一种协助车辆变道的方法及执行模块与流程

1.本发明涉及智能网联汽车技术领域，具体涉及自动驾驶技术。


背景技术：

2.随着自动驾驶技术的快速发展，已经对智能网联车辆如何进行协作式变道提出了挑战。驾驶员的驾驶习惯，交通拥塞情况，车辆的车速和天气因素等会产生多种复杂交通情况。现在技术提出通过人机交互的协作式变道方法，依赖驾驶员的操作指令，来作出相应的反应，但是这种方法存在车辆感知单一，人机交互过程缓慢，且路况复杂多变。
3.例如：现有技术提出了一种基于协作式变道安全辅助预警方法，包括以下步骤：步骤s1，主车hv开启转向灯，表示车辆具有变道的行驶意图；步骤s2，主车车辆获取周围联网车辆信息，并按方位筛选出周围目标车辆，同时根据自身采集信息及标定信息建立主车车辆边缘模型；步骤s3，根据主车车辆尺寸标定计算其左右盲区范围；步骤s4，检测目标车辆是否进入盲区范围内，如果盲区范围内有车辆进入，则向驾驶员发出注意后侧来车预警提醒。
4.上述方案采用人机交互的方式进行变道协作，然后通过主车的定位模块等，计算在盲区内，主车与其他车辆的距离，进而根据计算结果进行报警，因此上述方式的精度完全依赖主车的计算精度，然而每个驾驶员均存在独特的驾驶习惯，导致无法有效避免不同驾驶员的驾驶习惯带来的复杂车路状况，在这种复杂车况下，主车的计算精度会发生变化，因此现有技术的方式的结果过于主观，容错率较低。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种协助车辆变道的方法，以解决现有技术过于主观，容错率较低的问题；目的之二在于提供一种请求车辆的执行模块；目的之三在于提供一种协作车辆的执行模块。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种协助车辆变道的方法，路侧终端接收请求车辆的变道请求，基于变道请求的位置，获取变道影响区域；路侧终端进行协助请求车辆变道，具体为：路侧终端判断变道影响区域内是否存在非故障的其他车辆，若存在，则将非故障的其他车辆作为协作车辆，向协作车辆发送协作报文，并获取协作车辆的位置、车长及车速和请求车辆的车长及车速；所述路侧终端判断协作车辆与请求车辆的前后位置关系；当路侧终端判定协作车辆位于请求车辆的后方时，则执行如下步骤：当路侧终端判定协作车辆与请求车辆的距离小于第一距离阈值且协作车辆的速度小于等于请求车辆的速度时，或者协作车辆与请求车辆的距离大于等于第一距离阈值时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道报文；
当路侧终端判定协作车辆的车速大于请求车辆的车速，路侧终端向请求车辆发出变道等待的报文，响应于协作车辆超越请求车辆时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道报文。
7.根据上述技术手段，请求车辆在请求变道开始，请求车辆的变道协助由路侧终端完成，路侧终端根据请求车辆、协作车辆的速度、位置、车长等客观信息，对请求车辆发出可执行变道、变道等待等报文，报文的类型的依据较为客观，不依赖车辆的传感器状态以及驾驶员的驾驶习惯等因素，因此容错率较高。同时，只存在路侧与车辆的单一的传递路线，相比于现有技术，有效的降低了协作的时延。
8.进一步，所述路侧终端的数量至少为2个，所有所述路测终端通过算力共享程序进行相互接入，并依据以下逻辑来选择其中一个所述路侧终端协助请求车辆变道；所述逻辑具体为：当所有路侧终端的资源利用率均未达到第一利用率阈值时，选择主路侧终端；当主路侧终端的资源利用率达到第一利用率阈值，从路侧终端的资源利用率未达到第一利用率阈值，则选择从路侧终端；当所有路侧终端的资源利用率均未大于第一利用率阈值，但是小于第二利用率阈值时，选择主路侧终端；当主路侧终端的资源利用率达到第二利用率阈值，从路侧终端的资源利用率未达到第二利用率阈值，则选择从路侧终端；其中，第二利用率阈值大于第一利用率阈值；资源利用率通过cpu占用率和内存使用率所获得；主路侧终端为当前路段内与变道请求位置的距离最小的路侧终端，从路侧终端为当前路段内除主路侧终端外的其他路侧终端。
9.根据上述技术手段，基于算力共享进行实现，因为路侧终端的性能和设备型号一致，在资源分配上和任务下发上可以更加流畅，不存在因为设备不同而导致计算失败的问题。
