[發明專利]用于無人駕駛汽車局部路徑規劃的裝置及方法

有效

• 申請號: 201110007154.X
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102591332A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳慧;修彩靖
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;B60W40/06;B60W40/072
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于智能汽車技術領域，具體涉及用于無人駕駛局部路徑規劃的裝置及方法。

背景技術

無人駕駛汽車系統(Autonomous?Ground?Vehicle簡稱AGV)是一種根據各種傳感器獲得環境信息以及車輛狀態、位置，通過對環境的理解自動控制車輛駕駛行為的智能控制系統，主要由傳感器，處理器，控制器等裝置組成。

局部路徑規劃是無人駕駛汽車研究的關鍵技術之一。局部路徑規劃是指：無人駕駛汽車在不確定的道路環境中，控制系統根據環境感知系統和車輛狀態檢測系統提供的信息、全局路徑規劃提供的所要達到的目標等實時規劃出車輛當前的行駛路徑。

人工勢場法是局部路徑規劃研究中比較成熟和實時性較好的規劃方法，它是將車輛行駛的環境信息抽象為引力場函數和斥力場函數，通過合力場函數來規劃出一條從起始點到引力點(目標點)的無碰撞路徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于無人駕駛汽車局部路徑規劃的裝置及方法，其是在不需要建立復雜的環境模型的情況下，根據環境特征計算出無人駕駛汽車的行駛路徑。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

一種用于無人駕駛汽車局部路徑規劃的裝置，其包括：

環境感知裝置，用于探測障礙物，建立道路邊界模型和道路中心線模型；

斥力計算裝置，用于建立斥力點函數和計算斥力；

引力計算裝置，用于建立引力點函數和計算引力；

合力方向角度計算裝置，用于計算斥力和引力的合力的方向角度；

方向盤轉角計算裝置，用于根據合力的方向角度和轉向系統傳動比確定方向盤轉角。

進一步，所述環境感知裝置為視覺傳感器和雷達，視覺傳感器探測道路邊界并計算出道路中心線，雷達探測障礙物信息，將視覺傳感器給出的道路坐標點信息擬合為多次曲線，建立道路邊界模型和道路中心線模型。

所述環境感知裝置為雷達，雷達探測路沿，擬合道路邊界信息，推算出道路中心線信息，建立道路邊界模型和道路中心線模型。

所述斥力計算裝置根據環境感知裝置給出的環境的實時信息確定車輛將要行駛的兩條道路邊界來建立斥力點函數；并根據斥力點函數計算隨著環境的改變，無人駕駛車斥力點的位置及計算斥力點對無人駕駛汽車的斥力大小。

所述引力計算裝置通過偏差計算裝置計算以新的邊界線為道路的道路中心線與目前車輛所在道路的道路中心線間的橫向距離，同時通過高斯隸屬組合函數將道路內有無障礙物、障礙物距離無人駕駛汽車遠近的信息實時反映在引力點函數上；并根據引力點函數計算隨著環境的改變，無人駕駛車引力點的位置，及計算引力點對無人駕駛汽車的引力大小。

一種用于無人駕駛汽車局部路徑規劃的方法，其包括：

環境感知步驟，探測障礙物，建立道路邊界模型和道路中心線模型；

斥力計算步驟，建立斥力點函數和計算斥力；

引力計算步驟，建立引力點函數和計算引力；

合力方向角度計算步驟，計算斥力和引力的合力的方向角度；

方向盤轉角計算步驟，根據合力的方向角度和轉向系統傳動比確定方向盤轉角。

進一步，所述環境感知步驟為視覺傳感器探測道路邊界并計算出道路中心線，雷達探測障礙物信息，將視覺傳感器給出的道路坐標點信息擬合為多次曲線，建立道路邊界模型和道路中心線模型。

所述環境感知步驟為雷達探測路沿，擬合道路邊界信息，推算出道路中心線信息，建立道路邊界模型和道路中心線模型。

所述斥力計算步驟根據環境感知裝置給出的環境的實時信息確定車輛將要行駛的兩條道路邊界來建立斥力點函數；并根據斥力點函數計算隨著環境的改變，無人駕駛車斥力點的位置及計算斥力點對無人駕駛汽車的斥力大小。

所述引力計算步驟通過偏差計算裝置計算以新的邊界線為道路的道路中心線與目前車輛所在道路的道路中心線間的橫向距離，同時通過高斯隸屬組合函數將道路內有無障礙物、障礙物距離無人駕駛汽車遠近的信息實時反映在引力點函數上；并根據引力點函數計算隨著環境的改變，無人駕駛車引力點的位置，及計算引力點對無人駕駛汽車的引力大小。

由于采用了上述方案，本發明具有以下特點：

1)通過利用高斯組合隸屬函數實時反應環境變化的方法，本發明解決了傳統人工勢場法中由于斥力和引力在同一個方向時產生的陷入局部極小和路徑震蕩的問題；

2)通過斥力點函數的選擇，當車輛因受到不確定性因素的干擾例如側向風、路面不平度等偏離目標行駛路徑時，斥力與引力的合力將引導車輛回到目標行駛路徑，提高了車輛跟蹤理想目標行駛路徑的魯棒性能；