[发明专利]一种基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法

权利要求书

1.一种基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取主车信息和障碍物信息，并确定目标点位置；所述主车信息包括主车位置和主车速度，所述障碍物信息包括障碍物位置；

S2、建立跟随主车运动的随动直角坐标系，并在所述随动直角坐标系中，根据主车位置和目标点位置建立用于表征目标点位置对主车运动影响的目标点引力势场，根据主车位置、障碍物位置和目标点位置建立用于表征障碍物对主车运动影响的障碍物斥力势场；

S3、计算主车在目标点引力势场和障碍物斥力势场组合成的复合场中的合力；

S4、若所述合力不为0，则以主车所在位置为圆心，设定步长为半径作第一参考圆，以主车为起点，将主车沿合力方向指向第一参考圆上的点作为主车运动的下一个轨迹点p₁，根据轨迹点p₁确定主车的避障路径，控制主车按照避障路径行驶进行避障；

若所述合力为0，则以主车所在位置为圆心，设定步长为半径作第二参考圆，以障碍物为圆心，以主车与障碍物之间距离为半径作第三参考圆，将第二参考圆与第三参考圆的交点作为主车运动的下一个轨迹点p₂，根据轨迹点p₂确定主车的避障路径，控制主车按照避障路径行驶进行避障。

2.根据权利要求1所述的基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法，其特征在于，步骤S4中，当所述合力不为0时，若轨迹点p₁位于障碍物所在的膨胀范围内，则将障碍物沿指向轨迹点p₁的方向且位于第三参考圆上的点作为主车运动的下一个轨迹点p₃，根据轨迹点p₃确定主车的避障路径，控制主车按照避障路径行驶进行避障；将障碍物的尺寸按设定比例放大得到所述膨胀范围。

3.根据权利要求1所述的基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法，其特征在于，所述障碍物信息还包括障碍物速度，步骤S2中，还在随动直角坐标系中，根据障碍物速度信息建立用于表征障碍物速度对主车运动影响的障碍物速度斥力势场，并在步骤S3中计算主车在目标点引力势场、障碍物斥力势场和障碍物速度斥力势场组合成的复合场中的合力。

4.根据权利要求3所述的基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法，其特征在于，障碍物速度斥力势场U_rev(X)通过如下公式表示：

式中，k_v为正比例增益系数，v-v₀为主车与障碍物的相对速度，v为主车当前速度，v₀为障碍物当前速度，障碍物速度斥力与相对速度的方向相反，α为相对速度的方向和主车位置与障碍物位置之间连线的夹角，ρ_ob为主车与障碍物之间的距离，A为障碍物的纵向影响距离。

5.根据权利要求3所述的基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法，其特征在于，还获取道路边界信息，步骤S2中，还在随动直角坐标系中，根据道路边界信息建立用于表征道路边界对主车运动影响的道路边界斥力势场，并在步骤S3中计算主车在目标点引力势场、障碍物斥力势场、障碍物速度斥力势场和道路边界斥力势场组合成的复合场中的合力。

6.根据权利要求5所述的基于人工势场的无人车弯道避障路径规划方法，其特征在于，道路边界斥力势场U_road(X)通过如下公式表示：

式中，k_road为道路边界斥力系数，||r_i-r_l||为主车到道路边界的垂直距离，r_i为主车在随动直角坐标系中所在位置的横坐标，r_l为主车在随动直角坐标系中所在位置的纵坐标，W为主车的车体宽度，k₀为道路边界影响距离。