[发明专利]一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法

说明书

本发明公开了一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法，先通过传感器检测本车在当前行驶的车道前方是否有车辆，再计算其碰撞时间，根据碰撞时间判断换道条件，然后在满足换道条件下检测超车车道的车辆状态，并建立局部栅格地图并规划轨迹，最后对规划的所有轨迹进行评价并选择最优轨迹，具体一定的推广性，满足当前无人车驾驶领域发展的需要。

技术领域

本发明属于智能车技术领域，更为具体地讲，涉及一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法。

背景技术

无人驾驶技术是人工智能发展的重要领域，也是智能交通，智慧城市未来的重要组成部分，其顶层智能算法可分为环境感知、世界认知、规划决策。其中规划决策是实现无人驾驶车辆行驶的直接环节，也是该领域需要攻克的重难点技术。

在封闭的路段，实现无人驾驶已不再有技术难点，如何让无人车安全行驶在有行人和车辆的环境或公路上成为了需要攻克的关键技术，此时规划决策模块需要充分考虑和理解车辆与周围环境的关系，交互和遵守交通规则。

在目前成熟的规划技术中，适用于无人驾驶车辆的主要有以下几种算法：快速搜索随机树(RRT)、基于启发式搜索的高维状态空间法、混合A*算法等等。这些算法能让无人车在封闭的路段中规划出可跟踪行驶的路径，同时也可以结合一些其他方法，例如障碍物轨迹预测等在一定程度上躲避障碍物。汽车在结构化道路上行驶，其互动对象主要是周围来往的车辆，最常见的驾驶行为如车道保持，跟车，减速避让，加速超车，左右换道，紧急刹车等等，从车道级进行划分，可分为保持车道和换道，如何完成无人车拟人化的规划决策，还需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法，根据其他车辆行驶的结构化道路环境，规划出最优局部路径。

为实现上述发明目的，本发明一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、计算碰撞时间

(1.1)、通过传感器检测本车在当前行驶的车道前方是否有车辆，如果没有，则保持原道原速行驶；如果有车辆，则检测出前方车辆的速度与位置；

(1.2)、根据前方车辆的速度与位置，判断前方车辆的速度是否小于本车车速且两车相对距离在安全范围外，如果是，则计算出碰撞时间TTC；

TTC＝d/(v₁-v₂) (1)

其中，d为两车相对距离，v₁为本车车速，v₂为前方车辆车速；

(2)、换道条件判断

将TTC与预设的阈值比较，如果TTC小于或等于阈值，则进入步骤(3)，如果TTC大于阈值，则动态调整本车车速，并返回步骤(1)；

(3)、超车车道的车辆状态检测

(3.1)、检测出超车车道没有车辆行驶，则可直接换道，并进入步骤(4)；

(3.2)、检测出超车车道有车辆行驶，则进行换道条件预判；

(3.2.1)、计算侧向碰撞时间

设本车的当前位置为A，纵向速度为v₁，与待换车道最近的车辆的位置为B，两车的相对距离为d，两辆车分别行驶于车道的中心，车道的宽度为L，两辆车的宽度都为w，忽略车长，本车在换道时的侧向加速度恒定为a₁，本车从t＝0时刻开始以侧向加速度a₁行驶，纵向速度v₁保持不变，当车辆到达两车道交界点时，侧向速度开始以-a₁减速度减速，直至行驶到目标车道，此时的纵向速度为0；