一种智能重卡车队的队列换道方法

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种智能重卡车队的队列换道方法。

背景技术

自动驾驶重型卡车对于港口及干线物流行业的发展有着重要的意义，其普及能够减少人力成本，降低能耗，降低安全风险以及提高通行效率。 随着自动驾驶技术的发展，单车智能已经能够达到较高的水平，为近一步提高通行效率，现行业内已开始逐步发展智能重卡多车编队行驶功能。

当遇到静止或慢速障碍物阻挡，以及下匝道等场景时，智能重卡车队面临换道这一难点。多车队列行驶的情况下，头车与尾车所隔距离较长，部分场景下无法保证所有车队成员同时满足换道条件。目前现有的方案中，有提出借助边缘云，中心云的车路协同技术对换道意图作出提前判断，获取更充分的机会。但此问题在于对场端的设备要求较高，且当出现车路协同未发现的情况时，仍需要依靠车队内车辆进行换道条件判断。也有方案提出换道时解散车队，车队内所有单车进行依次换道。此问题在于换道过程中车队成员内的位置容易被社会车辆干扰，再次组队实际会更加困难。为优化上述问题，也有方案提出使用先控制两辆车队成员换道至目标车道后，剩余处于原车道上的车队成员再依次换道插入至已完成换道的成员中间的方式。此方案最大问题在于车队成员的前后顺序需要发生变化，需不断对车队成员进行重新编号，容易发生出错且不利于问题排查及状态监控。此外，两辆队员换道至目标车道后拉开差距等待剩余队员插入的方式实际也无法保证不被社会车辆插入。综上，目前的方案都存在一定程度的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种智能重卡车队的队列换道方法，可用于无限多车辆编队的队列换道，当仅有车队头部车辆满足换道条件，车队拆分为两车队后，后车队可以继续不断拆分。当最极端的情况出现时，即一直都只有头车满足换道条件时，此方案也能够保证各车队成员依次完成换道。

本发明提供一种智能重卡车队的队列换道方法，包括如下步骤，

步骤S1.车队换道意图生成；车队换道意图生成的条件是基于对于头车情况的判断；当车队中间成员被障碍物插入时，队内成员不会产生换道意图，继续保持跟车行驶；当插入的障碍物将前后车队成员分开较远时，车队被拆分为主车队和子车队，插入障碍物后方的车辆变为子车队的头车，拆分后的车队可以分别进行车队换道逻辑并完成换道；

步骤S2.换道安全性判断；所有车辆分别对于自身的换道安全性做出判断，根据对目标车道障碍物碰撞时间的计算进行判断，所有车队成员将自身的安全性判断发送给车队管理模块，等待车队管理模块下发指令；

步骤S3.车队换道分队判断，车队在换道的过程中最多分成两个车队；

步骤S4.换道结果执行；当单车队完成换道至目标车道即算车队换道完成。

作为本发明的进一步技术方案，步骤S1中，触发换道意图的方式是根据对头车行驶路径上环境的判断，包括，固定障碍物干扰、动态障碍物干扰、推荐车道生成换道意图和强制换道点生成换道意图；固定障碍物干扰包括锥桶及施工牌占道，动态障碍物干扰包括行进路径上存在慢速或抛锚车辆，推荐车道生成换道意图为车队位于多车道场景时，默认最右侧车道为优先级最高车道，最左侧车道为禁止同行车道，强制换道点生成换道意图为当距离匝道距离小于规定范围，应提前换入最右侧车道。

进一步的，步骤S1中，通过感知融合模块对于周围动静态障碍物及的距离作出计算，通过全局导航模块调取地图SDK，获取全局路径、下匝道前的强制换道点信息和推荐车道信息。

进一步的，步骤S2中，规划模块根据融合感知的结果对自车的换道安全性作出判断，对目标车道障碍物碰撞时间t的计算是通过目标车道上障碍物与自车的距离区间D，自车速度v

t=D /（v

进一步的，步骤S3中，车队管理模块实时监控各车队成员的心跳，判断是否有断连事件发生；当车队换道意图生成时，车队管理模块接受所有车辆的安全性判断，并对各车队成员下发拆分车队或者允许换道指令；车队由K辆车组成，当只有领头车满足换道条件时，车队被分成单车和K-1辆车组成的车队，此时2号车为车队的领头车，当单车完成换道后，后车队进入车队换道逻辑；当前M辆车同时满足换道条件，而M+1号车不满足换道条件时，则前M辆车组成一个车队进行换道，后K-M辆车组成一个车队等待换道，1号车为首车队领头车，M+1号车为后车队领头车；当车队中的K辆车同时满足换道条件时，则K辆车作为一个车队同时进行换道操作。

进一步的，步骤S4中，控制模块执行规划的路线，使用MPC算法对车队内成员的纵向距离进行控制，车队成员间距设置为：N秒时距+d

本发明的优点在于，

1. 可用于无限多车辆编队的队列换道，当仅有车队头部车辆满足换道条件，车队拆分为两车队后，后车队可以继续不断拆分。当最极端的情况出现时，即一直都只有头车满足换道条件时，本发明也能够保证各车队成员依次完成换道。

