一种基于V2V的车辆协同换道控制方法

摘要

本发明公开一种基于V2V的车辆协同换道控制方法，执行以下步骤：（S11）周期性检测本车转向灯状态，判断当前周期内本车的转向灯状态是否开启；若开启，则本车为换道需求车辆，且发出换道意图消息，随后执行步骤（S12）；否则，执行步骤（S16）；（S12）本车判断目标车道内是否有目标车辆，若有，则执行步骤（S13）；否则，则执行步骤（S14）；（S13）本车判断与该目标车辆的预碰撞时间是否大于预设碰撞时间阈值，若是，则执行步骤（S14）；否则，则执行步骤（S15）；（S14）本车提示执行换道；（S15）本车提示禁止或延迟换道；（S16）解除提示或不提示。该方法实现协同换道，大大减少了运算量，提升道路行车安全性的同时提升通行效率。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆智能驾驶技术领域，尤其涉及一种基于V2V的车辆协同换道控制方法。

背景技术

据统计发现，发生在我国高速公路上的事故率非常高。其中，导致事故发生的原因中行车过程中违章变更车道是重要原因之一。车辆换道行为是行车过程中最基本的行为之一，由于换道引起的事故率居高不下，与此同时还间接导致了交通延迟，影响通信效率。

车联网技术是解决换道问题的有效方法之一，基于车联网技术衍生了单车自动换道和多车协同换道两种类型的自动换道技术。车辆换道过程中往往是多车协同换道场景，因此近年来业界比较关注多车协同换道的策略研究。在协同换道领域，对于协同换道模型和算法研究比较多，例如中国专利文献CN111081065A公开了一种路段混行条件下的智能车辆协同换道决策模型，在路段混行条件下的智能车辆协同换道模型基于模糊逻辑方法建立车辆换道交互关系判定模型，以解析混行条件下的车-车交互行为；通过建立有人与无人驾驶车辆的协同换道博弈模型；引入可变合作系数建立有人与无人驾驶车辆的协同换道博弈模型，采用Lemke-Howson算法对博弈模型进行纳什均衡求解，得到车辆换道与否的最优策略组合。但该车辆协同换道方法，运算量太大且运算太复杂，影响车辆反应的即时性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于V2V的车辆协同换道控制方法，车辆通过V2V通信实现车辆之间的信息互通，车辆通过周围环境及车辆信息实现协同换道，大大减少了运算量，提升道路行车安全性的同时提升通行效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于V2V的车辆协同换道控制方法，执行以下步骤：

（S11）周期性检测本车转向灯状态，判断当前周期内本车的转向灯状态是否开启；若开启，则本车为换道需求车辆，且发出换道意图消息，随后执行步骤（S12）；否则，执行步骤（S16）；

（S12）本车判断目标车道内是否有目标车辆，若有，则执行步骤（S13）；否则，则执行步骤（S14）；

（S13）本车判断与该目标车辆的预碰撞时间是否大于预设碰撞时间阈值，若是，则执行步骤（S14）；否则，则执行步骤（S15）；

（S14）本车提示执行换道，此时本周期处理流程结束，然后返回步骤（S11）进行下一个周期的处理流程；

（S15）本车提示禁止或延迟换道，结束本周期处理流程结束，然后返回步骤（S11）进行下一个周期的处理流程；

（S16）解除提示或不提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S11）进行下一个周期的处理流程。

进一步，若本车为自动驾驶车辆，在提示执行换道后，本车控制系统将开始执行换道动作。

进一步，所述目标车辆同时执行以下步骤：

（S21）目标车辆周期性检测附近其他车辆发出的消息，判断当前周期内是否有换道需求车辆发出换道意图消息，若检测到有换道需求车辆发出换道意图消息，则执行步骤（S22），否则，则执行步骤（S28）；

