[發明專利]智能車輛在連續彎道場景下的最優軌跡規劃方法及系統

有效

• 申請號: 202210137726.4
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114509086B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 秦兆博;崔全利;詹君;邊有鋼;胡滿江;徐彪;秦曉輝;王曉偉;謝國濤;秦洪懋;崔慶佳;楊澤宇;丁榮軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學無錫智能控制研究院
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 北京匯智勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11346
• 代理人: 趙立軍

1.一種智能車輛在連續彎道場景下的最優軌跡規劃方法，其特征在于，包括：

步驟1，通過傳感器獲取自車所在道路的道路邊界點以及該道路的中心線點的坐標，沿自車縱軸的前、后方向分別設置半徑為R的前包絡圓和后包絡圓，通過所述前包絡圓和后包絡圓表征自車，同時將所述道路邊界點均沿垂直于其對應中心線的方向內縮距離R；

步驟2，將所述道路邊界點擬合出總數為N條具有相互重疊部分并由多項式和描述的道路邊界；其中，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點的前包絡圓的圓心橫坐標，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點的后包絡圓的圓心橫坐標，j表示所述道路邊界的序號，i表示所述道路邊界的點序號，j∈{1，…，N}，i∈{1，…，N_f}；

步驟3，使用自行車運動學模型作為自車的車輛模型，同時將所述和作為道路邊界約束(1)，結合車輛約束，建立第一最優控制問題，并將所述第一最優控制問題轉化為非線性規劃問題，求出全局最優軌跡；

式中，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點的前包絡圓的圓心縱坐標，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點的后包絡圓的圓心縱坐標。

2.如權利要求1所述的智能車輛在連續彎道場景下的最優軌跡規劃方法，其特征在于，所述第一最優控制問題以時間最短為目標，表示為式(2)：

式(2)的約束s.t.包括式(1)以及式(3)至式(7)：

t∈[0，t_f] (5)

j₀∈{1，...，N-1} (7)

式中，t_f表示最終時間，表示自車于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的狀態量，表示自車于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的控制量，表示自車的后軸中心點P于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的位置，表示所述P于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的速度，表示所述P于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的橫擺角，表示所述P于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的前輪轉角，表示所述P于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的前輪轉向角速度，表示所述P于時刻t在第j條道路邊界的第i個點的加速度，v_max、a_max、δ_max和ω_max分別表示自車的速度、加速度、前輪轉角、前輪轉向角速度的對應最大值，表示自車于時刻t在第j₀條道路邊界的第N_f個點的狀態量，表示自車于時刻t在第j₀+1條道路邊界的第1個點的狀態量。

3.如權利要求1或2所述的智能車輛在連續彎道場景下的最優軌跡規劃方法，其特征在于，自車在行駛中遇到障礙物時包括：

步驟4，獲取參考局部避障軌跡，其具體包括：

步驟41，將所述障礙物使用橢圓勢能場進行表示，并在障礙物前n_i、后n_f米范圍內設置避障區間段；

步驟42，在所述避障區間段的道路中心線上獲取N₀個采樣點；

步驟43，在所述避障區間段之外的道路中心線上向前和向后各獲取一個距離所述避障區間段最近的采樣點；

步驟44，根據所述步驟42中的N₀個采樣點和步驟43中的2個采樣點，建立第二最優控制問題，通過優化所述采樣點的位置獲取參考局部避障軌跡，所述參考局部避障軌跡前后兩個點作為避障開始點和避障結束點。