发明内容

本发明的目的在于提供一种基于状态机的智能车辆驾驶行为决策方法及系统，实现复杂环境中智能车辆驾驶行为的有效决策。

为实现上述目的，本发明所设计的一种基于有限状态机的智能车辆驾驶行为决策方法，其特殊之处在于，所述方法包括如下步骤：

1)基于先验规则定义六类驾驶行为：巡航、跟车行驶、换道出去、加速超越、换道返回、制动；

2)基于本车当前位置、航向角、行驶速度、行驶环境确定本车当前行驶场景的判断条件；

3)采用事件集描述本车行驶场景与驾驶行为的映射关系，使用有限状态机判断当前车辆的最优驾驶行为。

优选地，所述步骤2)的具体步骤包括：

201)由感知定位获得本车当前位置(X,Y)，航向角行驶速度v及当前所执行的驾驶行为；

202)获得设定的参考路径、车道信息、行驶环境中静态物体的位置范围、动态物体的位置范围、速度v_o和运动方向

203)根据障碍物信息，确定本车的当前行驶路径及两侧路径是否可以通行的判断条件；

204)分析动态障碍物体对本车的干扰，由碰撞检测确定是否存在前、后方障碍物切入危险的判断条件；

205)当本车处于参考路径，且无切入危险时，找到路径内最近的障碍物，确定障碍物是否满足跟车行驶的判断条件；

206)当本车处于换道路径时，目标返回路径可行且无切入危险时，确定是否满足换道返回的判断条件。

优选地，所述步骤3)的具体步骤包括：

301)本车初始状态为巡航，沿着参考路径行驶；

302)本车巡航时，若判断为本车的当前行驶路径及两侧路径无法通行，或者前方存在切入危险，则切换为制动；

303)本车巡航时，若判断为满足跟车条件，同时，没有前状态或者前状态为跟车行驶，则切换为跟车行驶；

304)本车巡航时，若满足本车的两侧路径可以通行，同时，没有前状态或者前状态为换道出去，则切换为换道出去；

305)本车制动时，若前状态为巡航，同时，判断为存在可行路径且前方无切入危险，则切换为巡航；

306)本车制动时，若前状态为换道出去，且判断为目标换出车道前、后方无切入危险，则切换为换道出去；

307)本车制动时，若前状态为加速超越，且前方无切入危险，则切换为加速超越；

308)本车制动时，若前状态为换道返回，同时，判断为目标返回车道无前、后方切入危险，且切换为换道返回；

309)本车跟车行驶时，若跟车目标消失时间达到阈值，或者判断为无可行路径，则切换为巡航；

310)本车换道出去时，若换道过程未过半，同时，判断为目标换出车道前、后方存在切入危险或者无可行路径，则切换为巡航；

311)本车换道出去时，若换道过程已过半，同时，判断为目标换出车道前方存在切入危险，则切换为制动；

312)本车换道出去时，若换道已过半，且判断为目标换出车道无前方切入危险，则切换为加速超越；

313)本车加速超越时，若判断为无可行路径，或者判断为前方存在切入危险，则切换为制动；

314)本车加速超车时，若满足换道返回条件，并且判断为目标返回车道无前、后方切入危险，则切换为换道返回；

315)本车换道返回时，若判断为目标返回车道前、后方存在切入危险，则切换为加速超越；

316)本车换道返回时，若已返回参考路径，则切换为巡航。

优选地，所述步骤203)中本车的当前行驶路径及两侧路径是否可以通行的判断条件为：

根据车辆位置、障碍物位置、路径信息建立栅格地图，以车辆自身位置为基准，在车辆前方s_pre处均匀的设置一排撒点，s_pre＝s₀+vT，s₀为基础前视距离，T为不同车速下车辆拥有足够的反应时间，v为车辆行驶速度；两撒点之间的间隔为d，若撒点位置不在障碍物位置范围内，则认为该撒点区域无障碍物，基于此，判断当前行驶路径内和两侧路径内是否存在障碍物，从而判断是否可以通行。

优选地，所述步骤204)中是否存在前、后方障碍物切入危险的判断条件为：

设定障碍物切入路径的时刻为t_i，切入时距车辆的初始距离为s_i，以t_i时刻为起点，若经过TTC时间后，车辆与障碍物位置范围第一次发生重合，则认为发生碰撞；

其中，TTC计算需要根据车辆航向角车辆行驶速度v，障碍物速度v_o，障碍物运动方向公式如下：

式中，±表示障碍物在车辆前方时取正号，反之取负号；

将碰撞时间TTC作为检测前后方障碍物切入危险的判断标准，若TTC<0，则表示始终没有碰撞，无切入危险；

或者，设定TTC阈值为TTCt，若TTC大于阈值TTCt，则认为车辆短时间内不会发生碰撞，无切入危险。

优选地，所述步骤205)中障碍物是否满足跟车行驶的判断条件为：与本车航向偏差小于航向偏差阈值且速度大于速度阈值v_t。

优选地，所述步骤206)中换道返回的判断条件为：超越原障碍物足够距离，满足下式：

s_c>s_t

式中，s_c为车辆与障碍物在纵向上的距离，s_t为安全距离阈值。

优选地，所述步骤310)中换道过程判断标准为从切换到换道状态的时间t_c，若tc<t_t，则认为换道过程未过半，否则认为换道过程已过半，t_t为换道半程时间，基于经验与实际超车测试确定。

优选地，所述步骤316)中本车已返回参考路径的判断标准为：

式中，e为车辆与参考路径的横向位置偏差，e_t横向偏差阈值，为车辆航向角，为航向角偏差阈值，为参考路径航向角。

本发明还提出一种基于有限状态机的智能车辆驾驶行为决策系统，其特征在于：所述系统执行上述的一种基于有限状态机的智能车辆驾驶行为决策方法。

本发明设计一种智能车辆驾驶行为决策方法，基于先验规则定义各类驾驶行为，并根据车辆当前运动状态与环境信息，采用事件集来描述驾驶行为的变化关系，使用有限状态机得到当前车辆继续行驶的最优驾驶行为。本发明综合考虑了交通环境中的各类因素，在保证安全驾驶的前提下实现智能车辆高效准确的避障动作决策；不仅考虑的静态障碍物对于车辆行驶的影响，同时还考虑到动态障碍物切入本车行驶路径时，对于车辆造成的影响，采用碰撞时间来判断动态物体是否会对本车产生潜在危险，保证车辆足够的安全行驶空间。在此基础上，模拟人类驾驶习惯，实现精准而安全的驾驶行为切换，实现动态环境下的高效决策。