（S22）目标车辆判断自己是否处于该换道需求车辆的目标有效区域；若处于换道需求车辆的目标有效区域，则执行步骤（S23）；否则，则执行步骤（S28）；将可能会影响到该换道需求车辆换道的左前方区域、正前方区域、右前方区域、左后方区域、正后方区域和右后方区域设定为目标有效区域；

（S23）目标车辆判断自己是否在该换道需求车辆的相同车道；若处于该换道需求车辆的相同车道，则执行步骤（S251）；否则，则执行步骤（S24）；

（S24）目标车辆判断自己是否在该换道需求车辆的目标车道；若处于该换道需求车辆的目标车道，则执行步骤（S252）；否则，则执行步骤（S28）；

（S251）判断该换道需求车辆是否在目标车辆的前方区域；若该换道需求车辆在目标车辆的前方，则执行步骤（S26）；否则，则执行步骤（S28）；前方区域包括左前方区域、正前方区域和右前方区域；

（S252）判断该换道需求车辆是否在目标车辆前方区域；若车辆在目标车辆的前方，则执行步骤（S26）；否则，则执行步骤（S27）；

（S26）目标车辆发出减速提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S21）进行下一个周期的处理流程；

（S27）目标车辆发出加速提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S21）进行下一个周期的处理流程；

（S28）目标车辆解除提示或不提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S21）进行下一个周期的处理流程。

进一步，若目标车辆为自动驾驶车辆，在本车发出减速或加速提示后，本车控制系统将开始执行减速或加速动作。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

本发明的基于V2V的车辆协同换道控制方法，车辆通过V2V通信实现车辆之间的信息互通，车辆通过周围环境及车辆信息实现协同换道，大大减少了运算量，提升道路行车安全性的同时提升通行效率；将可能影响车辆执行变道的区域设定为目标有效区域，并通过合理运用目标有效区域，进而有效保证执行换道时的安全性，同时有效减少附近其他车辆的运算量。

附图说明

图1为本发明本车作为换道需求方的流程图；

图2为本发明本车作为协助换道方的流程图；

图3为本发明的目标有效区域的示意图；

图4为本发明协同换道场景中执行换道的示意图；

图5为本发明协同换道场景中延迟换道的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

车辆在道路行驶过程中，通过V2V信道中定义的车辆基本安全信息（BSM）来区分判别其附近的其他车辆所处的位置区域与方位。在道路上行驶过程中，将具有换道需求的车辆定义为换道需求车辆。

参见图1、图4和图5所示，本实施例公开了一种基于V2V的车辆协同换道控制方法，其特征在于，执行以下步骤：

（S11）周期性检测本车转向灯状态，判断当前周期内本车的转向灯状态是否开启；若开启，则本车为换道需求车辆，且发出换道意图消息，随后执行步骤（S12）；否则，执行步骤（S16）；

（S12）本车判断目标车道内是否有目标车辆，若有，则执行步骤（S13）；否则，则执行步骤（S14）；

（S13）本车判断与该目标车辆的预碰撞时间是否大于预设碰撞时间阈值，若是，则执行步骤（S14）；否则，则执行步骤（S15）；

（S14）本车提示执行换道，此时本周期处理流程结束，然后返回步骤（S11）进行下一个周期的处理流程；

（S15）本车提示禁止或延迟换道，结束本周期处理流程结束，然后返回步骤（S11）进行下一个周期的处理流程；

（S16）解除提示或不提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S11）进行下一个周期的处理流程。在第N周期内，本车发出了换道意图消息；在第N+K周期内，解除本车继续发送换道意图的条件为本车的转向灯关闭，其中K大于0且为整数，N大于等于1且为整数；即在本车发出换道意图消息后，解除本车继续发送换道意图消息的条件为将本车转向灯关闭。

在本实施例中，若本车为自动驾驶车辆，在提示执行换道后，本车控制系统将开始执行换道动作。自动驾驶车辆结合自身行驶状态与周围环境信息判断其是否满足换道条件，若满足换道条件，则提示本车驾驶员立刻执行换道（图4）；若不满足换道条件，则提示本车驾驶员禁止或延迟换道（如图5）。

