[發(fā)明專利]一種基于障礙物構(gòu)型重構(gòu)的無人車避障方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010166012.7
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111367283B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷芳華;袁小芳
• 申請（專利權(quán)）人: 郴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責任公司 43113
• 代理人: 張珉瑞

1.一種基于障礙物構(gòu)型重構(gòu)的無人車避障方法，該方法包括：求解如下目標函數(shù)的最優(yōu)解，得到無人車避障最優(yōu)路徑；

其中，J_obs，i為采樣時刻第i預(yù)測時域的避障懲罰函數(shù)；η(t+i|t)為時刻t的狀態(tài)變量；η_ref(t+i|t)為時刻t的參考狀態(tài)變量；U_t為控制量前輪偏角的物理約束條件、U_i為控制量符合安全避障距離約束條件；Q為反映控制器對全局參考路徑跟隨能力的權(quán)重矩陣；R為對控制量平穩(wěn)變化的權(quán)重矩陣；Np為預(yù)測時域；

在第i預(yù)測時域時，所述避障懲罰函數(shù)為：

其中，S_obs為權(quán)重系數(shù)；v為無人車與障礙物之間的相對速度；x_m，y_m為重構(gòu)后障礙物構(gòu)型的第m個信息點在全局坐標系下的坐標；x₀，y₀為無人車在全局坐標系下的坐標；ζ為正數(shù)；

所述重構(gòu)后障礙物構(gòu)型是對全局坐標系下的障礙物數(shù)據(jù)進行重構(gòu)后得到的障礙物信息點的集合；

所述重構(gòu)障礙物信息點總數(shù)設(shè)置為m，采用以下構(gòu)型函數(shù)對全局坐標系下的障礙物數(shù)據(jù)進行重構(gòu)：

雙八字構(gòu)型：

或

圓形構(gòu)型：

或

橢圓形構(gòu)型：

或

矩形構(gòu)型：

縱向

橫向

其中，x_m，y_m為重構(gòu)后障礙物構(gòu)型的第m個信息點在全局坐標系下的坐標；x_g，y_g為障礙物中心點在全局坐標系下的坐標；Wid為在最近點處檢測到障礙物的寬度；m為設(shè)置的第m個點；pi為圓周率π。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于障礙物構(gòu)型重構(gòu)的無人車避障方法，其特征在于，所述全局坐標系下的障礙物數(shù)據(jù)根據(jù)如下函數(shù)得到：

Br_obs,i＝Br_i+Yaw

x_obs,i＝x_i+X₀

y_obs,i＝y(tǒng)_i+Y₀

其中，B_robs,i為障礙物點在全局坐標系下的全局夾角集，x_obs,i，y_obs,i為障礙物點的全局坐標集；Br_i為障礙物點在無人駕駛車坐標系的夾角集；x_i，y_i為障礙物點在無人駕駛車坐標系的坐標集，i＝1、2、3；Yaw為無人駕駛車的航向角；X₀，Y₀為無人駕駛車的坐標。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于障礙物構(gòu)型重構(gòu)的無人車避障方法，其特征在于，所述障礙物點在無人駕駛車坐標系的坐標集通過如下函數(shù)得到：

其中，x₁，y₁為障礙物最近點的坐標；x₂，y₂為障礙物檢測寬度的左邊緣點的坐標，x₃，y₃為障礙物檢測寬度的右邊緣點的坐標；x_g，y_g為中心點的坐標；ζ為防止分母為0的較小正數(shù)；Dis為傳感器到最近障礙物點的相對距離；BrL為左邊緣點與傳感器的夾角；BrC為最近點與傳感器的夾角；BrR為右邊緣點與傳感器的夾角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于障礙物構(gòu)型重構(gòu)的無人車避障方法，其特征在于，還包括如下步驟：根據(jù)車載傳感器采集的障礙物狀態(tài)信息計算出碰撞時間△T，

若△T大于第一預(yù)設(shè)值，則控制無人車按照所述無人車避障最優(yōu)路徑進行避障；

若△T小于或等于第一預(yù)設(shè)值，則控制無人車制動。