【车辆控制】车辆双车道变更DLC操作所走的路径Matlab实现

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🔥 内容介绍

在现代交通场景中，车辆双车道变更（Double Lane Change，简称 DLC）操作是一项复杂且具有较高风险的驾驶任务。无论是人类驾驶员还是自动驾驶系统，精准规划双车道变更路径，对于保障交通安全、提升交通效率至关重要。下面将详细阐述车辆在执行 DLC 操作时所遵循的路径规划要点。

变更前的准备与环境感知

全面的观察

在进行双车道变更之前，驾驶员或车辆的感知系统需通过内、外后视镜以及车窗，全方位观察车辆后方、侧方和准备变更的目标车道上的交通情况。这一过程如同为车辆的行动绘制一幅实时交通地图，确保对周边环境有清晰认知。对于自动驾驶车辆而言，摄像头、雷达等传感器持续收集数据，识别其他车辆的位置、速度、行驶方向等信息；人类驾驶员则凭借眼睛观察，对交通状况进行主观判断。只有在确认周边环境安全，不存在可能引发碰撞风险的障碍物或车辆时，才具备继续进行双车道变更操作的前提条件。

发出明确信号

一旦完成环境观察且认为安全可行，下一步便是发出变更车道信号。若要向左变更双车道，需提前开启左转向灯；向右变更则开启右转向灯。这一信号如同交通语言，向其他道路使用者清晰传达车辆的意图。在一些复杂交通环境下，如城市拥堵路段或高速公路车流量大时，清晰的转向灯信号有助于周边车辆提前做出反应，调整自身速度和位置，避免因误解意图而导致碰撞事故。

双车道变更的路径执行

标准 DLC 操作路径示例

以国际标准 ISO 3888 - 2 所定义的双车道变更测试场景为例，车辆通常遵循以下路径操作：

1. 加速至目标速度：车辆首先在原车道上加速，直至达到预先设定的目标速度。这个目标速度的设定一般考虑道路限速、交通流量以及车辆自身性能等因素。例如在限速 80km/h 的高速公路上，若交通顺畅，车辆可能加速至 70 - 80km/h 的区间，以确保在后续变道过程中有足够的动力和稳定性。

1. 释放加速踏板并转向进入左侧车道：达到目标速度后，驾驶员释放加速踏板，让车辆保持当前速度惯性行驶。同时，开始转动方向盘，使车辆沿着一条平滑曲线驶向左侧车道。在这个过程中，车辆的横向加速度需控制在合理范围内，避免因转向过猛导致车辆失控或对车内乘客造成不适。一般而言，车辆横向加速度应保持在 0.4 - 0.6g 之间（g 为重力加速度），以保证行驶的平稳性。

1. 再次转向回到右侧车道：当车辆完全进入左侧车道并稳定行驶一段距离后（这段距离通常为车辆长度的 2 - 3 倍，以确保与后方车辆保持安全车距），再次转动方向盘，使车辆沿着类似的平滑曲线从左侧车道驶回右侧车道。同样，这一转向过程中的横向加速度控制与第一次变道类似，以保障车辆的操控性和安全性。

实际道路中的路径调整

在实际道路行驶中，情况远比标准测试场景复杂。道路状况可能存在弯道、上下坡，交通流量时大时小，还可能有临时施工等特殊情况。因此，车辆的双车道变更路径需要实时调整。

• 弯道场景：如果在弯道处进行双车道变更，车辆路径需更加平缓。因为弯道本身会使车辆产生离心力，若变道路径过于急促，离心力叠加可能导致车辆侧滑。此时，车辆应提前减速，以更低的速度完成变道操作，并且转向角度要比在直道上更小，使车辆沿着与弯道曲率相适应的弧线进行双车道变更。

• 交通流量大的场景：当车流量较大时，车辆间距较小，双车道变更难度增加。车辆需要更加精准地把握变道时机，路径规划要充分考虑周边车辆的动态。例如，可能需要在两个相邻车辆之间寻找合适的间隙，以锯齿状的路径逐步完成双车道变更，而不是像在车流量小的情况下那样，采用较为流畅的大弧线变道。同时，车辆的速度控制也更加严格，要与周边车辆速度保持一致，避免因速度差过大引发碰撞。

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