车辆变道控制方法及相关设备与流程

本技术涉及车辆控制，更具体地说，本技术涉及一种车辆变道控制方法及相关设备。

背景技术：

1、随着智能驾驶技术的不断发展，自动驾驶车辆在城市道路、高速道路以及匝道汇入等复杂交通场景中的应用日益广泛。车辆变道控制作为智能驾驶系统实现路径规划与行为决策的重要环节，直接影响车辆行驶的安全性、连续性以及通行效率。在实际道路环境中，车辆经常面临拥堵车流、目标车道空间受限、变道距离有限等复杂工况，尤其是在接近车道结束、道路汇入或出口切换等场景下，需要车辆在有限纵向距离内完成安全、高效的车道切换。因此，针对复杂交通场景下车辆变道控制方法的研究具有重要意义。

2、相关技术中，针对车辆变道控制通常依赖于车辆自身运动状态以及目标车道中可用空间进行决策，在检测到可用变道间隙后再执行变道操作；然而，现有方法通常采用被动等待目标车道自然形成安全间隙的方式，容易导致车辆在接近变道终点时可能存在剩余距离不足、速度调整空间有限等问题；同时，当目标车道处于拥堵状态时，若无法及时发现满足安全条件的间隙，车辆容易出现变道失败或反复尝试变道的情况。也即，相关技术中存在车辆变道控制过程中安全间隙利用效率低、变道成功率低以及复杂拥堵场景适应性不足的技术问题。

技术实现思路

1、在本技术的 技术实现要素： 部分中，对相关技术方案进行了概括性说明，并引入了一系列简化表述的概念，相关内容将在具体实施方式部分中作进一步详细阐述。本发明内容部分不应被理解为对所要求保护的技术方案的关键特征或必要技术特征作出限定，也不用于限定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本技术提供的车辆变道控制方法及相关设备，能够通过基于最晚变道点提前减速、动态搜索或主动构建安全间隙，并结合安全间隙约束进行路径规划，能够实现拥堵场景下车辆安全、连续且高效的变道，进而提高受限距离内的变道成功率。

3、第一方面，本技术提供一种车辆变道控制方法，包括：若目标车辆与最晚变道点之间的剩余距离小于预设距离阈值，则基于所述剩余距离对所述目标车辆进行减速控制；在所述减速控制过程中，基于待汇入车道内的障碍物运行信息，判断是否存在满足预设安全条件的安全间隙；若不存在所述安全间隙，则控制所述目标车辆按目标减速参数进一步减速，以构建满足所述预设安全条件的安全间隙；基于所述安全间隙的纵向区间，规划所述目标车辆由当前车道横向切入所述待汇入车道的变道路径，以控制所述目标车辆完成变道。

4、在一些实施方式中，所述基于所述剩余距离对所述目标车辆进行减速控制，包括：基于所述剩余距离和所述目标车辆的当前车速，确定目标减速度；若所述剩余距离大于目标距离分界阈值，则基于所述目标减速度和预设舒适减速度上限，生成第一加速度限制指令，其中，所述第一加速度限制指令所限制的加速度下限取值为所述目标减速度和所述预设舒适减速度上限中的较大者；若所述剩余距离小于或等于所述目标距离分界阈值，且所述目标减速度的绝对值小于预设硬停止阈值，则生成硬停止线指令，其中，所述硬停止线指令用于指示所述目标车辆在距所述最晚变道点的预设停车缓冲距离处完成停车；当所述剩余距离小于或等于所述目标距离分界阈值，且所述目标减速度的绝对值大于或等于所述预设硬停止阈值，则生成第二加速度限制指令，其中，所述第二加速度限制指令用于指示所述目标车辆以所述目标减速度继续减速。

