[發明專利]基于車道線平行偏移進行避障及超車的動態軌跡規劃方法

在審

• 申請號: 201811119580.0
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109324620A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 劉羿;張天雷;何貝;劉鶴云;鄭思儀
• 申請（專利權）人: 北京主線科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 楊紅

本發明涉及一種基于車道線平行偏移進行避障及超車的動態軌跡規劃方法，針對不同道路場景建立不同的狀態空間，實現不同工況下軌跡規劃；采用坐標轉換并解耦的方式規劃更加精確的后續實時軌跡。有益效果：本發明針對不同道路場景建立不同的狀態空間、實現不同工況下的有效精確軌跡規劃；采用坐標轉換并解耦的方式，為后續軌跡規劃方實現更加精確的實時軌跡規劃；設置篩選規劃軌跡目標函數及約束條件，提高軌跡規劃的效率并滿足規劃軌跡具有安全性、舒適性和穩定性；設置保證路徑一致性的評估條件，避免在車輛行駛中由于環境變化對規劃路徑產生不安全因素，及時發現規劃路徑的危險警示進行軌跡重規劃或在無法選擇最優路徑時提示駕駛員介入操作。

技術領域

本發明屬于無人駕駛汽車技術領域，尤其涉及一種基于車道線平行偏移進行避障及超車的動態軌跡規劃方法。

背景技術

隨著汽車保有量的快速增長，汽車帶來的問題也日益明顯，交通安全問題日益突出，交通事故發生的原因主要有天氣、道路缺陷、汽車故障以及駕駛員操作不當等，無人駕駛技術的發展能夠有效解決安全問題，彌補人為原因產生的交通事故。

無人駕駛車輛的軌跡規劃方法能夠在車路協同的基礎上規劃有效的行車軌跡，以實現車輛行駛過程中的避障及超車功能，從而大大減小因駕駛員的誤判和誤操作導致的交通事故。基于無人駕駛技術的車輛路徑規劃分為全局路徑規劃和局部路徑規劃，全局路徑規劃主要進行的是道路級別的規劃，局部路徑規劃則是根據全局路徑完成道路級別規劃后，根據行駛過程中周邊環境的動態變化實時進行局部軌跡規劃。

現有技術中，將局部路徑規劃的參考軌跡進行平行偏移，使得平行偏移后的路徑可以繞開障礙物，存在以下技術難點：1.由于道路中存在曲率，無人車行駛到平行偏移路徑之間的平滑連接路徑難以規劃；2.由于無人車位姿存在不平行于路徑切向量的情況，無人車行駛到平行偏移路徑之間的平滑連接路徑難以規劃；3.在生成路徑的基礎上，難以進行平滑的速度規劃及加速度規劃，因此很難滿足舒適性要求；4.當平行偏移路徑跟隨環境實時變化時，難以保證路徑規劃的一致性，不能滿足穩定性要求；5.現有技術不適用于在結構化道路上的無人駕駛軌跡規劃。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種基于車道線平行偏移進行避障及超車的動態軌跡規劃方法，能夠實現在多種工況下實時生成跟車、換道、并道、避障、超車等決策命令的對應軌跡，避免因人為不及時的駕駛操作失誤帶來的交通事故。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種基于車道線平行偏移進行避障及超車的動態軌跡規劃方法，其特征是：針對不同道路場景建立不同的狀態空間，實現不同工況下軌跡規劃；采用坐標轉換并解耦的方式為后續實時規劃精確軌跡做準備，進而在不同工況下采用五次多項式實時規劃平滑軌跡，具體步驟如下：

一、定義場景：

1)開闊環境中的固定路徑；

2)僅帶有道路邊界線并無車道線的結構化道路；

3)具有多條并行車道的結構化道路；

二、根據場景分別選取一條固定路徑為軌跡規劃的參考路徑：

針對場景1)選取該環境中的固定行駛路徑為參考路徑；

針對場景2)根據道路邊界線定位道路中心線為參考路徑；

針對場景3)選取保持某一車道行駛時的車道中心線為參考路徑，當換道行駛時選取相應行駛的車道中心線為參考路徑；

三、通過CARTESIAN到FRENET坐標系的變換方法將二維軌跡規劃解耦為兩個獨立的一維軌跡規劃，坐標轉換至S、D軸方向，其中S軸定義為參考路徑，S軸的法向為D軸；

四、生成S、D軸方向狀態空間，即目標狀態空間：

針對場景1)和場景2)