[發(fā)明專利]一種用于無(wú)人駕駛車輛的最優(yōu)對(duì)等碰撞避免方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011185044.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112330959B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高天寒;張溫玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G08G1/16;B60W30/08;B60W40/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發(fā)明提供一種用于無(wú)人駕駛車輛的最優(yōu)對(duì)等碰撞避免方法，該方法首先對(duì)車輛進(jìn)行抽象處理，然后提出車輛最優(yōu)對(duì)等避免碰撞速度集公式；車輛根據(jù)自身環(huán)境遵循不同的碰撞處理原則；對(duì)于多個(gè)車輛通過(guò)彎道，根據(jù)車輛所處位置選擇不同的避碰邏輯。此外，本方法在轉(zhuǎn)彎處為車輛劃分車道，并根據(jù)車輛所處位置提出相應(yīng)的避碰邏輯，盡量避免轉(zhuǎn)彎處可能發(fā)生的碰撞。本發(fā)明作為無(wú)人駕駛車輛前進(jìn)的有效支撐，可以有效避免無(wú)人駕駛汽車前進(jìn)過(guò)程中可能發(fā)生的碰撞，非常適用于無(wú)人駕駛車輛的碰撞檢測(cè)與避免方面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人駕駛車輛控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無(wú)人駕駛車輛的最優(yōu)對(duì)等碰撞避免方法。

背景技術(shù)

無(wú)人駕駛作為汽車未來(lái)的研究方向，其對(duì)于汽車行業(yè)甚至是交通運(yùn)輸業(yè)有著深遠(yuǎn)的影響。無(wú)人駕駛汽車的來(lái)臨將能夠解放人類的雙手，降低發(fā)生交通事故發(fā)生的頻率，保證了人們的安全。未來(lái)的汽車已經(jīng)不僅局限于一種交通工具，更多的是向新一代互聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)展。無(wú)人駕駛汽車將感知、決策、控制與反饋整合到一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了汽車脫離駕駛員而能保證其駕駛操縱性與安全性。無(wú)人駕駛車輛的運(yùn)動(dòng)行為分為三個(gè)層次：動(dòng)作選擇、轉(zhuǎn)向和移動(dòng)，其中轉(zhuǎn)向行為用表示所需轉(zhuǎn)向力的矢量的幾何計(jì)算來(lái)描述。作為轉(zhuǎn)向行為的一種，碰撞回避行為賦予汽車通過(guò)躲避障礙物在擁擠的道路中靈活移動(dòng)的能力。

對(duì)于任何汽車控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，汽車的碰撞回避處理技術(shù)都是非常重要的一個(gè)部分。

有統(tǒng)計(jì)顯示，汽車追尾占公路交通事故的絕大多數(shù)。究其根源，往往是由于車速過(guò)快，人的大腦、身體來(lái)不及反應(yīng)所造成的，因此一個(gè)安全的碰撞回避系統(tǒng)對(duì)于無(wú)人駕駛汽車來(lái)說(shuō)無(wú)疑是重中之重。然而目前自動(dòng)駕駛汽車常用的高級(jí)碰撞回避(ACA)技術(shù)仍然處于初級(jí)階段，依賴于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行碰撞識(shí)別及回避，且大部分回避手段只是單純的緊急制動(dòng)，這與我們?cè)O(shè)想的自動(dòng)駕駛汽車仍然有很大差距。目前ACA技術(shù)仍存在一定的問(wèn)題，該技術(shù)依賴于網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，且回避手段單一。因此本發(fā)明提出了另一種碰撞回避思路，車輛之間無(wú)需交流和信息共享，通過(guò)使無(wú)人駕駛車輛遵循制定的約束實(shí)現(xiàn)分散的、預(yù)期的并且數(shù)學(xué)上可靠的、有保證的無(wú)碰撞運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于無(wú)人駕駛車輛的最優(yōu)對(duì)等碰撞避免方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種用于無(wú)人駕駛車輛的最優(yōu)對(duì)等碰撞避免方法，包括如下步驟：

步驟1：將車輛抽象處理成長(zhǎng)為a，寬為b的矩形，以p為矩形中心，車輛表示為R(p，a，b)；

步驟2：計(jì)算車輛間的最優(yōu)對(duì)等避免碰撞速度集，所述車輛間的最優(yōu)對(duì)等避免碰撞速度集是指車輛在避免碰撞時(shí)可供選擇的最佳允許速度的集合，過(guò)程如下：

步驟2.1：計(jì)算車輛A的速度障礙集合為：

其中，v為車輛A的當(dāng)前速度，t為時(shí)間變量，τ為A選擇集合V_A內(nèi)的速度時(shí)將與B發(fā)生碰撞的時(shí)間，a_A和a_B分別為車輛A的長(zhǎng)和寬，b_A和b_B分別為車輛B的長(zhǎng)和寬；車輛A若選擇該集合內(nèi)的速度，將在時(shí)間τ內(nèi)與B發(fā)生碰撞；

同樣的原則計(jì)算車輛B的速度障礙集合

已知車輛A和B的當(dāng)前速度分別為v_A和v_B，根據(jù)速度障礙的定義我們可以得到，如果或者A和B保持當(dāng)前速度前進(jìn)，將至少在時(shí)間τ內(nèi)碰撞；相反，如果則車輛A和B至少可以避免在時(shí)間τ內(nèi)碰撞；

步驟2.2：計(jì)算車輛的避碰速度集合：