10.进一步，所述路侧终端判定协作车辆位于请求车辆的前方，所述路侧终端执行如下步骤：若所述路侧终端判定协作车辆的车速大于请求车辆的车速，且在变道影响区域内，请求车辆的后方没有其他车辆，则向请求车辆发出执行变道的报文；若所述路侧终端判定协作车辆的车速小于请求车辆的车速，且在变道影响区域内，请求车辆的后方没有其他车辆，则向请求车辆发出减速的报文，直至所述路侧终端判定请求车辆的车速小于等于协作车辆时，所述路侧终端向请求车辆发出可执行变道的报文。
11.进一步，在所述路侧终端判断路侧终端判断变道影响区域内是否存在非故障的其他车辆以前，若所述路侧终端判定请求车辆前方存在故障车辆，且故障车辆位于变道影响区域内时，则所述路侧终端向请求车辆发出变道告警的报文。
12.进一步，在路侧终端判断协作车辆是否位于请求车辆的前方以前，若所述路侧终端判定请求车辆前方存在故障车辆、故障车辆位于变道影响区域内时，且所述路侧终端判定协作车辆处于协作状态，则所述路侧终端向请求车辆发出变道等待的报文。
13.进一步，在所述路侧终端接收到请求车辆的变道请求后，所述路侧终端实时监测
请求车辆与协作车辆的位置，直至所述路侧终端判定请求车辆完成变道，若请求车辆与协作车辆的距离小于第二距离阈值，则所述路侧终端向请求车辆发出碰撞预警的报文。
14.进一步，在所述路侧终端内置设定周期，所述路侧终端在每个所述周期内更新所述变道影响区域的范围，并基于更新后的所述变道影响区域，继续协助请求车辆变道，直至所述路侧终端接收到变道完成的报文。
15.进一步，所述变道影响区域为：请求车辆的车头往前l长度的路段和车尾往后2l长度的路段组合为受影响区域，其中l为请求车辆以当前速度行驶0.5-1.5s时所行驶的距离。
16.一种请求车辆的执行模块，所述请求车辆的执行模块被编程，用以执行以下步骤：所述请求车辆向路侧终端发出变道请求，并将车长、车速发送至路侧终端；当所述请求车辆接收到可执行变道报文时，所述请求车辆执行变道动作，然后关闭变道请求；当所述请求车辆接收到变道等待报文时，所述请求车辆不进行变道动作，并保持在当前车道行驶；当所述请求车辆接收到减速报文时，所述请求车辆执行减速动作。
17.一种协作车辆的执行模块，所述协作车辆的执行模块被编程，用以执行以下步骤：所述协作车辆接收路侧终端的协作报文后，将车长、车速以及当前位置发送至路侧终端。
18.本发明的有益效果：本发明由路侧终端的逻辑判断来代替人机交互，降低了协作的时延，可以有效避免不同驾驶员的驾驶习惯带来的复杂车路状况。在多重感知设备的帮助下，路侧终端的视角和判断，可以减少视野盲区上的困扰；本发明基于算力共享进行实现，因为路侧终端的性能和设备型号一致，在资源分配上和任务下发上可以更加流畅，降低在因为设备不同而导致计算失败的可能性，通过算力共享可以在保持局部路侧终端整体性能不变的同时，降低对单个设备性能要求，可以有效降低成本；本发明还采用双阈值的压力控制，能保证负载分担更合理，充分运用各个设备，让高资源使用率的设备可以及时把任务分担出去，留有缓冲空间。
附图说明
19.图1为本发明实施例1的流程图；图2为实施例1的实施方式示意图。
20.其中，1-协作车辆；2-请求车辆；3-主路侧终端；4-从路侧终端。
具体实施方式
21.以下将参照附图和优选实施例来说明本发明技术方案的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
22.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构
想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
23.实施例1本实施例提出了一种协助车辆变道的方法，如图1所示，该方案的设备主体是路侧终端和车辆，其中路侧终端中包含路侧感知模块、任务调度模块、路侧终端管理模块、路侧计算模块、路侧通信模块以及路侧存储单元。车辆中则存在车端感知模块、车端通信模块和车端计算模块。
24.在车辆中，车端感知模块用于采集车辆摄像头数据、激光雷达数据、can数据、gps定位数据和毫米波雷达数据，来让路侧终端获得各个车辆的位置信息和车辆状态信息；车端计算模块用于识别变道请求和处理请求应答；车端通信模块则是5g蜂窝通信，用于发送和接收消息。
25.在路侧终端中，路侧感知模块通过摄像头数据、v2x数据，来采集道路车辆信息，其中包含经纬度、车辆健康状态和车辆速度等；路侧终端管理模块是用于监控所接入的路侧终端的资源利用率和连接状态；任务调度模块则是负责将计算任务下发给有空闲资源的路侧终端并接收结果反馈；路侧计算模块对任务模块下发的计算任务进行计算；路侧通信模块用于与车辆和其他路侧终端通信，对车辆变道请求进行应答；路侧存储单元则是对感知设备识别到的车辆进行短暂存储，和对任务调度模块下发的任务程序进行存储。
