1.一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、根据上一时间步长的车辆速度vn(t-τ)和舒适性权重参数ωop,计算出与之对应的侧翻极限轨迹纵向坐标 最优轨迹 以及避撞轨迹终点安全区间;
步骤二、比较侧翻极限轨迹纵向坐标 与安全区间的关系:(1)当 位于安全区间的左侧时,则安全区间保持不变;然后进入步骤三;
(2)当 位于安全区间内时,则调整安全区间的下限为 然后进入步骤六;
(3)当 位于安全区间右侧时,则进入步骤四;
步骤三、比较最优轨迹纵向坐标 与安全区间的位置关系:(1)若 大于安全区间的上界,则进入步骤四;
(2)若 小于安全区间下界,则进入步骤五;
(3)若 在安全区间内,则进入步骤七;
步骤四、首先减速,保持当前舒适性权重参数,使最优轨迹向安全区间方向靠拢,直至最优轨迹成为安全区间上界轨迹;若减速无法达到目标时,则减小舒适性权重参数,随后再调整速度以移动最优轨迹至安全区间上界;然后进入步骤七;
步骤五、首先加速,保持当前舒适性权重参数,使最优轨迹向安全区间方向靠拢,直至最优轨迹成为安全区间下界轨迹;若加速无法达到目标时,则增大舒适性权重参数,随后再调整速度以移动最优轨迹至安全区间下界;然后进入步骤七;
步骤六、比较最优轨迹纵向坐标 与安全区间的位置关系:(1)若 大于安全区间上界,则进入步骤四;
(2)若 在安全区间中,则进入步骤七;
步骤七、采用当前速度和轨迹执行换道;
步骤八、换道车辆与目标车道的距离是否小于设定的距离:(1)如果否,则返回步骤一;
(2)如果是,则换道结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:所述最优轨迹 的计算方法为:第1步、确定轨迹方程:
其中,xn为纵向上车辆n的位置,yn为横向上车辆n的位置;在换道过程中使用移动坐标系,将每一步长的起点位置定义为(0,0)点,终点位置定义为(xf,yf),每一步长起点的车辆航向角为θi;
第2步、构造换道成本函数:
式中: 为车辆侧翻对应的临界侧向加速度, 为换道轨迹的最大纵向距离经验值,ω为需要标定的舒适性权重参数,un为车辆速度;
第3步、计算出成本函数J取到最小值时相应的xf值,从而求出该步长最优轨迹终点的纵向位置
3.根据权利要求2所述的一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:所述侧翻极限轨迹纵向坐标 的计算方法为:第1步、计算车辆以最大侧向加速度与当前车速行驶时所能采用的最大轨迹曲率K(xf):第2步、按如下公式计算
4.根据权利要求3所述的一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:所述避撞轨迹终点安全区间的确定方法为:第1步、计算车辆SV至少应与车辆PVt保持的安全距离为sf:设车辆PVt(n-2)在t-τ时刻开始制动并在换道完成时刻tF停止,车辆SV(n)经过一个反应时间τ后在t时刻继而开始制动,则其中,vn(t-τ)为车辆SV在t-τ时刻的纵向速度,vn-2(t-τ)表示车辆PVt在t-τ时刻的纵向速度,bn为车辆SV的制动最大减速度,bn-2为车辆PVt的制动最大减速度;
第2步、按如下公式计算车辆LVt至少应与车辆SV保持的安全距离sr:其中:vn+2(t-τ)表示t-τ时刻车辆LVt的纵向速度,bn+2为车辆LVt的制动最大减速度;
第3步、计算车辆LVt在换道完成时刻的预期位置其中:xn+2(t-τ)表示t-τ时刻车辆LVt的位置,ta为车辆SV从t-τ时刻以un(t)行驶至换道终点所需要的时间;
第4步、计算车辆PVt在换道完成时刻的预期位置其中:xn-2(t-τ)表示t-τ时刻车辆PVt的位置;
第5步、计算出以车辆SV车头处为参考系的避撞轨迹终点安全区间为其中:ln-2表示车辆PVt的车长, 表示SV在t时刻的纵向位置。
5.根据权利要求4所述的一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:所述vn(t-τ)按如下公式计算得到:vn(t-τ)=un(t-τ)·cos(θ(t-τ))。
6.根据权利要求3所述的一种基于实时环境信息的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:车辆SV从t-τ时刻以un(t)行驶至换道终点所需要的时间ta的计算公式如下: