[發明專利]一種基于弧線路徑生成的自主車輛避障方法

有效

• 申請號: 201310246898.6
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103335658A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 趙祚喜;譚志斌;趙汝琪;李姣姣;黃培奎;俞龍;陳楚
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34;G08G1/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

1.一種基于弧線路徑生成的自主車輛避障方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、通過定位系統得到任意時刻車輛的位置；

S2、根據車輛上探測傳感器的測量信息，設立虛擬觸角，判斷探測范圍內特定區域內有無障礙物，如有障礙物，測量車輛與障礙物之間的距離；

S3、根據障礙物分布情況，車輛選擇“趨向目標前進”或“繞障礙物行走”，實現未知環境下定目標點無碰撞導航；

S4、在“繞障礙物行走”下加入轉彎路線選擇機制，生成多條弧線候選路線，在候選路線的各位置上根據車體的位姿模擬出車體及虛擬觸角所在的區域，并根據障礙物信息確定最優避障行駛路線。

2.根據權利要求1所述的基于弧線路徑生成的自主車輛避障方法，其特征在于，步驟S2中，在探測傳感器探測范圍內設計了兩個虛擬觸角，分別是位于車輛正前方中間的兩個矩形虛擬觸角Drecb（L×Wb）和Drecs（L×Ws），L代表虛擬觸角長度，Wb代表較大的虛擬觸角的寬度，Ws代表較小的虛擬觸角的寬度，其中Wb>Ws；車身所在區域用矩形DR（Lr×Wr）表示，Lr代表車身長度，Wr代表車身寬度，探測傳感器安裝在車輛行駛方向的正前方獲得較大有效視野。

3.根據權利要求2所述的基于弧線路徑生成的自主車輛避障方法，其特征在于，所述的虛擬觸角是車輛導航行走決策的依據：Drecs用于感知車輛在當前位姿下直線前進的通行性，區域內存在障礙物表明車輛直線前進將會與障礙物發生正面碰撞，理論上Ws=Wr，但由于路面顛簸和傳感器誤差的原因造成車輛瞬時航向與理論航向不一致，可能使車輛在障礙物旁通過時碰撞到障礙物，因此設計上使Ws略大于Wr；Drecb用于感知障礙物判斷障礙物邊緣繞行過程中避開轉彎的結束時機，Drecb和Drecs配合，用于障礙物邊緣繞行過程中避開轉向的實現，L根據車輛最小轉彎半徑設計，保證車輛能在前方無法通行情況下安全掉頭。

4.根據權利要求1所述的基于弧線路徑生成的自主車輛避障方法，其特征在于，步驟3中，具體為：

S31、通過定位系統得到獲得車輛的出發點、目標點的位置以及初始化航向角；

S32、車輛在出發點開始進入“趨向目標前進”模式，直到Drecs觸角探測到障礙物或者到達目標點結束直線前進；

S33、當Drecs觸角探測到障礙物后，車輛開始進入“繞障礙物行繞行走”模式，根據虛擬觸角信息決策，當脫離條件成立時，車輛結束“繞障礙物行繞行走”模式再開始“趨向目標前進”模式，如此不斷重復直到車輛到達目標點，“趨向目標前進”模式轉變為“繞障礙物行繞行走”模式的轉折點命名為相遇點，車輛由這一點開始繞行障礙物邊緣；“繞障礙物行繞行走”模式轉變為“趨向目標前進”模式的轉折點命名為脫離點，車輛由這一點開始結束繞行障礙物邊緣。

5.根據權利要求1所述的基于弧線路徑生成的自主車輛避障方法，其特征在于，步驟S4中，將多條弧線候選路線用于預測和行動指導，預測方面，各候選路線的設計符合車輛轉彎特性的要求，保證車輛能跟蹤此規劃路線行駛，在候選路線的各位置上根據車體的位姿模擬出車體及虛擬觸角所在的區域；車體區域與障礙物區域重合表示按照該路線行走到該位置，車輛將發生碰撞，虛擬觸角區域與障礙物區域重合表示按照該路線行走到該位置，車輛正前方仍有障礙物，最后綜合以上兩種方式的計算預測候選規劃路線的通行性；行動指導方面，是指根據各候選路線的預測情況，選取能使車輛最快脫離視野范圍內障礙物的候選路線作為轉彎路線，所述轉換路線包括轉彎方向和轉彎半徑。