[发明专利]一种基于微分平坦的智能车避障控制方法

说明书

本发明公开了一种基于微分平坦的自主驾驶车辆避障控制方法，包括以下步骤：判断自主车辆采取何种驾驶子操作；建立简化车辆系统模型；找到平坦输出，并用其及其有限阶导数表示系统状态和控制输入；对平坦输出进行参数化；进行基于微分平坦的自主驾驶车辆避障控制器设计并完成控制；本方法通过判断纵向距离与安全距离的关系来决策采取何种驾驶操作，采用微分平坦原理，使车辆在保持车辆行驶稳定性的前提下，在较短时间内避开障碍物；本方法使得智能车可以更实时的去应对周围道路，交通和环境条件以及驾驶场景，保持车辆行驶的稳定性，并满足高速公路行车对最低车速的限制要求；采用微分平坦控制，降低了规划空间的维度，提高了控制速度。

技术领域

本发明属于智能汽车控制方法领域，涉及一种基于微分平坦的智能车避障控制方法。

背景技术

随着车载网络和汽车电子的迅速发展，集成了通信技术、信息技术、控制技术的智能交通系统应运而生。智能驾驶作为智能交通系统的一项重要研究内容，成为了汽车工业的一个发展和进步的方向。车辆运行的环境瞬息万变，不免会遇到障碍物或行人，采取有效的方法控制自主车辆躲避障碍物，逐步提高主动安全性能，也更符合汽车工业的渐进式发展进程。利用基于模型预测控制的避障控制方法，系统控制效率很低、响应速度较慢，本发明提出的基于微分平坦的避障控制方法有效克服了这一问题，降低了规划空间的维度，提高了控制速度。

发明内容

本发明提供一种智能车避障控制方法，采用微分平坦控制，自动实现自主避障的驾驶策略。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于微分平坦的智能车避障控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、操作规划：判断自主车辆采取何种驾驶子操作

在处理避障问题的思想上，提出了操作规划的思路，即自主车辆的任何驾驶过程都可以分解为一系列基本驾驶子操作的组合，驾驶子操作包括巡航和换道；

自主车辆与前方障碍车辆的纵向距离：

d＝|x_obs-x_x| (1)

基于车辆制动过程运动学分析的避障安全距离模型：

其中，d为自主车辆与前方障碍车辆的纵向距离；x_obs为前方障碍车辆的纵向距离；x_x为自主车辆的纵向距离；D_s为避障安全距离；v_x为自主车辆的纵向速度，v₂为障碍车辆的纵向速度，a_x为自主车辆的制动减速度，a₂为障碍车辆的制动减速度；d₀为自主车辆和障碍车辆均处于静止状态时两车辆之间应保持的最小安全距离，d₀取0.5m；t_x为自主车辆制动系统协调时间，t_x取0～2s；t_hum为驾驶员的制动反应时间，t_hum取0.3～2.0s；车辆位置x_obs、x_h，速度v_x、v₂以及加速度a_x、a₂由自主车辆中的传感器测量得到；

为保证足够的安全，简化安全距离模型，本方法假设一种极限工况，即假设前方障碍车辆静止，忽略驾驶员的制动反应时间，即v₂＝0，t_hum＝0，安全距离模型简化为：

根据纵向距离与安全距离的大小来决策采取何种驾驶子操作：