[發明專利]一種基于Frenet坐標系的自動駕駛碰撞預測方法

有效

• 申請號: 202011445619.5
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112572472B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 鄭玲;曾迪;李以農;張紫微;楊威;喬旭強;鄭浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W30/095
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 楊云川

本發明公開了一種基于Frenet坐標系的自動駕駛碰撞預測方法，包括：建立笛卡爾坐標系，并根據信息采集設備采集的道路散點信息，擬合自車所在車道的中心線；建立Frenet坐標系，并根據信息采集設備獲取的自車和障礙車位置信息，確定自車和障礙車在Frenet坐標系中的位置；獲取自車的規劃軌跡，按一定時間間隔在軌跡上選取采樣點，并以自車處于采樣點位置時的幾何中心為圓心建立膨脹橢圓；根據預測的未來一段時間內障礙車的軌跡，找到對應于自車采樣點時刻的障礙車位置，并從障礙車外輪廓矩形上取采樣點；判斷障礙車采樣點是否位于自車膨脹橢圓內。本發明考慮了環境感知誤差和自車軌跡跟蹤誤差，避免了因感知誤差和跟蹤誤差導致障礙車與自車發生碰撞。

技術領域

本發明涉及汽車自動駕駛技術領域，具體是涉及一種基于Frenet坐標系的自動駕駛碰撞預測方法。

背景技術

目前，工程實際中采用的自動駕駛技術主要為分層式結構，即先進行軌跡規劃，再進行軌跡跟蹤。在自動駕駛軌跡規劃階段，通常需要從一系列候選軌跡中選擇最優軌跡進行跟蹤，而最優軌跡首先需要保障安全性，因此需要對候選軌跡進行安全性評估。現有的技術缺少對感知誤差、跟蹤誤差的考慮，包括障礙車定位誤差、運動預測誤差，以及自車軌跡跟蹤誤差，障礙車與自車存在發生碰撞的風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于Frenet坐標系的自動駕駛碰撞預測方法，避免因感知誤差和跟蹤誤差導致障礙車與自車發生碰撞。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于Frenet坐標系的自動駕駛碰撞預測方法，包括：建立笛卡爾坐標系，并根據信息采集設備采集的道路散點信息，擬合自車所在車道的中心線；

建立Frenet坐標系，并根據信息采集設備獲取的自車和障礙車位置信息，確定自車和障礙車在Frenet坐標系中的位置；

獲取自車的規劃軌跡，按一定時間間隔在軌跡上選取采樣點，并以自車處于采樣點位置時的幾何中心為圓心建立描述自車安全范圍的膨脹橢圓；

根據預測的未來一段時間內障礙車的軌跡，找到對應于自車采樣點時刻的障礙車位置，并從障礙車外輪廓矩形上取采樣點；

判斷障礙車采樣點是否位于自車膨脹橢圓內。

可選的，信息采集設備包括攝像頭和雷達。

可選的，笛卡爾坐標系原點設定在自車質心位置，x軸方向沿車道中心線切線方向，y軸垂直于x軸指向自車一側，將自車所在車道的中心線擬合為三次多項式曲線：

其中，s為沿道路中心線的弧長，a_i、b_i為常系數，i為0、1、2或3。

可選的，建立Frenet坐標系時，Frenet坐標系原點與笛卡爾坐標系原點重合，以自車所在車道的中心線為Frenet坐標系的s軸，d軸與笛卡爾坐標系y 軸重合。

可選的，以自車縱向為x軸方向、橫向為y軸方向，建立橢圓坐標系，則描述自車安全范圍的膨脹橢圓為：

其中，α為縱向安全裕度，β為橫向安全裕度。

可選的，縱向安全裕度和橫向安全裕度均隨車速增大而增大。

可選的，利用高斯過程法預測對應于自車軌跡采樣點時刻的障礙車位置，并對每一個位置從障礙車外輪廓矩形上均勻取點：

其中，P_i^j表示第j時刻第i個采樣點，表示第j時刻矩形的任意一個頂點，表示第j時刻與之相鄰的頂點。

可選的，當障礙車采樣點位于自車膨脹橢圓內時：