[发明专利]一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法

摘要

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。

主权项

1.一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，dr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)、计算侧向碰撞事件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；用时间t的参数方程表示待换车道最近的车辆的瞬时位置为：用时间t的参数方程表示本车的瞬时位置为：当时，两车之间的距离l以时间为因变量可得：用时间t的参数方程表示两车之间的距离l为：当将本车到达碰撞点时的侧向位移位移为L‑w代入到式(5)中替代l，然后计算出时间t，即为侧向碰撞时间Tc；(3.2.2)、计算本车速度与加速度是否满足约束范围设本车换道后，本车与待换车道最近车辆间的安全距离为D1；如果本车换道后位于待换车道最近车辆的前面，设待换车道最近车辆在Tc时间段内匀速行驶；计算本车的横向加速度为a1：判断如下条件是否满足：其中，[amin,amax]表示本车加速度的限制范围，[vmin,vmax]表示本车车速在T时间段内的最小值和最大值；如果满足上述条件，则可直接换道，并进入步骤(4)；否则动态调整本车车速，并返回步骤(1)；如果本车换道后位于待换车道最近车辆的后面，设待换车道最近车辆在T时间段内匀速行驶；计算本车的横向加速度为a1：同样判断如下条件是否满足：如果满足上述条件，则可直接换道，并进入步骤(4)；否则动态调整本车车速，并返回步骤(1)；(4)、建立局部栅格地图并规划轨迹(4.1)、建立局部栅格地图以车道为边界，建立局部栅格地图，每个栅格的状态分为占有与空闲；(4.2)、规划轨迹以与前方车辆水平方向的车道中间位置作为局部目标点，在其附近左右间距相等的位置处取k个点作为局部目标点集合；根据本车的前进速度和侧向加速度，确定当前位置下，以时间t为间隔，下一时刻本车可能到达的位置集合，同时选取的位置需要满足在当前时刻下，对应栅格状态为空闲，再将这些栅格单元平滑连接，得到多条规划轨迹；(5)、评价并选择最优轨迹以路径长短、两车之间的安全距离，以及车辆在目标点的状态是否靠近车道中央作为评价标准，选出一条最优车辆轨迹。