[發(fā)明專利]一種基于微分平坦的智能車避障控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811607568.4
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109677403B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭洪艷;薄悅;朱飛白;申忱;陳虹;劉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13;B60W30/09;B60W30/14;B60W50/00;G06F30/15
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉馳宇

本發(fā)明公開了一種基于微分平坦的自主駕駛車輛避障控制方法，包括以下步驟：判斷自主車輛采取何種駕駛子操作；建立簡化車輛系統(tǒng)模型；找到平坦輸出，并用其及其有限階導(dǎo)數(shù)表示系統(tǒng)狀態(tài)和控制輸入；對平坦輸出進行參數(shù)化；進行基于微分平坦的自主駕駛車輛避障控制器設(shè)計并完成控制；本方法通過判斷縱向距離與安全距離的關(guān)系來決策采取何種駕駛操作，采用微分平坦原理，使車輛在保持車輛行駛穩(wěn)定性的前提下，在較短時間內(nèi)避開障礙物；本方法使得智能車可以更實時的去應(yīng)對周圍道路，交通和環(huán)境條件以及駕駛場景，保持車輛行駛的穩(wěn)定性，并滿足高速公路行車對最低車速的限制要求；采用微分平坦控制，降低了規(guī)劃空間的維度，提高了控制速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能汽車控制方法領(lǐng)域，涉及一種基于微分平坦的智能車避障控制方法。

背景技術(shù)

隨著車載網(wǎng)絡(luò)和汽車電子的迅速發(fā)展，集成了通信技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)的智能交通系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能駕駛作為智能交通系統(tǒng)的一項重要研究內(nèi)容，成為了汽車工業(yè)的一個發(fā)展和進步的方向。車輛運行的環(huán)境瞬息萬變，不免會遇到障礙物或行人，采取有效的方法控制自主車輛躲避障礙物，逐步提高主動安全性能，也更符合汽車工業(yè)的漸進式發(fā)展進程。利用基于模型預(yù)測控制的避障控制方法，系統(tǒng)控制效率很低、響應(yīng)速度較慢，本發(fā)明提出的基于微分平坦的避障控制方法有效克服了這一問題，降低了規(guī)劃空間的維度，提高了控制速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種智能車避障控制方法，采用微分平坦控制，自動實現(xiàn)自主避障的駕駛策略。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于微分平坦的智能車避障控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、操作規(guī)劃：判斷自主車輛采取何種駕駛子操作

在處理避障問題的思想上，提出了操作規(guī)劃的思路，即自主車輛的任何駕駛過程都可以分解為一系列基本駕駛子操作的組合，駕駛子操作包括巡航和換道；

自主車輛與前方障礙車輛的縱向距離：

d＝|x_obs-x_x| (1)

基于車輛制動過程運動學分析的避障安全距離模型：

其中，d為自主車輛與前方障礙車輛的縱向距離；x_obs為前方障礙車輛的縱向距離；x_x為自主車輛的縱向距離；D_s為避障安全距離；v_x為自主車輛的縱向速度，v₂為障礙車輛的縱向速度，a_x為自主車輛的制動減速度，a₂為障礙車輛的制動減速度；d₀為自主車輛和障礙車輛均處于靜止狀態(tài)時兩車輛之間應(yīng)保持的最小安全距離，d₀取0.5m；t_x為自主車輛制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)時間，t_x取0～2s；t_hum為駕駛員的制動反應(yīng)時間，t_hum取0.3～2.0s；車輛位置x_obs、x_h，速度v_x、v₂以及加速度a_x、a₂由自主車輛中的傳感器測量得到；

為保證足夠的安全，簡化安全距離模型，本方法假設(shè)一種極限工況，即假設(shè)前方障礙車輛靜止，忽略駕駛員的制動反應(yīng)時間，即v₂＝0，t_hum＝0，安全距離模型簡化為：

根據(jù)縱向距離與安全距離的大小來決策采取何種駕駛子操作：