26.本实施例通过路侧终端完成协助请求车辆变道的目的，路测终端的数量至少为2个，通过以下逻辑，选择其中一个路侧终端，协助请求车辆变道，逻辑具体为：当所有路侧终端的资源利用率均未达到第一利用率阈值时，选择主路侧终端；当主路侧终端的资源利用率达到第一利用率阈值，从路侧终端的资源利用率未达到第一利用率阈值，则选择从路侧终端。
27.当所有路侧终端的资源利用率均未大于第一利用率阈值，但是小于第二利用率阈值时，选择主路侧终端；当主路侧终端的资源利用率达到第二利用率阈值，从路侧终端的资源利用率未达到第二利用率阈值，则选择从路侧终端。
28.其中，第二利用率阈值大于第一利用率阈值，资源利用率通过cpu占用率和内存使用率所获得，主路侧终端为当前路段内与变道请求位置的距离最小的路侧终端，从路侧终端为当前路段内除主路侧终端外的其他路侧终端。
29.本实施例中的第一利用率阈值和第二利用率阈值分别为50%和90%。
30.举例说明，存在三台路侧终端，三者的资源利用率均为30%，进而选择主路侧终端，当主路侧终端的资源利用率达到50%甚至以上时，则采用从路侧终端。
31.当三者的利用率均超过50%，但是未超过90%，选择主路侧终端，当主路侧终端超过90%时，采用从路侧终端。
32.进一步，假设三台设备中主路侧终端80%，两个从主路侧终端为30%和30%，在双阈值控制下分担为主路侧终端为50%，从路侧终端为50%和40%，这样的分担方式，主路侧终端不会因为突然压力过大导致设备运行问题，保障了设备可以长时间处于高效运行状态。
33.在路侧终端选择完成后，该路侧终端协助请求车辆变道，协助的方法具体为：s1：请求车辆发出变道请求给路侧终端，路侧终端基于变道请求的位置，获得变道
影响区域。本实施例以车辆的转弯灯为触发变道请求的条件，例如当右转弯灯亮起则对路侧终端发起向右的变道请求。变道影响区域为：1s内，路侧终端以请求车辆的当前车速可能行驶的长度为l，将车辆简化为一个长方形，车头往前l长度的路段和车尾往后2l长度的路段均为变道影响区域。
34.s2：路侧终端根据车道内车辆的位置信息，判断变道影响区域内是否存在其他车辆，若存在，则进入s4，若不存在，则向请求车辆发出可执行变道的报文。
35.s3：若路侧终端判定请求车辆前方存在故障车辆，且故障车辆位于变道影响区域内时，则路侧终端向请求车辆发出变道告警的报文。
36.s4：路侧终端将变道影响区域内的其他车辆编号，作为协作车辆，向协作车辆发送协作报文，并判断协作车辆与请求车辆的前后位置关系，若协作车辆在请求车辆前方，进入s5，若在后方，进入s6。
37.s5：若路侧终端判定协作车辆的车速大于请求车辆的车速，且在变道影响区域内，请求车辆的后方没有其他车辆，则向请求车辆发出执行变道的报文。若路侧终端判定协作车辆的车速小于请求车辆的车速，且在变道影响区域内，请求车辆的后方没有其他车辆，则向请求车辆发出减速的报文，直至路侧终端判定请求车辆的车速小于等于协作车辆时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道的报文。
38.s6：当路侧终端判定协作车辆与请求车辆的距离小于第一距离阈值且协作车辆的速度小于等于请求车辆的速度时，或者协作车辆与请求车辆的距离大于等于第一距离阈值时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道报文。本实施例中的第一距离阈值设定为l长度。
39.当路侧终端判定协作车辆的车速大于请求车辆的车速，路侧终端向请求车辆发出变道等待的报文，响应于协作车辆超越请求车辆时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道报文。
40.在s2以后，存在协作车辆时，路侧终端实时监测请求车辆与协作车辆的位置，直至路侧终端判定请求车辆完成变道（请求车辆通过取消转向灯时，意味着完成变道），若请求车辆与协作车辆的距离小于第二距离阈值，则所述路侧终端向请求车辆发出碰撞预警的报文，以提示两车之间的距离过近。
