[發(fā)明專利]智能車輛在連續(xù)彎道場景下的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210137726.4 | 申請日： | 2022-02-15 |
| 公開（公告）號： | CN114509086B | 公開（公告）日： | 2022-11-25 |
| 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人： | 湖南大學(xué)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11346 | 代理人： | 趙立軍 |
| 地址： | 214072 江蘇省無錫市*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 智能 車輛 連續(xù) 彎道 場景 最優(yōu) 軌跡 規(guī)劃 方法 系統(tǒng) | ||
本發(fā)明公開了一種智能車輛在連續(xù)彎道場景下的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)，其包括：步驟1，通過傳感器獲取自車所在道路的道路邊界點(diǎn)以及該道路的中心線點(diǎn)的坐標(biāo)，沿自車縱軸的前、后方向分別設(shè)置半徑為R的前包絡(luò)圓和后包絡(luò)圓，通過前包絡(luò)圓和后包絡(luò)圓表征自車，同時將道路邊界點(diǎn)均沿垂直于其對應(yīng)中心線的方向內(nèi)縮距離R；步驟2，將道路邊界點(diǎn)擬合出總數(shù)為N條具有相互重疊部分并由多項(xiàng)式和描述的道路邊界；步驟3，使用自行車運(yùn)動學(xué)模型作為自車的車輛模型，同時將和作為道路邊界約束，結(jié)合車輛約束，建立第一最優(yōu)控制問題，并將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，求出全局最優(yōu)軌跡。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及智能車輛軌跡規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種智能車輛在連續(xù)彎道場景下的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前在結(jié)構(gòu)化道路、連續(xù)彎道場景下的智能車輛軌跡規(guī)劃中，大部分方法仍以道路中心線或者已知曲線的基函數(shù)為參考，而實(shí)際上在人為駕駛車輛時，熟練的駕駛員不會只按照中心線來駕駛，在單向車道或者前方無來車的情況下，駕駛員傾向于走更短的路，即在轉(zhuǎn)彎時稍微靠近彎道內(nèi)側(cè)行駛；另外，曲線基函數(shù)具有固定的表達(dá)式，和人為駕駛時的行駛軌跡相差也較遠(yuǎn)，顯然不是道路邊界。當(dāng)車輛在行駛過程中遇到障礙物需要避障時，目前大多數(shù)情況下仍采用貝塞爾曲線或者非線性MPC的方法，曲線擬合的方法雖然計算較快，但同樣存在上述問題，而非線性MPC計算時間較長，實(shí)時性差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能車輛在連續(xù)彎道場景下的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷中的至少一個。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種智能車輛在連續(xù)彎道場景下的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法，其包括：
步驟1，通過傳感器獲取自車所在道路的道路邊界點(diǎn)以及該道路的中心線點(diǎn)的坐標(biāo)，沿自車縱軸的前、后方向分別設(shè)置半徑為R的前包絡(luò)圓和后包絡(luò)圓，通過所述前包絡(luò)圓和后包絡(luò)圓表征自車，同時將所述道路邊界點(diǎn)均沿垂直于其對應(yīng)中心線的方向內(nèi)縮距離R；
步驟2，將所述道路邊界點(diǎn)擬合出總數(shù)為N條具有相互重疊部分并由多項(xiàng)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(diǎn)的前包絡(luò)圓的圓心橫坐標(biāo)，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點(diǎn)的后包絡(luò)圓的圓心橫坐標(biāo)，j表示所述道路邊界的序號，i表示所述道路邊界的點(diǎn)序號，j∈{1,…,N}，i∈{1,…,Nf}；
步驟3，使用自行車運(yùn)動學(xué)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(jié)合車輛約束，建立第一最優(yōu)控制問題，并將所述最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，求出全局最優(yōu)軌跡；
式中，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點(diǎn)的前包絡(luò)圓的圓心縱坐標(biāo)，表示于t時刻在第j條道路邊界中第i個點(diǎn)的后包絡(luò)圓的圓心縱坐標(biāo)。
進(jìn)一步地，所述第一最優(yōu)控制問題以時間最短為目標(biāo)，表示為式(2)：
式(2)的約束s.t.包括式(1)以及式(3)至式(7)：
j0∈{1,…,N-1} (7)
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