一种智能车辆避障换道轨迹规划方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114194215A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111661902.6(22)申请日2021.12.30(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人耿国庆成光帅许辉卞国胜杨梁章国栋江乐生苏春江浩斌李春施桂强王秋炅张晨晨花逸峰(51)Int.Cl.B60W60/00(2020.01)B60W30/095(2012.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种智能车辆避障换道轨迹规划方法及系统(57)摘要本发明公开了一种智能车辆避障换道轨迹规划方法及系统，根据道路环境、障碍物信息以及当前车速，基于操稳性极限起始回正点以及多项式曲线生成可行轨迹簇，对可行轨迹簇中的换道轨迹进行预碰撞检测，筛选并剔除出不满足预碰撞检测条件的轨迹得到无碰撞轨迹簇；在无碰撞轨迹簇的基础上建立关于舒适性、避障效率、侧滑这三个评价指标的代价函数；并采用模糊推理来确定三个评价指标的权重，通过求解多目标优化问题，搜索出最优的避障换道回正点，即规划出最终的避障换道轨迹。同时本申请还提出了一种智能车辆避障换道轨迹规划系统，可以在兼顾安全性、实时性以及曲率连续的同时，使得轨迹的性能指标如舒适性、避障效率等最大化，有效改善乘员的乘坐体验。CN114194215ACN114194215A权利要求书1/3页1.一种智能车辆避障换道轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，采用多项式曲线求得广义换道轨迹，由广义换道轨迹得到参考侧向加速度关于时间的表达式，对参考侧向加速度求极值得到参考轨迹下最大侧向加速度ay_rmax，由当前路面状况结合侧向加速度相关标准定义阈值：|ay_rmax|≤aymax＝fμg，其中系数f<1其中，aymax为最大侧向加速度，系数f<1，μ为路面附着系数；g为重力加速度；根据最大侧向加速度阈值计算换道起始回正点；由换道起始回正点在横向上进行等距离迭代，采样得到N‑1个换道回正点，带入到多项式曲线广义轨迹公式中得到可行轨迹簇；S2，对可行轨迹簇中的N条换道轨迹进行预碰撞检测，筛选并剔除出不满足预碰撞检测条件的轨迹即可能发生碰撞的轨迹，得到无碰撞轨迹簇；S3，在无碰撞轨迹簇的基础上建立关于舒适性指标、避障效率指标、侧滑指标这三个评价指标的代价函数；并采用模糊推理来确定舒适性指标、避障效率指标、侧滑指标这三个评价指标的权重，最后通过求解多目标优化问题，搜索出最优的避障换道回正点XT_R，即规划出最终的避障换道轨迹。2.根据权利要求1所述的一种智能车辆避障换道轨迹规划方法，其特征在于，所述S3中所建立的代价函数表示为：式中，wC、wE、wS分别为舒适性指标、避障效率指标、侧滑指标的权重值；JC为舒适性指标，JE为避障效率指标，JS为侧滑性指标。3.根据权利要求2所述的一种智能车辆避障换道轨迹规划方法，其特征在于，采用模糊推理来确定舒适性指标、避障效率指标、侧滑指标这三个评价指标的权重的方法为：首先，采用预碰撞时间TTC倒数来表征危险程度，采用路面附着系数μ表征当前路面状‑1况；将预碰撞时间倒数TTC、路面附着系数μ作为输入，wC、wE、wS作为输出；设计如下模糊规则：‑1规则1)ifTTCisBandμisB，then(wCisB)(wEisS)(wSisS)‑1规则2)ifTTCisBandμisS，then(wCisS)(wEisS)(wSisB)‑1规则3)ifTTCisMandμisB，then(wCisM)(wEisM)(wSisS)‑1规则4)ifTTCisMandμisS，then(wCisS)(wEisM)(wSisM)‑1规则5)ifTTCisSandμisB，then(wCisS)(wEisB)(wSisS)‑1规则6)ifTTCisSandμisS，then(wCisS)(wEisM)(wSisM)其中，S为小，M为中，B为大。4.根据权利要求1、2或3所述的一种智能车辆避障换道轨迹规划方法，其特征在于，舒适性指标、避障效率指标、侧滑指标分别表示如下：JE＝T2CN114194215A权利要求书2/3页式中：jy_r为期望侧向跃度；ay_r为期望侧向加速度；T为全程所需要的时间。5.根据权利要求4所述的一种智能车辆避障换道轨迹规划方法，其特征在于，所述S2中的预碰撞检测流程为：1)当自车右前角点与前方障碍车辆尾部的横坐标相等时，即X(A1)＝X(B)时，开始发生碰撞，此时刻记为t1；式中，为t时刻的航向角，可由轨迹公式计算得到；xf(t1)、Bf分别为前方障碍车辆的质心位置及该质心到前方障碍车辆车尾的距离，可由感知信息获取得到；Aego、Wego分别为自车质心到自车车头的距离以