[发明专利]一种自动驾驶纵向统一规划方法及系统

说明书

本发明涉及一种自动驾驶纵向统一规划方法及系统，所述规划方法包括以下步骤：1)基于一统一的描述本车周围环境信息的环境模型，在车辆行驶过程中实时规划期望加速度；2)根据所述期望加速度和实际加速度控制车辆的纵向运动。本发明可实现基于环境约束、性能指标和驾驶行为的局部最优纵向规划。与现有技术相比，本发明具有对不同交通场景都具有较好的适用性、保证最终纵向运动的最优性等优点。

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及汽车自动驾驶系统，尤其涉及到汽车自动驾驶系统的纵向规划技术。

背景技术

车辆智能化、网联化、电动化、轻量化技术的发展被认为是缓解交通拥堵、减少交通事故、降低能源消耗和控制环境污染的有效途径，同时也是未来汽车发展的重要方向。当前，自动驾驶汽车技术已得到行业的广泛关注。诸多国内外高校、企业和研究机构正在如火如荼地开展相关工作。

通常，一个完整的自动驾驶系统包括以下几项关键技术：环境感知、运动规划、控制执行、人机共驾、通信与平台、信息安全等。其中运动规划模块负责对车辆的横向和纵向运动进行规划，以保证自动驾驶汽车的行驶安全性、乘坐舒适性和使用经济性，它是自动驾驶系统不可或缺的环节。

一个完善的自动驾驶纵向运动规划技术需要综合考虑车辆行驶安全性、乘坐舒适性、行车效率以及对于不同交通场景的适应性，因此纵向运动规划技术是自动驾驶技术研究的重要方向。目前国内外有很多针对车辆纵向运动规划的研究，包括全速自适应巡航用方法、速度轮廓生成方法、跟驰模型用方法和传统人工势场方法等，以上方案各有优点，但是仍然难以满足上述所有要求，客观上存在进一步改进的迫切需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动驾驶纵向统一规划方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动驾驶纵向统一规划方法，包括以下步骤：

1)基于一统一的描述本车周围环境信息的环境模型，在车辆行驶过程中实时规划期望加速度；

2)根据所述期望加速度和实际加速度控制车辆的纵向运动。

所述步骤1)具体为：

11)候选加速度生成：结合上一时刻的期望加速度数值，根据车辆纵向加速度和加加速度的约束，生成一系列待筛选的候选加速度；

12)车辆位置预测：基于车辆运动学模型和车辆始终沿当前航向角方向行驶的假设，针对每一候选加速度计算其在未来不同时间域内所到达的位置；

13)期望加速度求解：构建一评价函数，根据车辆位置预测结果对各候选加速度评价，以最小化评价函数的方式获得期望加速度。

第i个所述候选加速度a_t(i)满足：

a_min≤a_t(i)≤a_max

其中，表示上一时刻的期望加速度数值，Δa_x表示加速度分辨率，M_xdec和M_xacc分别表示车辆加加速度限制系数的最小值和最大值，a_min和a_max分别表示所允许的最大纵向减速度和最大纵向加速度。

所述期望加速度通过以下公式获得：

其中，表示期望加速度，a_t(i)表示第i个候选加速度，J_x表示评价函数；

所述评价函数J_x的表达式为：