[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)人工勢場的智能車輛軌跡規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911094805.6
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110908373B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃云豐;趙萬忠;周小川;王春燕;劉津強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于改進(jìn)人工勢場的智能車輛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括步驟如下：

步驟1：獲取智能車輛信息、障礙物信息、道路邊界信息；確定目標(biāo)點(diǎn)位置(x_g,y_g)；

步驟2：建立道路直角坐標(biāo)系以及車輛等效模型，以及建立智能車與道路的碰撞約束條件；

步驟3：根據(jù)智能車輛信息、障礙物信息以及目標(biāo)點(diǎn)位置建立障礙物斥力勢場和目標(biāo)引力勢場；

步驟4：根據(jù)智能車輛在所有障礙物斥力勢場和目標(biāo)點(diǎn)引力勢場組成的復(fù)合場中所受到的力的作用，建立智能車輛的平衡方程；

步驟5：求解上述平衡方程，得到一系列點(diǎn)的坐標(biāo)，將這些點(diǎn)用一條平滑的曲線連接起來，以得到一條智能車輛在規(guī)劃周期內(nèi)安全可行的行駛軌跡；

所述智能車輛信息具體為車輛質(zhì)心的位置(x₀,y₀)，障礙物信息為障礙物質(zhì)心位置(x_obs,y_obs)，道路邊界信息為道路邊界的寬度W_r；

所述步驟2具體包括：

2.1：以道路右邊界為X軸，以過智能車輛質(zhì)心且垂直于X軸的直線為Y軸，X軸與Y軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立道路直角坐標(biāo)系；

2.2：將車輛等效為一個半徑為R_V的單圓模型，模型半徑為：

式中，L為車輛長度，W為車輛寬度；

2.3：建立車輛與道路邊界的碰撞約束條件：

R_V≤y₀≤W_r-R_V

式中，y₀為智能車質(zhì)心的縱坐標(biāo)；

所述步驟3具體包括：

3.1障礙物斥力勢場建立

將規(guī)劃周期定為Δt，給障礙物設(shè)定一個作用范圍d₀，當(dāng)智能車輛與障礙物i間的距離大于d₀時，認(rèn)為障礙物對車輛無斥力作用，即：

U_rep(d_i)＝0,d_i＞d₀

當(dāng)智能車輛與障礙物i的距離小于或等于d₀時，障礙物將對智能車輛產(chǎn)生一個斥力作用，斥力場函數(shù)為：

式中，η為斥力場系數(shù)，d_i為智能車輛與障礙物i的距離，d_g為智能車輛與目標(biāo)點(diǎn)的距離；

障礙物i的斥力勢場函數(shù)為：

3.2目標(biāo)引力勢場的建立

當(dāng)智能車輛與目標(biāo)點(diǎn)的距離大于d_0g時，認(rèn)為目標(biāo)點(diǎn)對智能車輛的引力作用為一固定值，即：

式中，d_0g為目標(biāo)點(diǎn)作用范圍半徑，ξ為引力場系數(shù)；

當(dāng)智能車輛與目標(biāo)點(diǎn)的距離小于或等于d_0g且大于2R_V時，引力勢場函數(shù)采用電荷勢場模型：

當(dāng)智能車輛與目標(biāo)點(diǎn)的距離小于或等于2R_V時，引力勢場函數(shù)為：

目標(biāo)點(diǎn)的引力勢場函數(shù)為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)人工勢場的智能車輛軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟4中的智能車輛的平衡方程為：

式中，F(xiàn)為車輛受到的合力，U為車輛斥力場和引力場疊加的復(fù)合場，U_att為引力場，U_rep為斥力場，F(xiàn)_att為目標(biāo)點(diǎn)對智能車輛的引力，F(xiàn)_rep為障礙物對智能車輛的斥力，n為障礙物總數(shù)。