5、在一些实施方式中，所述若目标车辆与最晚变道点之间的剩余距离小于预设距离阈值，则基于所述剩余距离对所述目标车辆进行减速控制，包括：获取所述目标车辆的当前车速和所述待汇入车道内的障碍物运行信息；基于所述当前车速、所述最晚变道点的纵向位置以及所述障碍物运行信息，对合流终点场景、静止障碍物场景和普通拥堵场景进行分类识别；若任一场景识别成立且所述剩余距离小于所述预设距离阈值，则基于所述剩余距离对所述目标车辆进行减速控制。

6、在一些实施方式中，所述基于所述当前车速、所述最晚变道点的纵向位置以及所述障碍物运行信息，对合流终点场景、静止障碍物场景和普通拥堵场景进行分类识别，包括：当上一判定周期的拥堵场景识别状态为非拥堵状态时，将进入阈值集合确定为滞后阈值集合，当所述上一判定周期的拥堵场景识别状态为拥堵状态时，采用退出阈值集合确定为所述滞后阈值集合，其中，所述退出阈值集合中各阈值的取值均大于所述进入阈值集合中的对应取值；基于所述滞后阈值集合、所述当前车速、所述最晚变道点的纵向位置以及所述障碍物运行信息，对合流终点场景、静止障碍物场景和普通拥堵场景进行分类识别。

7、在一些实施方式中，所述基于所述滞后阈值集合、所述当前车速、所述最晚变道点的纵向位置以及所述障碍物运行信息，对合流终点场景、静止障碍物场景和普通拥堵场景进行分类识别，包括：当所述最晚变道点与所述目标车辆的纵向距离小于第一预设缓冲距离、且所述当前车速小于第一预设速度阈值时，确定所述合流终点场景识别成立；当所述待汇入车道内存在纵向速度小于预设静止阈值的静止障碍物、所述静止障碍物与所述目标车辆的纵向距离小于基于所述当前车速确定的安全跟随距离、且所述当前车速小于第二预设速度阈值时，确定所述静止障碍物场景识别成立；当全局拥堵标识有效、本车道前车车速小于预设慢行阈值且跟车距离小于预设跟车距离、且所述当前车速小于第三预设速度阈值时，确定所述普通拥堵场景识别成立；其中，所述第一预设速度阈值、所述第二预设速度阈值和所述第三预设速度阈值在所述进入阈值集合中的取值，分别小于在所述退出阈值集合中的对应取值。

8、在一些实施方式中，所述基于待汇入车道内的障碍物运行信息，判断是否存在满足预设安全条件的安全间隙，包括：从所述待汇入车道内的障碍物中筛选出位于所述待汇入车道内的目标障碍物集合；基于所述目标障碍物集合中各障碍物的纵向位置进行排序，确定参考障碍物，其中，所述参考障碍物是所述目标障碍物集合中纵向位置距离所述目标车辆最近的目标障碍物；基于所述参考障碍物的纵向区间，生成候选跟随间隙和候选领先间隙，其中，所述候选跟随间隙是所述参考障碍物的前方相邻障碍物尾部至所述参考障碍物头部之间的纵向空间，所述候选领先间隙是所述参考障碍物尾部至所述参考障碍物的后方相邻障碍物头部之间的纵向空间；对所述候选跟随间隙和所述候选领先间隙分别进行安全评估，以判断是否存在满足所述预设安全条件的安全间隙。

9、在一些实施方式中，所述对所述候选跟随间隙和所述候选领先间隙分别进行安全评估，以判断是否存在满足所述预设安全条件的安全间隙，包括：针对每个候选间隙，通过预设加速度采样集合生成多个加速度样本；基于各所述加速度样本，在多个预设预测时刻上对所述目标车辆进行纵向运动学预测，得到各预设预测时刻上所述目标车辆与对应前后障碍物之间的碰撞时间；将在所有预设预测时刻上的碰撞时间均不小于预设安全碰撞时间阈值的候选间隙，确定为待选安全间隙；从所述待选安全间隙对应的加速度样本中，选取绝对值最小的加速度样本作为目标加速度；将所述目标加速度对应的待选安全间隙，确定为满足所述预设安全条件的安全间隙。

