双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道的自动与手动模式切换系统及使用方法与流程

[0001]
本发明属于自动驾驶技术，具体涉及一种双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道的自动与手动模式切换系统及使用方法。


背景技术：

[0002]
车路协同自动驾驶的发展对于提升交通运输效率、增强交通出行安全、缓解交通拥堵、减少空气污染、提高驾驶和乘坐的舒适性等具有十分重要的意义。虽然世界各国对自动驾驶的研究已经非常成熟，但是目前自动驾驶允许驾驶的场地仍然有局限性，有的国家已经允许自动驾驶车辆在公共道路上进行测试，但是在公共道路上行驶既增大了测试的负担，又会对其他车辆造成一定的影响，同时会引发一系列的安全问题。自动驾驶已经是必然趋势，在未来一定会大量的投入使用，应用到实践中，以解决各种交通问题。如果自动驾驶车辆和普通车辆同时在共用道路上行驶必然是不合理的，这会使得自动驾驶的发展进展缓慢，因此有必要设计出自动驾驶专用车道来解决这个问题。而双向6至10车道高速公路作为常用车道组成形式，应首先作为应用场景进行设计和研究。
[0003]
如何合理的管理双向6至10车道高速公路自动驾驶车辆进出自动驾驶专用道对自动驾驶系统的管理和运营显得尤其重要。因此，急需设计一种双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道自动-手动模式切换设计方案，合理的管理自动车辆进出自动驾驶专用车道。


技术实现要素：

[0004]
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道的自动与手动模式切换系统及使用方法。
[0005]
技术方案：本发明的一种双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道的自动与手动模式切换系统，包括车道、缓冲区、车辆和模式切换区；所述车辆包括自动驾驶车辆和普通车辆，自动驾驶车辆有两种驾驶模式，分别为自动驾驶模式和手动驾驶模式；所述车道包括自动车专用车道和普通车车道，自动车专用车道依次包括内侧车道、中间车道和外侧车道；所述缓冲区为车辆加减速区域，分别设置于自动车专用车道和普通车车道，且该区域覆盖有车路协同自动驾驶cavh系统，所述模式切换区包括自动手动切换区和手动自动切换区，分别设置于自动车道与手动车道的交汇处，所述的模式切换包括匝道位置切换和主路切换两种，所述模式切换流程包括自动驾驶车辆由手动模式转为自动模式的流程和自动驾驶车辆由自动模式转换为手动模式的流程；
[0006]
其中，自动驾驶模式的自动驾驶车辆行驶于自动车专用车道，普通车辆和手动驾驶模式的自动驾驶车辆均行驶于普通车车道。
[0007]
进一步的，所述模式切换包括匝道入口位置切换和主路中普通车车道和自动车专用车道交汇处切换。
[0008]
进一步的，所述缓冲区的路侧和路面上均设置有当前区域为加减速缓冲区域的提
醒标志，缓冲区的长度l
缓
通过下述公式计算：
[0009][0010]
其中，v
入
、v
离
、a
平均
和τ
85
分别是指进入缓冲区时的最大速度、离开缓冲区的最小速度、车辆平均加速度以及驾驶员85％位反应时间。
[0011]
进一步的，所述模式切换区的路侧和路面上均设置有当前区域为模式切换区提醒标志，模式切换区的长度l2通过车辆驶入时的最大速度v和驾驶员85％位反应时间τ
85
来计算获得：l2>v
入
·
τ
85
。
[0012]
进一步的，所述自动驾驶车辆由手动模式转为自动模式的流程依次包括：普通车辆经过模式切换区，向cavh系统发出模式切换需求，符合模式切换后，由cavh系统接管完成模式切换过程；并通过缓冲区加速进入自动车道；若满足切换要求，则就近普通车道驶出。
[0013]
进一步的，所述自动驾驶车辆由自动模式转为手动模式的流程依次包括：自动车辆经过缓冲区减速并向cavh系统发出模式切换需求，在模式切换区由自动驾驶模式切换手动驾驶模式切换后，由人工控制进入普通车道。
[0014]
本发明还公开了一种双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道的自动与手动模式切换系统的使用方法，依次包括以下步骤：
[0015]
步骤一：将自动驾驶车路协同cavh系统中的检测器安装在车道入口；
[0016]
步骤二：通过自动驾驶车辆识别检测器检测车道上的车辆是否为自动驾驶车辆，如果检测后为自动驾驶车辆，则关卡显示直行标志，并放行该车辆在自动车专用车道上行驶，如果检测为非自动驾驶车辆，则关卡显示不能直行标志或右转标志，该车辆从普通车道离开；
[0017]
步骤三：自动驾驶车辆通过关卡时，由车路协同自动驾驶系统接管车辆的感知、路径规划、行为决策和管理、车辆控制等，且其驾驶模式由自动驾驶车辆手动模式转为自动模式，自动驾驶车辆进入其专用车道行驶；如果车路协同自动驾驶系统无法接管该车辆，标定该车辆为非自动驾驶车辆并进行车路协同自动驾驶系统报警，该车辆靠边停车；
