[发明专利]一种控制虚拟力方向的智能车路径规划方法

权利要求书

1.一种控制虚拟力方向的智能车路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，获取当前路段全局环境信息，建立坐标系，定义与道路平行的方向为X轴，与道路垂直的方向为Y轴，两车道间虚线对应Y轴0坐标，智能车起点向车道虚线所作的垂线与车道虚线交点为坐标原点；所述全局环境信息包括智能车起点位置、障碍物位置以及目标点位置，所述障碍物位置包含动态障碍物车辆的位置和静态障碍物的位置；

步骤2)，根据建立的坐标系获取当前路段的道路信息，构建目标点虚拟引力势场、障碍物虚拟斥力势场以及道路边界虚拟斥力势场，其中，目标点虚拟引力势场用于引导智能车向目标点前进；障碍物虚拟斥力势场用于引导智能车在行驶过程中避开障碍物；道路边界虚拟斥力势场用于限制智能车不跨越车道边界同时也不占用双车道行驶；道路边界虚拟斥力势场所产生的虚拟斥力方向与X轴垂直；

步骤3)，根据智能车实时位置所受虚拟斥力和虚拟引力情况，执行虚拟引力和虚拟斥力的方向控制策略，直至智能车进入预定目标位置，其中，虚拟引力和虚拟斥力的方向控制策略具体如下：

步骤3.1)，目标点对智能车的虚拟引力方向，通过智能车与目标点的欧式距离Δd来控制，以半径为d₀的圆将目标点势场的作用区域划分为两个区域，当Δdd₀，将目标点对智能车的虚拟引力方向控制为沿X轴正向；当Δdd₀，则将目标点对智能车的虚拟引力方向控制为由智能车指向目标点的方向；

步骤3.2)，障碍物对智能车的虚拟斥力方向，通过障碍物的所在车道进行控制，当障碍物处于右车道，则控制障碍物对智能车的虚拟斥力方向为沿Y轴正向；当障碍物处于左车道，则控制障碍物对智能车的虚拟斥力方向为沿Y轴负向；

步骤3.3)，智能车所受虚拟引力方向和虚拟斥力方向相互垂直，虚拟斥力不存在与虚拟引力反向的分量。

2.根据权利要求1所述的控制虚拟力方向的智能车路径规划方法，其特征在于，步骤2)中所述的障碍物虚拟斥力势场

目标点虚拟引力势场为以半径为d₀的圆将目标点虚拟引力势场分为两个区域；

道路边界的虚拟斥力函数

其中，k_rep表示斥力增益系数，k_att为引力增益系数，k_edge为道路边界虚拟斥力增益系数，表示智能车与障碍物之间的欧氏距离，表示智能车与目标点之间的欧式距离，ρ₀表示安全距离，用将障碍物势场作用范围优化成椭圆，其中|X-X₀|为智能车的横坐标与障碍物横坐标差值的绝对值，|Y-Y₀|为智能车的纵坐标与障碍物纵坐标差值的绝对值，A为避免智能车与障碍物碰撞的横向安全距离，B为智能车越过障碍物的纵向安全距离，d为一侧车道标准宽度，w为汽车宽度，v为智能车行驶速度。