[发明专利]一种无人驾驶车辆的自动超车方法

说明书

本发明针对部署了多辆无人驾驶车辆的场景，解决了以不同速度运行的无人驾驶车辆沿同一线路向同一方向行驶过程中，后车如何对前车实现自动安全超车的问题。本发明给出一种以碰撞概率作为参考值的自动超车控制算法，通过动态计算参与超车的两车之间的碰撞概率，采用在线优化的方法确定超车车辆的控制输入量，实现自动超车。本方法既可保证无人驾驶车辆自动超车的安全性，又可减少超车时间。

技术领域

本发明属于自动驾驶、无人驾驶、移动机器人技术领域，尤其是多台无人驾驶车辆的行为协作技术领域。

背景技术

目前，无人驾驶技术主要涉及车辆自动控制、车辆对环境的自动感知、自主定位、车辆与基础设施的通信等技术方向。以上技术方向主要针对单台无人驾驶车辆的运行，事实上，随着无人驾驶技术的发展，越来越多的无人驾驶车辆被部署在各类场景中，车辆之间的交互和协作必不可少，其中无人驾驶车辆的自动超车便是一类典型的协作问题。当前后两台无人驾驶车的行驶速度不同，且后车平均速度大于前车时，为保证运输系统的运行效率和安全，后车有必要超越前车。然而，如何保证超车过程中两车的安全，并且尽量减少超车的时间，是自动超车过程中必须解决的问题。

发明内容

本发明针对部署了多辆无人驾驶车辆的场景，解决了以不同速度运行的无人驾驶车辆沿同一线路向同一方向行驶过程中，后车如何对前车实现自动安全超车的问题。本发明给出一种以碰撞概率作为参考值的自动超车控制算法，通过动态计算参与超车的两车之间的碰撞概率，采用在线优化的方法确定超车车辆的控制输入量，实现自动超车。本方法既可保证无人驾驶车辆自动超车的安全性，又可减少超车时间。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种无人驾驶车辆的自动超车方法，在分别与超车车辆及被超车辆的车体固连的坐标系X₁O₁Y₁和X₂O₂Y₂中，设两车的位置误差的协方差分别为：

其中，σ_1x为被超车辆的纵向位置偏差的标准差，σ_1y为被超车辆的横向位置偏差的标准差，σ_2x为超车车辆的纵向位置偏差的标准差，σ_2y为超车车辆的横向位置偏差的标准差；

θ_r为超车车辆与被超车辆之间的相对方位角，通过坐标变换，将被超车辆的位置误差协方差矩阵转换为：

C′₁＝RC₁R^T (3)

其中，

两车的相对位置误差协方差矩阵为：

C_r＝C′₁+C₂ (5)

设某时刻t，超车车辆和被超车辆间的相对位置为X＝{s_x，s_y}^T，该时刻的碰撞概率密度函数为：

其中，μ＝[0，0]^T；

相应的碰撞概率为：

P(t)＝∫∫_Gf(s_x，s_y)dxdy (7)

其中，G为冲突区域；

超车过程中，两车的碰撞概率应保持一个安全值，设为P_cs，该值介于0和警戒冲突概率之间；