[0018]
步骤四：自动驾驶车辆在自动车专用车道上的行程结束后车路协同自动驾驶cavh系统优化得到最近的出口，选择最优的出口；
[0019]
步骤五：经过车路协同自动驾驶系统，自动驾驶车辆经过缓冲区、模式切换区后驶出自动车专用道，到达普通车道，完成自动驾驶车辆自动模式转换为手动模式流程的切换。
[0020]
有益效果：本发明通过合理的管理自动驾驶车辆进出自动驾驶专用道，确保自动驾驶专用车道的运营安全，进一步提升自动驾驶专用车道的运营效率。
附图说明
[0021]
图1为自动驾驶车辆进入自动驾驶专用车道手动转自动模式流程图；
[0022]
图2为自动驾驶车辆离开自动驾驶专用车道自动转手动模式流程图；
[0023]
图3为自动驾驶车辆匝道进入自动驾驶专用车道类型一；
[0024]
图4为自动驾驶车辆匝道进入自动驾驶专用车道类型二；
[0025]
图5为自动驾驶车辆匝道进入自动驾驶专用车道类型三；
[0026]
图6为自动驾驶车辆匝道驶出自动驾驶专用车道类型一；
[0027]
图7为自动驾驶车辆匝道驶出自动驾驶专用车道类型二；
[0028]
图8为自动驾驶车辆匝道驶出自动驾驶专用车道类型三；
[0029]
图9为双向6车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型一；
[0030]
图10为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型一；
[0031]
图11为双向6车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型二；
[0032]
图12为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型二；
[0033]
图13为双向6车道自动驾驶车辆主路进入和驶出内侧自动驾驶专用车道类型三；
[0034]
图14为双向6车道自动驾驶车辆主路进入中间自动驾驶专用车道类型一；
[0035]
图15为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出中间自动驾驶专用车道类型一；
[0036]
图16为双向6车道自动驾驶车辆主路进入中间自动驾驶专用车道类型二；
[0037]
图17为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出中间自动驾驶专用车道类型二；
[0038]
图18为双向6车道自动驾驶车辆主路进入和驶出中间自动驾驶专用车道类型三；
[0039]
图19为双向6车道自动驾驶车辆主路进入外侧自动驾驶专用车道类型一；
[0040]
图20为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出外侧自动驾驶专用车道类型一；
[0041]
图21为双向6车道自动驾驶车辆主路进入外侧自动驾驶专用车道类型二；
[0042]
图22为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出外侧自动驾驶专用车道类型二；
[0043]
图23为双向6车道自动驾驶车辆主路进入和驶出外侧自动驾驶专用车道类型三；
[0044]
图24为双向8车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型一；
[0045]
图25为双向8车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型一；
[0046]
图26为双向8车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型二；
[0047]
图27为双向8车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型二；
[0048]
图28为双向8车道自动驾驶车辆主路进入和驶出内侧自动驾驶专用车道类型三；
[0049]
图29为双向10车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型一；
[0050]
图30为双向10车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型一；
[0051]
图31为双向10车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型二；
[0052]
图32为双向10车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型二；
[0053]
图33为双向10车道自动驾驶车辆主路进入和驶出内侧自动驾驶专用车道类型三。
具体实施方式
[0054]
