1.一种基于信息物理迭代博弈的换道轨迹规划方法,其特征在于,包括:S1:将本车道与目标车道的横向距离分为N条沿车辆行驶方向的水平线,并将每条水平线的纵坐标yi存放至数组L中,作为车辆调整换道轨迹的节点,其中,本车道指换道车辆当前所在的车道,以换道车辆当前所在位置作为原点,行驶方向为X轴,从本车道到目标车道并与X轴垂直的方向建立笛卡尔坐标系,沿着Y轴方向等间距设置N条水平线,每条水平线的纵坐标yi,其中,i表示每条水平线的序号;
S2:定义换道车辆及竞争车辆的收益函数,所述竞争车辆指目标车道中与换道车辆可能产生位置竞争的车辆;
S3:采集换道车辆及竞争车辆的行驶状态信息及道路环境信息,求解演化稳定策略,若得到的最优策略为继续换道,则进行S4,若为车道保持,则进行S5,若为回退,则进行S6;
S4:根据S3规划的换道策略,生成最优三次多项式换道轨迹;
S5:根据S3规划的车道保持策略,生成车道保持轨迹;
S6:根据S3规划的回退策略,生成到上一时刻横向位置的车辆行驶轨迹;
S7:重复S3‑S6的过程,直至换道成功。
2.根据权利要求1所述的基于信息物理迭代博弈的换道轨迹规划方法,其特征在于:所述S2具体为:S21:定义换道车辆为1号车,目标车道后方车辆为2号车,也称为竞争车辆,目标车道前方车辆为3号车,换道车辆前方为4号车;
S22:计算1号车的收益,其收益函数为:
其中,β为权重系数,表示驾驶人的侵略性,此处取0.4,Usafety1为1号车的安全收益,Uvelocity为1号车的速度收益;
其中,d为1号车与2号车的横向距离,l为车宽,一般取1.6米,a代表两车的安全横向距离,一般取1米,u为安全因子,Theadway为1号车相对2号车的车头时距,T1表示1号车与4车的车头时距,T2表示2号车与3车的车头时距,Te1表示1号车的期望车头时距,可由Te1=min(3,T1)得出,T1表示1号车与4车的车头时距,v3为3号车的速度,v4为4号车的速度;
S23:计算2号车的收益,其收益函数为:
其中,Usafety2为2号车的安全收益,Uspace为2号车的空间收益;
其中,Te2为2号车的期望车头时距。
3.根据权利要求2所述的基于信息物理迭代博弈的换道轨迹规划方法,其特征在于:所述S3具体为:S31:由S22和S23确定的收益函数确定1号车和2号车在每种博弈策略的情况下的博弈收益矩阵 其中,q={1,2}分别表示1号车和2号车,x={1,2},y={1,2,3},n1表示2号车加速,n2表示2号车减速,m1表示1号车换道,m2表示1号车沿当前水平线yi行驶,m3表示1号车回退到上一时刻的纵向位置,(nx,my)表示博弈策略;1号车与2号车进行换道博弈,会得到六种博弈结果,分别为:1号车换道,2号车道车减速;1号车换道,2号车道车加速;
1号车车道保持,2号车道车加速;1号车车道保持,2号车道车减速;1号车回退,2号车加速;1号车回退,2号车减速;
S32:采用演化博弈对收益矩阵进行求解,找到矩阵的演化稳定策略,复制动态方程如下:式中,sj代表j号车的策略集合,zj代表t时刻群体选择sj策略的比例,e(sj)代表个体选择sj的期望收益,e(s)代表个体所有策略集合s的平均期望收益;
S33:将车辆间的最小距离添加到约束条件中,设定最小可接受两车车头时距为1s,于是有:Usafety1≥Tsafety
其中,Tsafety为安全车头时距,若安全收益不满足Usafety1≥Tsafety,执行车道保持操作。
4.根据权利要求3所述的基于信息物理迭代博弈的换道轨迹规划方法,其特征在于:所述S4具体为:S41:通过三次多项式拟合出换道轨迹如下:
其中,x(t)和y(t)为t时刻车辆纵向位置和横向位置,a0,a1,a2,a3,b0,b1,b2,b3为曲线多项式系数;
S42:在每个时间步长,以当前车辆位置为原点更新坐标系,并假设速度v恒定,于是有:x(0)=0,x(ttotal)=X,x'(0)=vcosθi,x'(ttotal)=vy(0)=0,y(ttotal)=Y,y'(0)=vsinθi,y'(ttotal)=0最终有:
其中,ttotal为车辆换道总时间,θi为当前时刻车辆航向角,X为车辆换道轨迹的纵向位移,Y为车辆换道轨迹的横向位移;
S43:最优路径规划需要同时考虑换道的舒适性及效率,则定义换道成本函数J如下:J=βatotal+(1‑β)ttotal
其中,atotal为换道结束时的切向加速度,此时换道轨迹有最大曲率,β为驾驶人的侵略性,此处取0.4;
*
其中,J为成本函数的最小值, 为最优换道轨迹需要花费的时间,y”(ttotal)表示对y(t)求二阶导数后t取ttotal,y'(ttotal)表示对y(t)求一阶导数后t取ttotal,x”(ttotal)表示对x(t)求二阶导数后t取ttotal,x'(ttotal)表示对x(t)求一阶导数后t取ttotal,于是有换道的纵向位移X为:X=f(v,ttotal,θi,ytotal),
其中,f(·)表示换道成本函数取最小值情况下对纵向位移X的求解过程,ytotal表示y(ttotal)。
5.根据权利要求4所述的基于信息物理迭代博弈的换道轨迹规划方法,其特征在于,所述S5包括指示换道车辆继续行驶在当前横向位置。
6.根据权利要求4所述的基于信息物理迭代博弈的换道轨迹规划方法,其特征在于,所述S6还包括:更新Y值为1号车在上一时刻所在的横向位置时进行换道所需的横向位移。