参见图2至图5所示，所述目标车辆同时还执行以下步骤：

（S21）目标车辆周期性检测附近其他车辆发出的消息，判断当前周期内是否有换道需求车辆发出换道意图消息，若检测到有换道需求车辆发出换道意图消息，则执行步骤（S22），否则，则执行步骤（S28）；

（S22）目标车辆判断自己是否处于该换道需求车辆的目标有效区域；若处于换道需求车辆的目标有效区域，则执行步骤（S23）；否则，则执行步骤（S28）；将可能会影响到该换道需求车辆换道的左前方区域、正前方区域、右前方区域、左后方区域、正后方区域和右后方区域设定为目标有效区域；

将可能影响到该换道需求车辆换道的左前方区域、正前方区域、右前方区域、左后方区域、正后方区域和右后方区域设定为目标有效区域；左前方区域、正前方区域、右前方区域、左后方区域、正后方区域和右后方区域的面积大小根据实际情况进行设定，在此不作限定。将处于目标有效区域以外的其他区域的车辆对换道需求车辆执行本次换道无影响，视为目标无效区域。

参见图3所示，左前方区域、正前方区域、右前方区域、左后方区域、正后方区域和右后方区域在图3中以下标示一一对应：zone3、zone4、zone5、zone10、zone11和zone12；其中，目标车辆的行驶状态更改与其自身所处位置区域相关，具体如下：①当协同换道方处于换道需求车辆的同车道正后方（如图3中zone11）时，目标车辆提示驾驶员减速。②当协同换道方处于换道需求车辆的目标车道后方（如图1中zone10或zone12）时，目标车辆提示驾驶员减速。③当目标车辆处于换道需求车辆的目标车道前方（如图1中zone3或zone5）时，目标车辆提示驾驶员加速。④当目标车辆处于目标有效区域以外的其他区域时，目标车辆不响应。

（S23）目标车辆判断自己是否在该换道需求车辆的相同车道；若处于该换道需求车辆的相同车道，则执行步骤（S251）；否则，则执行步骤（S24）；

（S24）目标车辆判断自己是否在该换道需求车辆的目标车道；若处于该换道需求车辆的目标车道，则执行步骤（S252）；否则，则执行步骤（S28）；

（S251）判断该换道需求车辆是否在目标车辆的前方区域；若该换道需求车辆在目标车辆的前方，则执行步骤（S26）；否则，则执行步骤（S28）；前方区域包括左前方区域、正前方区域和右前方区域。

（S252）判断该换道需求车辆是否在目标车辆前方区域；若车辆在目标车辆的前方，则执行步骤（S26）；否则，则执行步骤（S27）；

（S26）目标车辆发出减速提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S21）进行下一个周期的处理流程；

（S27）目标车辆发出加速提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S21）进行下一个周期的处理流程；

（S28）目标车辆解除提示或不提示，结束本周期处理流程，然后返回步骤（S21）进行下一个周期的处理流程。

在本实施例中，若目标车辆为自动驾驶车辆，在本车发出减速或加速提示后，本车控制系统将开始执行减速或加速动作。在第N周期内，目标车辆发出加速或减速提示，则解除加速或减速提示的条件为：在第N+K周期内，除换道需求车辆外的其他车辆处于目标无效区域或者目标车辆处于换道需求车辆的目标有效区域且不处于换道需求车辆的同车道的前方区域（即：zone4）或者目标车辆未检测到附近其他车辆发出的换道意图消息时，目标车辆解除提示。

本发明的基于V2V的车辆协同换道控制方法，车辆通过V2V通信实现车辆之间的信息互通，车辆通过周围环境及车辆信息实现协同换道，大大减少了运算量，提升道路行车安全性的同时提升通行效率；将可能影响车辆执行变道的区域设定为目标有效区域，并通过合理运用目标有效区域，进而有效保证执行换道时的安全性，同时有效减少附近其他车辆的运算量。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。