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0055]
本发明的双向6至10车道高速公路自动驾驶专用车道的自动与手动模式切换系统，包括车道、车辆、缓冲区、模式切换区、模式切换流程；该系统的使用方为：(1)自动车辆手动切换为自动模式流程为自动车辆经过模式切换区时，向cavh系统发出模式切换需求，系统接收需求后，自动驾驶车辆将手动模式切换为自动模式，并经过缓冲区加速进入自动驾驶车道，完成手动模式切换自动模式过程；(2)自动车辆自动切换为手动模式流程为自动车辆向cavh系统发出切换需求，系统接收切换需求并控制车辆减速，进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，车辆进入普通车道，完成自动模式切换手动模式过程。
[0056]
实施例中的cavh系统即为现有车路协同自动驾驶系统。
[0057]
实施例：
[0058]
如图1所示，本实施的自动驾驶车辆进入自动驾驶专用车道由手动转自动模式的流程为：
[0059]
第一步：发送需求
[0060]
首先车辆处于普通车道，当车辆经过模式切换区时向系统发送模式切换需求。若满足切换需求，则进入系统接管流程；若不满足需求则就近驶入普通车道。
[0061]
第二步：系统接管
[0062]
系统接管车辆，并控制车辆经过缓冲区完成加速过程，通过优化自动车辆车辆速度，完成车辆汇入自动驾驶车道过程。
[0063]
如图2所示，本实施例中，自动驾驶车辆离开自动驾驶专用车道由自动模块转手动模式的流程为：
[0064]
第一步：发送需求
[0065]
首先车辆处于自动车道，当车辆向系统发送模式切换需求。若满足切换需求，系统控制车辆减速通过缓冲区。
[0066]
第二步：人工接管
[0067]
当速度下降到一定值时，提醒驾驶人完成自动模式切换为手动模式，驾驶人接管车辆驶出自动车道，完成车辆驶离自动驾驶车道过程。
[0068]
如图3所示，为自动驾驶车辆匝道进入自动驾驶专用车道类型一；该图为自动驾驶车辆从次干路通过匝道汇入主干路自动驾驶车道模式切换过程。次干路最外侧车道和主干路内侧自动车道相连，自动车辆在匝道完成手动到自动的模式切换过程。车辆通过模式切换区，如满足要求，则进入完成模式切换经过缓冲区加速汇入自动车道；若不满足，则右转通过普通匝道驶出。
[0069]
如图4所示，为自动驾驶车辆匝道进入自动驾驶专用车道类型二；该图为自动驾驶车辆从次干路通过匝道汇入主干路自动驾驶车道模式切换过程。次干路最外侧车道和主干路内侧自动车道相连，自动车辆在匝道完成手动到自动的模式切换过程。车辆通过模式切换区，如满足要求，则进入完成模式切换经过缓冲区加速汇入自动车道；若不满足，则左转通过普通匝道驶出。
[0070]
如图5所示，为自动驾驶车辆匝道进入自动驾驶专用车道类型三；该图为自动驾驶车辆从次干路通过匝道汇入主干路自动驾驶车道模式切换过程。次干路最外侧车道和主干路内侧自动车道相连，自动车辆在匝道完成手动到自动的模式切换过程。车辆通过模式切换区，如满足要求，则进入完成模式切换经过缓冲区加速汇入自动车道；若不满足，则左转或右转通过普通匝道驶出。
[0071]
如图6所示，为自动驾驶车辆匝道驶出自动驾驶专用车道类型一；该图为自动驾驶车辆从主干路内侧自动驾驶车道通过匝道到达次干路普通车道模式切换过程。主干路内侧自动车道与次干路最外侧车道相连，自动车辆在匝道完成自动到手动的模式切换过程。首先车辆经过缓冲区减速，进入模式切换区。在模式切换区将自动模式切换为手动模式，并与右侧匝道车辆一同汇入次干路外侧车道。
[0072]
如图7所示，为自动驾驶车辆匝道驶出自动驾驶专用车道类型二；该图为自动驾驶车辆从主干路内侧自动驾驶车道通过匝道到达次干路普通车道模式切换过程。主干路内侧
自动车道与次干路最外侧车道相连，自动车辆在匝道完成自动到手动的模式切换过程。首先车辆经过缓冲区减速，进入模式切换区。在模式切换区将自动模式切换为手动模式，并与左侧匝道车辆一同汇入次干路外侧车道。
[0073]
如图8所示，为自动驾驶车辆匝道驶出自动驾驶专用车道类型三；该图为自动驾驶车辆从主干路内侧自动驾驶车道通过匝道到达次干路普通车道模式切换过程。主干路内侧自动车道与次干路最外侧车道相连，自动车辆在匝道完成自动到手动的模式切换过程。首先车辆经过缓冲区减速，进入模式切换区。在模式切换区将自动模式切换为手动模式，并与左侧和右侧匝道车辆一同汇入次干路外侧车道。
[0074]
如图9所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向6车道，最内侧为自动车道，中间车道设置模式切换区和缓冲区。首先车辆经过模式切换区完成手动切换为自动模式。并经过缓冲区加速汇入内侧自动车道。
[0075]
如图10所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向6车道，最内侧为自动车道，中间车道设置模式切换区和缓冲区。首先车辆缓冲区减速，再经过模式切换区完成自动切换为手动模式。
[0076]