41.本实施例中，在路侧终端以设定周期为间隔，持续获取变道影响区域，直至路侧终端接收到变道完成的报文，同时，若在变道影响区域内，请求车辆的前方出现了故障车辆，且协作车辆处于协作状态（路侧终端已经像协作车辆发送了协作报文），则路侧终端向请求车辆发出变道等待的报文，然后继续持续获取变道影响区域。
42.实施例2本实施例提出了一种请求车辆的执行模块，基于实施例1，请求车辆的执行模块被编程，用以执行以下步骤：所述请求车辆向路侧终端发出变道请求，并将车长、车速发送至路侧终端；当请求车辆接收到可执行变道报文时，请求车辆执行变道动作，然后关闭变道请求；当请求车辆接收到变道等待报文时，请求车辆不进行变道动作，并保持在当前车道行驶；当请求车辆接收到减速报文时，请求车辆执行减速动作。
43.实施例3本实施例提出了一种协作车辆的执行模块，基于实施例1，,协作车辆的执行模块
被编程，用以执行以下步骤：协作车辆接收路侧终端的协作报文后，将车长、车速以及当前位置发送至路侧终端。
44.实施例4本实施例用于举例说明本方法的实施方式，基于实施例1-实施例3，具体如图2所示。
45.请求车辆2即将发起向右变道，将请求车辆2在往前1s内可能行驶的距离和往后21s内可能行驶的距离划为变道影响范围，协作车辆1在变道影响范围内的协作车辆，路侧终端3、路侧终端4为路侧终端，路侧终端间和车辆间均通过5g网络进行通信：具体实现步骤分为如下几个步骤，1. 路侧终端3、路侧终端4过算力共享程序进行相互接入，对cpu、内存等可用的资源进行共享。距离将发起变道请求的请求车辆2最近的路侧终端3为主设备，路侧终端4为从设备。通过车辆感知模块和路侧感知模块对道路上的车辆位置信息进行实时更新。
46.2. 以请求车辆2的转弯灯为触发条件，例如当右转弯灯亮起则对路侧终端发起向右的变道请求。
47.3. 根据实施例2所述的系统，选择路侧终端4来分发任务。
48.4. 路侧终端4获取到变道影响区域的车辆为协作车辆1，并向协作车辆1发出协作报文。
49.5. 判断请求车辆2的前方是否存在故障车，若存在则发起变道危险的告警，如果协助车辆已经在协作中，则向请求车辆2发起变道等待报文，并持续更新变道影响区域。
50.6. 通过车辆经纬度、车辆长度、车辆速度和车辆加速度来计算协作车辆1、请求车辆2所需要执行的行为。
51.a)若在请求车辆2后方距离为l以内，协作车辆1车速大于请求车辆2，则向请求车辆发送变道等待的报文，直至协作车辆1超越请求车辆2，请求车辆2执行变道；协作车辆1车速小于请求车辆2，则让协作车辆1减速，请求车辆2执行变道。
52.b)若在请求车辆2后方距离大于l小于2l，则让协作车辆1减速让行，最大速度为请求车辆2的速度，请求车辆2执行变道。
53.7.路侧终端持续监控协作车辆1、请求车辆2，且在该计算中计算请求车辆2和协作车辆距离1，若间距小于第二距离阈值，进行碰撞预警。以100ms为间隔重复确定变道影响区域，并监测是否存在协作车辆，直至变道请求完成。
54.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种协助车辆变道的方法，其特征在于：所述方法基于路侧终端协助请求车辆变道，具体为：路侧终端接收请求车辆的变道请求，基于变道请求的位置，获取变道影响区域；路侧终端判断变道影响区域内是否存在非故障的其他车辆，若存在，则将非故障的其他车辆作为协作车辆，向协作车辆发送协作报文，并获取协作车辆的位置、车长及车速和请求车辆的车长及车速；所述路侧终端判断协作车辆与请求车辆的前后位置关系；当路侧终端判定协作车辆位于请求车辆的后方时，则执行如下步骤：当路侧终端判定协作车辆与请求车辆的距离小于第一距离阈值且协作车辆的速度小于等于请求车辆的速度时，或者协作车辆与请求车辆的距离大于等于第一距离阈值时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道报文；当路侧终端判定协作车辆的车速大于请求车辆的车速，路侧终端向请求车辆发出变道等待的报文，响应于协作车辆超越请求车辆时，路侧终端向请求车辆发出可执行变道报文。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述路侧终端的数量至少为2个，所有所述路测终端通过算力共享程序进行相互接入，并依据以下逻辑来选择其中一个所述路侧终端协助请求车辆变道；所述逻辑具体为：当所有路侧终端的资源利用率均未达到第一利用率阈值时，选择主路侧终端；当主路侧终端的资源利用率达到第一利用率阈值，从路侧终端的资源利用率未达到第一利用率阈值，则选择从路侧终端；当所有路侧终端的资源利用率均未大于第一利用率阈值，但是小于第二利用率阈值时，选择主路侧终端；当主路侧终端的资源利用率达到第二利用率阈值，从路侧终端的资源利用率未达到第二利用率阈值，则选择从路侧终端；其中，第二利用率阈值大于第一利用率阈值；资源利用率通过cpu占用率和内存使用率所获得；主路侧终端为当前路段内与变道请求位置的距离最小的路侧终端，从路侧终端为当前路段内除主路侧终端外的其他路侧终端。