LaneChangePathGeneric 换道路径规划

源码路径：modules/planning/tasks/lane_change_path_generic/

概述

LaneChangePathGeneric 是规划模块的换道路径生成任务，在参考线为换道路径时生成平滑的换道轨迹。继承 PathGeneration，采用"边界决策 → 路径优化 → 评估"三段式流程。与借道（Lane Borrow）不同，换道是完整跨越车道线的行为，需要额外处理换道禁区、安全间距和换道状态机。

核心类

LaneChangePathGeneric

cpp

class LaneChangePathGeneric : public PathGeneration {
 public:
  bool Init(const std::string& config_dir, const std::string& name,
            const std::shared_ptr<DependencyInjector>& injector) override;

 private:
  Status Process(Frame* frame, ReferenceLineInfo* reference_line_info) override;

  bool DecidePathBounds(std::vector<PathBoundary>* boundary);
  bool OptimizePath(const std::vector<PathBoundary>& path_boundaries,
                    std::vector<PathData>* candidate_path_data);
  bool AssessPath(std::vector<PathData>* candidate_path_data, PathData* final_path);

  void UpdateLaneChangeStatus();
  void GetBoundaryFromLaneChangeForbiddenZone(PathBoundary* path_bound);
  bool GetBoundaryFromNudgeDecision(PathBoundary* path_bound);
  void GetLaneChangeStartPoint(const ReferenceLine& reference_line,
                                double adc_frenet_s, common::math::Vec2d* start_xy);
  bool IsClearToChangeLane(ReferenceLineInfo* reference_line_info);
  void UpdateStatus(double timestamp, ChangeLaneStatus::Status status_code,
                    const std::string& path_id);
  bool HysteresisFilter(double obstacle_distance, double safe_distance,
                        double distance_buffer, bool is_obstacle_blocking);
  void SetPathInfo(PathData* path_data);
  bool CheckLastFrameSucceed(const Frame* last_frame);
  void GetSLPolygons(std::vector<SLPolygon>* polygons);

  LaneChangePathGenericConfig config_;
  bool is_clear_to_change_lane_ = false;
  bool is_exist_lane_change_start_position_ = false;
  common::math::Vec2d lane_change_start_xy_;
};

源码：modules/planning/tasks/lane_change_path_generic/lane_change_path_generic.h

核心流程

Process() — 主入口

cpp

Status LaneChangePathGeneric::Process(Frame* frame,
                                       ReferenceLineInfo* reference_line_info) {
  UpdateLaneChangeStatus();
  if (!reference_line_info->IsChangeLanePath() || reference_line_info->path_reusable()) {
    return Status::OK();
  }
  if (status != ChangeLaneStatus::IN_CHANGE_LANE) {
    return Status(ErrorCode::PLANNING_ERROR, "Not satisfy lane change conditions");
  }

  GetStartPointSLState();
  if (!DecidePathBounds(&candidate_path_boundaries)) { return error; }
  if (!OptimizePath(..., &candidate_path_data)) { return error; }
  if (!AssessPath(&candidate_path_data, final_path)) { return error; }
  return Status::OK();
}

关键步骤：

UpdateLaneChangeStatus() 更新换道状态机
检查是否为换道路径且不可复用
检查状态是否为 IN_CHANGE_LANE
执行三段式路径生成

UpdateLaneChangeStatus() — 换道状态机

管理 ChangeLaneStatus 状态转换：

text

CHANGE_LANE_FINISHED → IN_CHANGE_LANE    (冻结时间过后)
CHANGE_LANE_FAILED   → IN_CHANGE_LANE    (冻结时间过后)
IN_CHANGE_LANE       → CHANGE_LANE_FINISHED (path_id 变化)
IN_CHANGE_LANE       → CHANGE_LANE_FAILED   (上一帧 SPEED_FALLBACK)

冻结时间配置：

change_lane_fail_freeze_time：失败后冻结时长
change_lane_success_freeze_time：成功后冻结时长

DecidePathBounds() — 路径边界决策

InitPathBoundary() 初始化边界
GetBoundaryFromSelfLane() 基于自车道获取粗边界
ExtendBoundaryByADC() 根据自车位置扩展边界
UpdatePathBoundaryBySLPolygon() 根据障碍物 SL 多边形收缩边界
GetBoundaryFromLaneChangeForbiddenZone() 处理换道禁区
GetBoundaryFromNudgeDecision() 根据 Nudge 信息调整边界
AddExtraPathBound() 添加额外边界点