如图11所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向6车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换。首先，需要汇入自动车道的自动车辆进入模式切换区，若满足切换要求，则经过缓冲区加速汇入自动车道，完成手动到自动的模式切换过程。若不满足切换要求，则右转驶出模式切换区。
[0077]
如图12所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向6车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换。首先，需要驶出自动驾驶车道的车辆进入缓冲区减速。随后进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，最后右转驶入普通车辆。完成自动模式到手动模式的切换过程。
[0078]
如图13所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入和驶出内侧自动驾驶专用车道类型三；路段为双向6车道，最内侧为部分自动车道，内侧车道设置模式切换区和缓冲区。手动自动切换：首先车辆通过模式切换区，若满足要求，完成手动模式到自动模式的切换，直行进入自动车道。否则，则右转驶入普通车道。自动手动切换：首先车辆经过缓冲区减速后进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，并直行进入普通车道，完成自动模式到手动模式的切换过程。
[0079]
如图14所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入中间自动驾驶专用车道类型一；路段为双向6车道，中间为自动车道，最内侧车道和最外侧车道分别设置模式切换区和缓冲区。首先车辆经过模式切换区完成手动切换为自动模式，并经过缓冲区加速汇入内侧自动车道。最内侧车道和最外侧车道设置的模式切换区和缓冲区的位置可以不同。
[0080]
如图15所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出中间自动驾驶专用车道类型一；路段为双向6车道，中间为自动车道，最内侧车道和最外侧车道分别设置模式切换区和缓冲区。首先车辆缓冲区减速，再经过模式切换区完成自动切换为手动模式。最内侧车道和最外侧车道设置的模式切换区和缓冲区的位置可以不同。
[0081]
如图16所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入中间自动驾驶专用车道类型二；路段为双向6车道，最外侧车道和最内侧车道的模式切换区域分别拓宽一个车道用于模式切换。首先，需要汇入自动车道的自动车辆进入模式切换区，若满足切换要求，则经过缓冲
区加速汇入自动车道，完成手动到自动的模式切换过程。若不满足切换要求，则需驶出模式切换区，回到普通车道。最内侧车道和最外侧车道设置的模式切换区域拓宽的一条车道的位置可以不同。
[0082]
如图17所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出中间自动驾驶专用车道类型二；路段为双向6车道，最外侧车道和最内侧车道的模式切换区域分别拓宽一个车道用于模式切换。首先，需要驶出自动驾驶车道的车辆进入缓冲区减速。随后进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，最后驶入普通车道。完成自动模式到手动模式的切换过程。最内侧车道和最外侧车道设置的模式切换区域拓宽的一条车道的位置可以不同。
[0083]
如图18所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入和驶出中间自动驾驶专用车道类型三；路段为双向6车道，中间为部分自动车道，中间车道设置模式切换区和缓冲区。手动自动切换：首先车辆通过模式切换区，若满足要求，完成手动模式到自动模式的切换，直行进入自动车道。否则，则驶入普通车道。自动手动切换：首先车辆经过缓冲区减速后进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，并直行进入普通车道，完成自动模式到手动模式的切换过程。
[0084]
如图19所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入外侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向6车道，最外侧为自动车道，中间车道设置模式切换区和缓冲区。首先车辆经过模式切换区完成手动切换为自动模式。并经过缓冲区加速汇入外侧自动车道。
[0085]
