速度，Δu為車速誤差上限，Δu為采樣時間間隔；

車速不滿累積度的計算公式為：

其中，K(n)為第n個采樣時間間隔后的車速不滿累積度；

當車速不滿累積度超過一定閾值Km，即：K(n)≥Km，換道意圖產生；

TTC碰撞時間的計算公式為：

其中，S為前方障礙物相對車輛的距離，Δu為前方障礙物相對車輛的速度；

當TTC處于一定范圍內，即：TTC₁≤TTC≤TTC₂，換道意圖產生。

5.根據權利要求1所述的基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，所述換道安全判斷模塊接收由傳感器信息預處理模塊篩選的目標車道車輛信息：前置雷達傳感器探測到的前方車輛相對距離和前方車輛相對速度，后置雷達傳感器探測到的后方車輛相對距離和后方車輛相對速度；所述換道安全判斷模塊在換道的目標車道規劃出一塊換道安全區域，以判斷車輛換道的安全性，安全區域的表達通過前方車輛安全距離和后方車輛安全距離體現，Matlab?Function模塊分別對前方和后方進行安全區域預測，并輸出相應的安全標志位。

6.根據權利要求5所述的基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，所述前方車輛安全距離的計算公式為：

后方車輛安全距離的計算公式為：

其中，l_F表示試驗車輛與前方車輛的縱向距離，l_R表示試驗車輛與后方車輛的縱向距離，L表示試驗車輛長度，D表示換道安全距離閾值，u_pre表示試驗車輛的縱向速度，u_F表示前方車輛的縱向速度，u_R表示后方車輛的縱向速度。

7.根據權利要求1所述的基于邏輯規則的換道決策系統，其特征在于，所述換道決策模塊判斷是否進行制動的輸入包括車道條件判斷模塊輸出的左/右換道標志位、換道需求判斷模塊輸出的換道需求標志位、換道安全判斷模塊輸出的換道安全標志位以及TTC碰撞時間，換道決策模塊根據換道規則，經過狀態機的層間狀態轉移，輸出相應的跟馳、換道和制動指令。

8.一種根據權利要求1-7任一所述的基于邏輯規則的換道決策方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據傳感器數據判斷車道條件；

根據傳感器數據判斷判斷換道需求；

根據傳感器數據判斷換道安全；

對車道條件、換道需求和換道安全的判斷結果進行綜合決策；

在Prescan構建三種換道關鍵場景，并在Matlab/Simulink中建立換道決策模型，對各個場景換道決策結果進行分析，驗證車道條件判斷模塊、換道需求判斷模塊、換道安全判斷模塊和換道決策模塊的可行性和可靠性，完成自動駕駛車輛換道決策過程。