无人车路径跟踪及避障方法.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CN110703763A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201911069856.3(22)申请日2019.11.05(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人喻厚宇董广林黄妙华(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人赵龙骧(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图2页(54)发明名称无人车路径跟踪及避障方法(57)摘要本发明涉及无人车控制领域，更具体地说，涉及无人车路径跟踪及避障方法，包括：根据无人车的行驶控制参数，确定无人车的航向速度与前轮转向角的各控制量组合；结合阿克曼转向运动学模型，针对每个控制量组合都对应生成一条预测轨迹；根据无人车上传感器反馈的障碍物信息，在各预测轨迹中，选取使无人车安全运行的预测轨迹，构成安全预测轨迹集；在安全预测轨迹集中，选取最优预测轨迹；最优预测轨迹对应的控制量组合为最优控制量组合，将最优控制量组合对应的控制指令发送至无人车；判定无人车是否到达目标点：若是，则发送停止控制指令使无人车停止；若否，则进入下一个控制周期。本发明能够实现无人车路径跟踪行驶过程中实时动态避障。CN110703763ACN110703763A权利要求书1/4页1.一种无人车路径跟踪及避障方法，其特征在于，包括：针对无人车的一个控制周期，执行如下操作：根据无人车的行驶控制参数，确定无人车的航向速度v与前轮转向角δ的各控制量组合(v,δ)；结合阿克曼转向运动学模型，针对每个控制量组合(v,δ)都对应生成一条预测轨迹；根据无人车上传感器反馈的障碍物信息，在各预测轨迹中，选取使无人车安全运行的预测轨迹，构成安全预测轨迹集；在安全预测轨迹集中，选取最优预测轨迹；最优预测轨迹对应的控制量组合(v,δ)为最优控制量组合(vbest,δbest)，将最优控制量组合(vbest,δbest)对应的控制指令发送至无人车；判定无人车是否到达目标点：若是，则发送停止控制指令使无人车停止；若否，则进入下一个控制周期。2.根据权利要求1所述的无人车路径跟踪及避障方法，其特征在于，所述行驶控制参数包括：航向速度采样数n和前轮转向角采样数m；所述行驶控制参数分为：默认行驶控制参数或优先行驶控制参数；所述根据无人车的行驶控制参数，确定无人车的航向速度v与前轮转向角δ的各控制量组合(v,δ)，之前还包括：确定当前控制周期内无人车处于的模式；所述确定当前控制周期内无人车处于的模式，具体包括：当无人车上传感器获取前方的障碍物数量大于预设阈值时，判定当前控制周期内无人车处于优先模式；所述行驶控制参数为优先行驶控制参数；当无人车上传感器获取前方的障碍物数量不超过预设阈值时，判定当前控制周期内无人车处于默认模式；所述行驶控制参数为默认行驶控制参数；所述优先行驶控制参数的航向速度采样数大于默认行驶控制参数的航向速度采样数；所述优先行驶控制参数的前轮转向角采样数大于默认行驶控制参数的前轮转向角采样数。3.根据权利要求2所述的无人车路径跟踪及避障方法，其特征在于，所述行驶控制参数还包括：最大航向速度vmax、当前航向速度vcurrent、最大航向加速度amax、最大制动减速度abrake、控制周期tcontrol、前轮转向极限角度δmax、当前前轮转向角δcurrent和最大前轮转向角速度ωmax；所述根据无人车的行驶控制参数，确定无人车的航向速度v与前轮转向角δ的各控制量组合(v,δ)，具体包括：由最大航向速度vmax、当前航向速度vcurrent、最大航向加速度amax、最大制动减速度abrake、控制周期tcontrol和航向速度采样数n，确定无人车在当前周期内采样速度向量V＝[v1,v2,v3…vn]；由控制周期tcontrol、前轮转向极限角度δmax、当前前轮转向角δcurrent、最大前轮转向角速度ωmax和前轮转向角采样数m，确定无人车在当前周期内采样转向角向量Δ＝[δ1,δ2,δ3…δm]；将采样速度向量V＝[v1,v2,v3…vn]中的元素与采样转向角向量Δ＝[δ1,δ2,δ3…δm]中的元素两两组合构成n×m个控制量组合(v,δ)。2CN110703763A权利要求书2/4页4.根据权利要求3所述的无人车路径及跟踪避障方法，其特征在于，所述由最大航向速度vmax、当前航向速度vcurrent、最大航向加速度amax、最大制动减速度abrake、控制周期tcontrol和航向速度采样数n，确定无人车在当前周期内采样速度向量V＝[v1,v2,v3…vn]，具体包括：由无人车在当前周期的最大航向速度vmax，确定无人车速度极限值区间[0,vmax]；由