GetBoundaryFromLaneChangeForbiddenZone() — 换道禁区

当目标车道有障碍物阻塞（is_clear_to_change_lane_ 为 false）时，在换道起点之前收缩边界，迫使路径在当前车道内行驶直到换道起点。

cpp

void LaneChangePathGeneric::GetBoundaryFromLaneChangeForbiddenZone(
    PathBoundary* const path_bound) {
  if (is_clear_to_change_lane_) {
    is_exist_lane_change_start_position_ = false;
    return;
  }
  double lane_change_start_s = config_.lane_change_prepare_length() + adc_frenet_s;
  // 在 lane_change_start_s 之前，将边界收缩到自车道内
  for (size_t i = 0; i < path_bound->size(); ++i) {
    if (curr_s > lane_change_start_s) break;
    // 收缩 l_lower / l_upper 到自车道宽度
  }
}

IsClearToChangeLane() — 换道安全检查

遍历所有动态障碍物，检查前方和后方安全间距：

同向：前向安全距离 = max(10m, (v_ego - v_obs) 3s)；后向 = max(10m, (v_obs - v_ego) 3s)
对向：前向安全距离 = max(50m, (v_ego + v_obs) * 5s)；后向 = 1m

使用 HysteresisFilter() 提供 0.5m 滞回缓冲，避免频繁切换阻塞状态。

OptimizePath() — 路径优化

与借道路径相同，使用 Piecewise Jerk 优化器。区别在于 UpdatePathRefWithBound() 而非 UpdatePathRefWithBoundInSidePassDirection()，路径参考权重更偏向目标车道中心线。

AssessPath() — 路径评估

过滤无效路径（IsValidRegularPath），设置路径点决策信息（SetPathInfo），在接近目的地时裁剪出车道点。换道路径只有一条候选，直接选为最终路径。

SetPathInfo() — 路径点标注

标记每个路径点的车道状态：

IN_LANE：在车道内（含换道前和换道完成后）
OUT_ON_FORWARD_LANE：跨越车道线期间

CheckLastFrameSucceed()

检查上一帧是否为 SPEED_FALLBACK 类型，若是则说明上一帧失败，不继续换道。

辅助函数

函数	说明
`HysteresisFilter()`	带滞回的安全距离判断，已阻塞时用 +buffer，未阻塞时用 -buffer
`GetLaneChangeStartPoint()`	根据 `lane_change_prepare_length` 计算换道起始 XY 坐标
`CheckLastFrameSucceed()`	检查上一帧换道是否成功（非 SPEED_FALLBACK）
`GetSLPolygons()`	获取障碍物 SL 多边形，忽略 Nudge 决策中可忽略的障碍物

配置

通过 LaneChangePathGenericConfig protobuf 加载：

字段	说明
`lane_change_prepare_length`	换道准备段长度（米）
`change_lane_fail_freeze_time`	换道失败后冻结时长（秒）
`change_lane_success_freeze_time`	换道成功后冻结时长（秒）
`extend_adc_buffer`	自车边界扩展缓冲（米）
`enable_forbidden_zone`	是否启用换道禁区
`path_optimizer_config`	路径优化器配置

调用关系

父类：PathGeneration（路径生成任务基类）
依赖：PathBoundsDeciderUtil、PathOptimizerUtil、PathAssessmentDeciderUtil、ParkDataCenter
被调用：规划器通过插件机制作为 Task 调用，仅在 IsChangeLanePath() 为 true 时执行

贡献者

Steven Moder

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概述 ​

核心类 ​

LaneChangePathGeneric ​

核心流程 ​

Process() — 主入口 ​

UpdateLaneChangeStatus() — 换道状态机 ​

DecidePathBounds() — 路径边界决策 ​

GetBoundaryFromLaneChangeForbiddenZone() — 换道禁区 ​

IsClearToChangeLane() — 换道安全检查 ​

OptimizePath() — 路径优化 ​

AssessPath() — 路径评估 ​

SetPathInfo() — 路径点标注 ​

CheckLastFrameSucceed() ​

辅助函数 ​

配置 ​

调用关系 ​

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