一种基于动态轨迹规划的自动驾驶连续避障方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115042809A(43)申请公布日2022.09.13(21)申请号202210588550.4(22)申请日2022.05.26(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人李曙光魏文博赵洋杜菁禹罗钟林(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203专利代理师陈一鑫(51)Int.Cl.B60W60/00(2020.01)权利要求书3页说明书13页附图4页(54)发明名称一种基于动态轨迹规划的自动驾驶连续避障方法(57)摘要本发明公开了一种基于动态轨迹规划的自动驾驶连续避障方法，属于自动驾驶领域。在典型多障碍物场景中，存在障碍物场景复杂导致智能车辆避障能力不足的问题。因此，本文提出基于改进A*算法的避障规划方法，通过利用曲线坐标系，充分考虑障碍物位置对连续避障轨迹产生的影响，实现对于多障碍物的连续安全避让。相比传统A*算法，本文的规划方法充分考虑障碍物信息，提高了连续避障轨迹的安全性。此外，本文通过结合动态轨迹规划方法与改进A*算法，实现了对于感知盲区障碍物的有效避让。在仿真实验场景中，本文的规划方法实现了对于多个障碍物的良好避让，证明了本文方法的合理性。CN115042809ACN115042809A权利要求书1/3页1.一种基于动态轨迹规划的自动驾驶连续避障方法，该方法包括：步骤1：建立避障曲线坐标系，规定s方向为道路中心线方向，d方向为垂直于道路中心线的方向；步骤2：根据障碍物的位置及障碍物之间的距离计算自身车辆前方如果通过自身车辆是会发生接触的碰撞区域；步骤3：在自身车辆前方区域中，去除步骤2得到的碰撞区域和障碍物所占据区域，得到可行使区域，对可行驶区域内以纵向间隔Δs，横向间隔Δd对可行驶区域进行离散化处理，得到可行驶轨迹点；在可行驶轨迹点中采用下式规划自身车辆行使路径；fi＝k1(gi+hi)+k2(di+ci)+k3bi式中，fi是节点i的综合估计代价，gi是节点i距离起点的代价，hi是接待点i距离终点的预计代价；di为轨迹点在d方向上距离全局参考轨迹的偏移；bi为轨迹点与最近障碍物之间的距离代价，离障碍物越近，轨迹点代价应该越大；ci为累计纵向偏移代价，计算过程为上一轨迹点的累计偏移加上当前轨迹点距上一轨迹点的纵向偏移；k1、k2、k3为启发函数的调节因子，且k1+k2+k3＝1；gi、hi、ci与bi的定义分别为：gi＝gi‑1+Δcostci＝ci‑1+Δd式中，δ表示比例系数，Δcost表示点i‑1到点i之间距离代价的变化情况，(send，dend)表示目标点的位置坐标，(sobstacle，dobstacle)表示障碍物的位置坐标；以综合估计代价最小的点为轨迹父节点，然后依次向前搜索最小的轨迹子节点，得到一条规划轨迹；步骤4：轨迹拟合；步骤4.1：在步骤1建立避障曲线坐标系下，建立5阶贝塞尔曲线；其中，fs(τ)和fd(τ)分别表示s方向与d方向表现了n阶贝塞尔曲线，参数τ的取值范围是[0,1]；步骤4.2：设定n阶贝塞尔曲线的控制点为P0，P1，P2，……，Pn，其中，P0为步骤3得到规划轨迹的起始点(s0,d0)，Pn为步骤3得到规划轨迹的终止点(sn,dn)；根据起始点和终止点计算其余点的位置步骤4.3：根据步骤2得到的所有控制点的位置，拟合出n阶贝塞尔曲线；步骤5：根据设定最大速度、最大加速度、最大曲率剔除不合适的轨迹。2.如权利要求1所述的一种基于动态轨迹规划的自动驾驶连续避障方法，其特征在于，2CN115042809A权利要求书2/3页所述步骤2的方法为：(1)当两障碍物存在纵向距离但不能保证自身车辆安全通过时，两障碍物之间的碰撞区域计算方法为：l′1＝max(|s1‑s2+(l2‑l1)/2|,|s1‑s2‑(l1+l2)/2|,|s1‑s2+(l2+l1)/2|,|s1‑s2+(l1‑l2)/2|)w′1＝min(|d1‑d2+(w2‑w1)/2|,|d1‑d2‑(w1+w2)/2|,|d1‑d2+(w2+w1)/2|,|d1‑d2+(w1‑w2)/2|)s′1＝min(s1‑l1/2,s2‑l2/2)+l′1/2d′1＝min(d1‑w1/2,d2‑w2/2)+w′1/2+w2其中，l′1和w′1表示碰撞区域长度和宽度，s′1和d′1表示碰撞区域中心坐标，(s1,d1)表示障碍物1的中心坐标，(s2,d2)表示障碍物2的中心坐标，l1和w1表示障碍物1的长度和宽度，l2和w2表示障碍物2的长度和宽度；(2)当两障碍物之间只存在横向间距且不能满足自身车辆通行要求时，两障碍物之间的碰撞区域计算方法为：l′2＝max(l1,l3)w′2＝min(|d1‑d3+(w3‑