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述路侧终端判定协作车辆位于请求车辆的前方，所述路侧终端执行如下步骤：若所述路侧终端判定协作车辆的车速大于请求车辆的车速，且在变道影响区域内，请求车辆的后方没有其他车辆，则向请求车辆发出执行变道的报文；若所述路侧终端判定协作车辆的车速小于请求车辆的车速，且在变道影响区域内，请求车辆的后方没有其他车辆，则向请求车辆发出减速的报文，直至所述路侧终端判定请求车辆的车速小于等于协作车辆时，所述路侧终端向请求车辆发出可执行变道的报文。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述路侧终端判断变道影响区域内是否存在非故障的其他车辆以前，若所述路侧终端判定请求车辆前方存在故障车辆，且故障车辆位于变道影响区域内时，则所述路侧终端向请求车辆发出变道告警的报文。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述路侧终端获取变道影响区域内其他车
辆的健康状态，在路侧终端判断协作车辆是否位于请求车辆的前方以前，若所述路侧终端判定请求车辆前方存在故障车辆、故障车辆位于变道影响区域内时，且所述路侧终端判定协作车辆处于协作状态，则所述路侧终端向请求车辆发出变道等待的报文。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述路侧终端接收到请求车辆的变道请求后，所述路侧终端实时监测请求车辆与协作车辆的位置，直至所述路侧终端判定请求车辆完成变道，若请求车辆与协作车辆的距离小于第二距离阈值，则所述路侧终端向请求车辆发出碰撞预警的报文。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述路侧终端内置设定周期，所述路侧终端在每个所述周期内更新所述变道影响区域的范围，并基于更新后的所述变道影响区域，继续协助请求车辆变道，直至所述路侧终端接收到变道完成的报文。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述变道影响区域为：请求车辆的车头往前l长度的路段和车尾往后2l长度的路段组合为受影响区域，其中l为请求车辆以当前速度行驶0.5-1.5s时所行驶的距离。9.一种请求车辆的执行模块，其特征在于：所述请求车辆的执行模块被编程，用以执行以下步骤：所述请求车辆向路侧终端发出变道请求，并将车长、车速发送至路侧终端；当所述请求车辆接收到可执行变道报文时，所述请求车辆执行变道动作，然后关闭变道请求；当所述请求车辆接收到变道等待报文时，所述请求车辆不进行变道动作，并保持在当前车道行驶；当所述请求车辆接收到减速报文时，所述请求车辆执行减速动作。10.一种协作车辆的执行模块，其特征在于：所述协作车辆的执行模块被编程，用以执行以下步骤：所述协作车辆接收路侧终端的协作报文后，将车长、车速以及当前位置发送至路侧终端。

技术总结
本发明涉及一种协助车辆变道的方法及执行模块，方法为接收请求车辆的变道请求，基于变道请求的位置，获取变道影响区域；路侧终端进行协助请求车辆变道，路侧终端判断变道影响区域内是否存在非故障的其他车辆，若存在，则将其他车辆作为协作车辆，并获取协作车辆的位置、车长及车速和请求车辆的车长及车速；所述路侧终端判断协作车辆与请求车辆的前后位置关系，根据前后位置关系、车速、车辆位置等因素，确定报文的类型。本发明由路侧终端的逻辑判断来代替人机交互，降低了协作的时延，可以有效避免不同驾驶员的驾驶习惯带来的复杂车路状况。在多重感知设备的帮助下，路侧终端的视角和判断，可以减少视野盲区上的困扰。可以减少视野盲区上的困扰。可以减少视野盲区上的困扰。


技术研发人员：袁茂 李增文 陶鹏 华东南
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/7/12