[發明專利]一種非完整約束條件下的連續曲率路徑優化方法

在審

• 申請號: 202010797068.2
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112269965A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 汪洋;李勝飛;程文;趙熙俊;崔星;高建鋒
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F30/20;G06F111/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

1.一種非完整約束條件下的連續曲率路徑優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：依據車輛行駛能力約束計算車輛可行駛路徑的最大曲率，記為κ_max；

步驟二：令給定的期望路徑包括n個離散路徑點，依次為P₁，P₂…P_n，n≥3；在給定的期望路徑上，從起始點開始選取三個路徑點；

步驟三：在選取的路徑點的連線上選取控制點位置以構造兩條幾何對稱的Bezier曲線段；并計算兩條幾何對稱的Bezier曲線段的特征長度，確定滿足兩條Bezier曲線連接點處曲率連續以及非完整約束條件時的曲線參數化方程；所述非完整約束條件指最大曲率值為κ_max；

步驟四：對步驟三構造的Bezier曲線段進行采樣，得到一系列離散點作為目標路徑點；

步驟五：在給定的期望路徑上，按序依次選取三個路徑點，對每次選取的三個路徑點重復上述步驟三至步驟四，直到給定的期望路徑中的所有離散路徑點計算結束，得到平滑曲線；每次選取時去掉當前三個路徑點中的第一個路徑點，然后增加下一個路徑點；

步驟六：檢查步驟五得到的平滑曲線與期望路徑中離散路徑點的擬合匹配情況，當平滑曲線中出現往回折返的錯誤結果時，調整給定的期望路徑中的路徑點，然后返回至步驟一重新進行路徑優化。

2.基于權利要求1所述的非完整約束條件下的連續曲率路徑優化方法，其特征在于，還包括：

步驟七；對平滑曲線與已知的障礙地圖進行障礙物的碰撞檢測，若出現平滑曲線與障礙物碰撞的情況，則調整給定的期望路徑中的路徑點，然后返回至步驟一重新進行路徑優化。

3.基于權利要求1或2所述的非完整約束條件下的連續曲率路徑優化方法，其特征在于，所述步驟一中：

車輛可行駛路徑的最大曲率κ_max的計算公式為：

式中：L為車輛軸距或等效軸距，ψ為轉向輪的最大轉角，k_R為考慮了多軸分布式驅動車輛矢量扭矩控制下的復合轉向修正系數，k_R∈[1，2]。

4.基于權利要求1或2所述的非完整約束條件下的連續曲率路徑優化方法，其特征在于，所述步驟三中：

令兩條幾何對稱的三階Bezier曲線段中，令為構造第1條三階Bezier曲線段所選取的控制點分別為B₀，B₁，B₂和B₃，為構造第2條三階Bezier曲線段所選取的控制點分別為E₀，E₁，E₂和E₃；其中控制點B₃和E₃重合于兩條曲線的連接處，控制點B₀，B₁和B₂共線位于線段|P₁P₂|上，控制點E₀，E₁和E₂共線位于線段|P₂P₃|上，控制點的選取幾何參數滿足下述條件：

d₁＝d₂＝d，β＝γ/2

式中：d₁為控制點B₀與取路徑點P2之間的連線長度，d₂為線段|P₂P₃|的長度；d為設計參數，β為線段|P₁P₂|與線段|B₂B₃|之間的夾角，γ為線段|P₁P₂|與線段|P₂P₃|之間的夾角。