2. 不依赖场端设备对车队换道安全性进行判断，仅依靠各车对自身换道安全性作出判断后由车队管理模块综合判断。

3. 本方法尽可能多得使得满足安全性的车队成员同时换道，最大程度减少拆分车队的次数，并且无需改变车队成员的顺序，后车不会优于前车换道，也不会超过前车。

4. 为满足让车队尽可能久地行驶在推荐车道上的需求，拆分的车队换道完成即算换道完成，子车队可以尽快地换回到推荐车道，而不需要等待所有车辆组队完成，才可以再次进行换道。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的模块交互流程图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本实施例提供本发明一种智能重卡车队的队列换道方法，包括如下步骤，

步骤S1.车队换道意图生成；车队换道意图生成的条件是基于对于头车情况的判断；当车队中间成员被障碍物插入时，队内成员不会产生换道意图，继续保持跟车行驶；当插入的障碍物将前后车队成员分开较远时，车队被拆分为主车队和子车队，插入障碍物后方的车辆变为子车队的头车，拆分后的车队可以分别进行车队换道逻辑并完成换道；

步骤S2.换道安全性判断；所有车辆分别对于自身的换道安全性做出判断，根据对目标车道障碍物碰撞时间的计算进行判断，所有车队成员将自身的安全性判断发送给车队管理模块，等待车队管理模块下发指令；

步骤S3.车队换道分队判断，车队在换道的过程中最多分成两个车队；

步骤S4.换道结果执行；当单车队完成换道至目标车道即算车队换道完成。

步骤S1中，触发换道意图的方式是根据对头车行驶路径上环境的判断，包括，固定障碍物干扰、动态障碍物干扰、推荐车道生成换道意图和强制换道点生成换道意图；固定障碍物干扰包括锥桶及施工牌占道，动态障碍物干扰包括行进路径上存在慢速或抛锚车辆，推荐车道生成换道意图为车队位于多车道场景时，默认最右侧车道为优先级最高车道，最左侧车道为禁止同行车道，强制换道点生成换道意图为当距离匝道距离小于规定范围，应提前换入最右侧车道。

进一步的，步骤S1中，通过感知融合模块对于周围动静态障碍物及的距离作出计算，通过全局导航模块调取地图SDK，获取全局路径、下匝道前的强制换道点信息和推荐车道信息。

步骤S2中，规划模块根据融合感知的结果对自车的换道安全性作出判断，对目标车道障碍物碰撞时间t的计算是通过目标车道上障碍物与自车的距离区间D，自车速度v

t=D/（v

步骤S3中，车队管理模块实时监控各车队成员的心跳，判断是否有断连事件发生；当车队换道意图生成时，车队管理模块接受所有车辆的安全性判断，并对各车队成员下发拆分车队或者允许换道指令；车队由K辆车组成，当只有领头车满足换道条件时，车队被分成单车和K-1辆车组成的车队，此时2号车为车队的领头车，当单车完成换道后，后车队进入车队换道逻辑；当前M辆车同时满足换道条件，而M+1号车不满足换道条件时，则前M辆车组成一个车队进行换道，后K-M辆车组成一个车队等待换道，1号车为首车队领头车，M+1号车为后车队领头车；当车队中的K辆车同时满足换道条件时，则K辆车作为一个车队同时进行换道操作。

本实施例中以五辆车组成的车队为例：

1.当只有领头车满足换道条件时，车队被分成单车和4辆车组成的车队，此时2号车为车队的领头车，当单车完成换道后，后车队进入车队换道逻辑；

2.当领头车、二号车以及三号车同时满足换道条件，而四号车不满足换道条件时，则前三辆车组成一个车队进行换道，后两辆车组成一个车队等待换道，1号车为首车队领头车，4号车为后车队领头车；

3.当车队中的5辆车同时满足换道条件时，则5辆车作为一个车队同时进行换道操作以五辆车组成的车队为例，所有分队换道可能出现的情况为：

步骤S4中，控制模块执行规划的路线，使用MPC算法对车队内成员的纵向距离进行控制，车队成员间距设置为：N秒时距+d

本发明可用于无限多车辆编队的队列换道，当仅有车队头部车辆满足换道条件，车队拆分为两车队后，后车队可以继续不断拆分。当最极端的情况出现时，即一直都只有头车满足换道条件时，此方案也能够保证各车队成员依次完成换道。

已换完道的子车队回尽快换回至推荐车道，只有在推荐车道上时，各子车队才会重新进行组队。

本方法尽可能得使得多辆车共同完成换道，减少车队分离的时间和分离的子车队数量，以及被社会车辆插入的可能性。

后车不会优于前车触发换道，车队成员的前后顺序也不会被打乱，能够最大程度的降低换道完成后重新组队的复杂程度及出现问题的可能性。车队顺序永不发生改变的做法也更加利于实时监控管理及问题分析。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。