基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114604249A(43)申请公布日2022.06.10(21)申请号202210307966.4(22)申请日2022.03.24(71)申请人东南大学地址210000江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人殷国栋张滨峰沈童(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467专利代理师郝雅洁(51)Int.Cl.B60W30/18(2012.01)B60W30/045(2012.01)B60W10/20(2006.01)B62D15/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法(57)摘要本发明涉及一种基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法，包括：S1、获取车辆即将转向时的起始点坐标和终止点坐标，获取转弯半径并计算理论前轮转角和理论方向盘转角；S2、基于Dubins曲线规划最短转弯路径，将最短转弯路径显示给驾驶员；S3、当驾驶员控制车辆按照最短转弯路径转向时，判断实际方向盘转角与理论方向盘转角是否存在偏差，如果存在偏差，发出指示提醒驾驶员调整方向，直到实际方向盘转角与理论方向盘转角保持一致。本发明方法避免了因为驾驶员的判断不够准确而多次制动、加速、倒车来调整车辆姿态，提高了车辆发动机的效率与转弯行驶的安全性。兼顾车辆转弯的灵活性与能源利用的经济性。CN114604249ACN114604249A权利要求书1/1页1.一种基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法，其特征在于，包括：S1、获取车辆的起始点坐标和终止点坐标，得出车辆的转弯半径并计算理论前轮转角和理论方向盘转角；S2、基于Dubins曲线规划最短转弯路径，将所述最短转弯路径显示给驾驶员；所述基于Dubins曲线规划最短转弯路径，包括：获取起始圆和终止圆的圆心坐标，所述起始圆和终止圆各有两个，其中，两个起始圆以起始点为外切点、以起始时车头方向为切线方向，并以起始时转弯半径为半径，两个终止圆以终止点为外切点、以终止时车头方向为切线方向，并以终止时转弯半径为半径；计算出各起始圆与各终止圆之间的所有切线的切点；求出由起始点至终止点之间的相邻切点之间的圆弧或直线，按照圆弧‑直线‑圆弧的路线生成轨迹；根据起始和终止时的方向，选择距离最短的轨迹即最短转弯路径；S3、当驾驶员控制车辆按照最短转弯路径转向时，判断实际方向盘转角与所述理论方向盘转角是否存在偏差，如果存在偏差，发出指示提醒驾驶员调整方向，直到实际方向盘转角与理论方向盘转角保持一致。2.根据权利要求1所述的基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法，其特征在于，所述转弯半径与理论前轮转角之间的关系通过下式计算：式中，R是车辆转弯半径，L是车辆轴距，δ是车辆前轮转角，k1、k2分别是前后轮的侧偏刚度，a、b分别是车辆质心到前、后轮轴心的距离，m是车辆质量，v是车辆质心行驶速度。3.根据权利要求1所述的基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法，其特征在于，计算出各起始圆与各终止圆之间的所有切线的切点，包括：计算起始圆与终止圆的外公切线及内公切线上的切点对，所述切点对由同一条切线上的两个切点构成，切点对的求解由以下参数确定：起始圆与终止圆的圆心坐标、起始圆与终止圆圆心之间的距离、起始圆圆心到终止圆圆心的方位角、终止圆圆心到起始圆圆心的方位角以及两组外公切线夹角的一半或两组内公切线夹角的一半。4.根据权利要求1所述的基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法，其特征在于，所述按照圆弧‑直线‑圆弧的路线生成轨迹，包括：以起始点位置、车头方向、终点位置以及前进后退信息为输入，以轨迹长度、终点车头方向以及离散序列点为输出，利用离散序列点拟合生成轨迹。5.根据权利要求1所述的基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法，其特征在于，步骤S3，还包括：如果实际方向盘转角与理论方向盘转角不存在偏差，发出指示提醒驾驶员保持当前方向盘转角，并判断当前车辆前轮转角与所述理论前轮转角是否存在偏差，如果存在偏差，发出指示提醒驾驶员微调方向盘，直到当前车辆前轮转角与理论前轮转角相同。2CN114604249A说明书1/7页基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法技术领域[0001]本发明涉及辅助驾驶技术领域，尤其是一种基于Dubins曲线的车辆转向路径规划方法。背景技术[0002]车辆经济性驾驶技术是道路交通节能减排的重要方向。车辆经济性驾驶技术以驾驶人与车辆、道路、交通流的优化与协调为核心，通过重塑驾驶员习惯、辅助驾驶员操作以及车辆自动化控制等手段，满足出行需求的同时降低行驶过程的油耗。目前，经济性辅助驾驶仍拥有着巨大的发展空间，经济性辅助驾驶通过实时反馈、提示等手段辅助驾驶员全面掌握车辆的运行状