[發明專利]一種考慮運動障礙物的汽車緊急避撞分層式控制方法

有效

• 申請號: 201711081087.X
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107867290B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李紹松;王國棟;盧曉暉;鄭順航;張邦成;崔高健;于志新;郭陸平;李政
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B60W30/08
• 分類號: B60W30/08;B60W30/095;G05D1/02
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本發明涉及一種考慮運動障礙物的汽車緊急避撞分層式控制方法，其特征在于，該方法是：通過路徑動態規劃模塊根據實時采集的障礙物信息、目標點坐標、汽車行駛狀態信息，實時優化得出期望軌跡的側向位移參考值、橫擺角參考值、橫擺角速度參考值、縱向速度參考值，輸入到路徑跟蹤控制模塊，同時通過路徑跟蹤控制模塊采集當前汽車行駛狀態信息，實時優化得出前輪轉角和汽車四個車輪滑移率，控制汽車實現避撞。

技術領域

本發明涉及汽車輔助駕駛技術領域，具體涉及一種考慮運動障礙物的汽車緊急避撞分層式控制方法。

背景技術

汽車能給人們帶來方便與快捷，其行駛安全性已成為全球性的社會問題。為了進一步提高道路交通安全性，幫助駕駛員減少錯誤操作，近年來以先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)為代表的智能汽車安全技術逐漸得到重視和發展。汽車緊急避撞系統通過執行器的主動干預，輔助駕駛員調整汽車的運動軌跡，實現避撞。它能夠在危急時刻拯救駕乘者的生命，有著良好的市場前景。

實時規劃并跟蹤一條無碰撞最優路徑是汽車緊急避撞控制的關鍵。汽車避撞控制需要汽車在獲取汽車狀態信息和道路信息的前提下，不斷的規劃期望的路徑，并同時協助駕駛員完成轉向和制動最優操作，實現汽車的安全避撞。因此，需要實時的優化出汽車的行駛軌跡和相應的控制輸入。近年來，隨著基于實時數學優化的模型預測控制(ModelPredictive Control，MPC)理論的突破，MPC已經從化工等慢速流程工業迅速擴展到航空航天、機器人、汽車等快速控制系統。但是在緊急避撞下，由于模型的復雜性，汽車很難在保證精確控制的前提下滿足實時性要求，這也一直是限制MPC應用的主要因素。

汽車緊急避撞控制方面已有很多研究成果，能夠較好的解決避撞控制問題，但這些研究成果主要針對靜止障礙物。在考慮運動障礙物的汽車緊急避撞控制方面，文獻[Ackermann C,Isermann R,Min S,et al.Collision avoidance with automaticbraking and swerving[J].IFAC Proceedings Volumes,2014,47(3):10694-10699.]考慮障礙物縱向運動情況，檢測汽車與運動障礙物的速度差，決策出避撞的轉向時機，即是否可以進行轉向避撞，但在避撞過程中沒有考慮運動障礙物位置的動態變化，而且沒有考慮障礙物側向運動情況。公開號為CN105539586A的中國專利公開了一種用于自主駕駛的汽車躲避移動障礙物的統一的運動規劃方法，該方法考慮障礙物的縱向及側向運動情況，但只用來決策出避撞的轉向時機及避撞路徑，同樣沒有在避撞過程中考慮運動障礙物位置的動態變化。

發明內容

為了解決現有緊急避撞方法存在的在避撞過程中沒有考慮運動障礙物位置的動態變化而導致避撞過程不安全可靠的技術問題，本發明提供一種考慮運動障礙物的汽車緊急避撞分層式控制方法，能夠輔助駕駛員完成避撞，在緊急關頭拯救駕乘人員的生命。

本發明解決技術問題所采取的技術方案如下：

一種考慮運動障礙物的汽車緊急避撞分層式控制方法，其特征在于，該方法是：通過路徑動態規劃模塊根據實時采集的障礙物信息、目標點坐標、汽車行駛狀態信息，實時優化得出期望軌跡的側向位移參考值、橫擺角參考值、橫擺角速度參考值、縱向速度參考值，輸入到路徑跟蹤控制模塊，同時通過路徑跟蹤控制模塊采集當前汽車行駛狀態信息，實時優化得出前輪轉角和汽車四個車輪滑移率，控制汽車實現避撞；該方法包括如下步驟：

步驟1、路徑動態規劃模塊根據實時采集的障礙物信息、目標點坐標、汽車行駛狀態信息，實時優化得出期望軌跡的側向位移參考值、橫擺角參考值、橫擺角速度參考值、縱向速度參考值，其包括如下子步驟：

步驟1.1、路徑動態規劃的性能指標設計過程包括如下子步驟：

步驟1.1.1、利用預測時域內預測軌跡的終點坐標與目標點坐標誤差的二范數作為跟蹤性能指標，體現汽車的軌跡跟蹤特性，其表達式如下：