10、在一些实施方式中，所述控制所述目标车辆按目标减速参数进一步减速，以构建满足所述预设安全条件的安全间隙，包括：以预设安全碰撞时间阈值为约束，基于所述参考障碍物的纵向速度确定最小追加减速度；将所述最小追加减速度与预设舒适减速度上限中的较大者确定为所述目标减速参数；基于所述目标减速参数，对所述目标车辆和所述待汇入车道内的参考障碍物进行纵向位置预测，得到预设构建时长后所述目标车辆的第一预测纵向位置和所述参考障碍物的第二预测纵向位置；基于所述第一预测纵向位置和所述第二预测纵向位置，结合预设安全缓冲距离，构建候选间隙区间；当所述候选间隙区间的纵向长度大于预设间隙长度时，将所述候选间隙区间确定为满足所述预设安全条件的安全间隙。

11、第二方面，本技术还提供一种车辆变道控制装置，包括：减速控制单元，用于若目标车辆与最晚变道点之间的剩余距离小于预设距离阈值，则基于所述剩余距离对所述目标车辆进行减速控制；间隙判断单元，用于在所述减速控制过程中，基于待汇入车道内的障碍物运行信息，判断是否存在满足预设安全条件的安全间隙；间隙构建单元，用于若不存在所述安全间隙，则控制所述目标车辆按目标减速参数进一步减速，以构建满足所述预设安全条件的安全间隙；变道控制单元，用于基于所述安全间隙的纵向区间，规划所述目标车辆由当前车道横向切入所述待汇入车道的变道路径，以控制所述目标车辆完成变道。

12、第三方面，本技术还提供一种车辆，包括：存储器和处理器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现第一方面所述的车辆变道控制方法的步骤。

13、第四方面，本技术还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令或计算机程序，所述计算机可执行指令或所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的车辆变道控制方法的步骤。

14、第五方面，本技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或计算机可执行指令，所述计算机程序或计算机可执行指令被处理器执行时，实现本技术实施例提供的车辆变道控制方法的步骤。

15、综上，本技术通过判断目标车辆与最晚变道点之间的剩余距离，并在剩余距离小于预设距离阈值时提前进入减速控制，相当于将变道决策由临近变道终点时的被动响应转变为基于距离约束的提前规划，由于车辆能够在到达最晚变道点之前预留减速和间隙搜索时间，因此能够避免因进入变道区域过晚而导致纵向调整空间不足的问题，进而提高车辆在受限距离内完成变道的可行性；在减速控制过程中，进一步结合待汇入车道内障碍物的运行信息判断是否存在满足安全条件的安全间隙，使变道过程不再仅依赖车辆之间自然形成的可用空间，而是通过对目标车道交通状态的实时分析选择合适的汇入时机，由于安全间隙判断与减速过程同步进行，使得车辆能够在速度调整过程中持续评估变道条件，从而提高安全间隙识别的准确性和变道决策的稳定性；当不存在满足安全条件的安全间隙时，通过控制目标车辆按照目标减速参数进一步减速，使车辆运动状态主动影响周围交通空间分布，从而构建满足安全条件的安全间隙，相比于仅等待目标车道出现自然间隙的方式，能够利用车辆自身速度调整创造变道条件，降低因目标车道拥堵导致的变道失败概率，同时避免车辆在无有效间隙时持续尝试变道造成的不稳定行为；在获得安全间隙后，基于安全间隙对应的纵向区间规划车辆由当前车道横向切入待汇入车道的变道路径，使变道路径规划与安全间隙约束相结合，由于安全间隙已作为车辆横向切入的空间依据，车辆能够在满足安全条件的范围内完成车道切换，减少变道过程中的反复调整，提高车辆变道过程的连续性、安全性以及通过拥堵汇入场景的能力。综上所述，本技术提供的车辆变道控制方法通过基于最晚变道点提前减速、动态搜索或主动构建安全间隙，并结合安全间隙约束进行路径规划，能够实现拥堵场景下车辆安全、连续且高效的变道，进而提高受限距离内的变道成功率。