如图20所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出外侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向6车道，最外侧为自动车道，中间车道设置缓冲区和模式切换区。首先车辆缓冲区减速，再经过模式切换区完成自动切换为手动模式。
[0086]
如图21所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入外侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向6车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换。首先，需要汇入自动车道的自动车辆进入模式切换区，若满足切换要求，则经过缓冲区加速汇入自动车道，完成手动到自动的模式切换过程。若不满足切换要求，则左转驶出模式切换区。
[0087]
如图22所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路驶出外侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向6车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换。首先，需要驶出自动驾驶车道的车辆进入缓冲区减速。随后进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，最后左转驶入普通车道。完成自动模式到手动模式的切换过程。
[0088]
如图23所示，为双向6车道自动驾驶车辆主路进入和驶出外侧自动驾驶专用车道类型三；路段为双向6车道，最外侧为部分自动车道，外侧车道设置模式切换区和缓冲区。手动自动切换：首先车辆通过模式切换区，若满足要求，完成手动模式到自动模式的切换，直行进入自动车道。否则，则左转驶入普通车道。自动手动切换：首先车辆经过缓冲区减速后进入模式切换区，将自动模式切换为手动模式，并直行进入普通车道，完成自动模式到手动模式的切换过程。
[0089]
如图24所示，为双向8车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向8车道，最内侧的第1和第2两条车道均为自动车道，第3车道设置模式切换区和缓冲区，模式切换过程同图9。
[0090]
如图25所示，为双向8车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向8车道，最内侧的第1和第2两条车道均为自动车道，第3车道设置模式切换区和
缓冲区，模式切换过程同图10。
[0091]
如图26所示，为双向8车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向8车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换，模式切换过程同图11。
[0092]
如图27所示，为双向8车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向8车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换，模式切换过程同图12。
[0093]
如图28所示，为双向8车道自动驾驶车辆主路进入和驶出内侧自动驾驶专用车道类型三；路段为双向8车道，最内侧的第1和第2两条车道均为部分自动车道，1、2两条车道均设置模式切换区和缓冲区，模式切换过程同图13。
[0094]
如图29所示，为双向10车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向10车道，最内侧为自动车道，第2车道设置模式切换区和缓冲区，模式切换过程同图9。
[0095]
如图30所示，为双向10车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型一；路段为双向10车道，最内侧为自动车道，第2车道设置模式切换区和缓冲区，模式切换过程同图10。
[0096]
如图31所示，为双向10车道自动驾驶车辆主路进入内侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向10车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换，模式切换过程同图11。
[0097]
如图32所示，为双向10车道自动驾驶车辆主路驶出内侧自动驾驶专用车道类型二；路段为双向10车道，模式切换区域拓宽一个车道用于模式切换，模式切换过程同图12。
[0098]
如图33所示，为双向10车道自动驾驶车辆主路进入和驶出内侧自动驾驶专用车道类型三；路段为双向10车道，最内侧为部分自动车道，内侧车道设置模式切换区和缓冲区，模式切换过程同图13。

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