[發明專利]一種基于車輛行駛規律的變速動態換道軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 202010733691.1
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111806467B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張鶴;胡昌斌
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W30/18;B60W30/12;B60W40/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于車輛行駛規律的變速動態換道軌跡規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、根據車輛周圍實時環境信息，確定車輛換道或者車道保持，若換道執行步驟S2；

步驟S2、確定換道程序迭代間隔；

步驟S3、初始化換道縱、橫向加速度和縱向加加速度，設自動駕駛車輛初始狀態和目標狀態，使用變速狀態下的變異圓曲線本原、變異回旋線本原生成軌跡，并計算避免碰撞的安全距離；變速狀態下的變異圓曲線本原、變異回旋線本原生成方式為：

變異圓曲線本原表示車輛行駛在一個圓弧上，受最大離心力γ_max約束，其半徑隨車輛換道時變速換道速度曲線v(s)沿著軌跡變化，車輛航向角變化如下：

θ(s)＝C+∫γ_max/[v(s)]²ds

其中，C表示常數；

變異回旋線本原表示車輛行駛在一特殊的回旋曲線上，受前輪轉向角速率約束，其曲率變化率隨車輛換道時變速換道速度曲線v(s)沿著軌跡變化，車輛航向角變化如下：

其中，C1、C2表示常數，s為車輛換道軌跡弧長，b表示車輛軸距；

使用車輛航向角可計算得變異圓曲線本原、變異回旋線本原上任意一點坐標：

其中，ξ表示積分參數，(x_o，y_o)表示變異圓曲線本原、變異回旋線本原起點；

步驟S4、軌跡終點位于安全距離內，調整換道縱、橫向加速度和縱向加加速度值，進入步驟S3；

步驟S5、軌跡終點位于安全距離外，判斷是否完成換道，若否進入步驟S3，若是進入車道保持程序。

2.根據權利要求1所述的一種基于車輛行駛規律的變速動態換道軌跡規劃方法，其特征在于，車輛換道時，變速換道速度曲線生成方式為：

確定一個加加速度函數j(t)，使加速度a(t)函數在最短時間內達到a_max，對于加速換道速度曲線，將速度曲線劃分為三個運動間隔：時間間隔[0，t_c1]、[t_c1，t_c2]和[t_c2，t_f]，與之對應的車輛換道弧長為[s_o，s_c1]、[s_c1，s_c2]和[s_c2，s_f]，速度間隔為[v_o，v_c1]、[v_c1，v_c2]和[v_c2，v_f]，縱向加速度間隔為[a_o，a_c1]、[a_c1，a_c2]和[a_c2，a_f]，a_c1，a_c2即車輛所能達到的最大加速度a_max，其中，[0，t_c1]車輛在最大縱向加加速度j_max約束下，縱向加速度從a₀增加到a_c1＝a_max，速度v_o加速到v_c1；[t_c1，t_c2]車輛在最大縱向加速度a_max約束下，此時a_c2＝a_c1＝a_max，速度v_c1加速到v_c2；[t_c2，t_f]車輛在最大縱向加加速度j_max約束下，縱向加速度從a_max減少到a_f，速度v_c2減速到v_f，與車輛期望目標狀態一致；可計算加速換道最優速度曲線與車輛換道軌跡弧長s關系如下：

同理可得減速換道最優速度曲線。