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专利号: 2019106037394
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变曲率弯道的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、计算直道换道轨迹曲线;

步骤二、计算弯道换道轨迹曲线:式中, 表示弯道换道轨迹中相对应的横坐标,(xn,yn)为虚拟直道换道轨迹上的任一点,该点与原点的连线与x轴的夹角为α,θi为规划步长起点的航向角,xf,yf分别表示换道轨迹终点纵向坐标和横向坐标,η表示弯道换道轨迹上任意一点与坐标系原点的连线与x轴之间的夹角;

步骤三、采用防侧翻算法和避撞算法计算轨迹安全性约束;

步骤四、确定满足步骤三所述的轨迹安全性约束的最优轨迹;

步骤五、输出最终换道轨迹。

2.根据权利要求1所述一种变曲率弯道的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:步骤三所述计算轨迹安全性约束的方法为:(1)采用防侧翻算法计算不发生侧翻轨迹簇的左边界:

1)当 时,按如下公式计算防侧翻轨迹簇的左边界

2)当 时,按如下公式计算防侧翻轨迹簇的左边界式中,Q=1/xf, 为车辆侧翻对应的临界侧向加速度,un(t)为车辆SV在t时刻的总速度;

(2)采用避撞算法计算轨迹终点安全区间:

1)按如下公式计算车辆SV至少应与车辆PV保持的纵向上安全距离Sps:式中, 为车辆SV在t‑τ时刻的纵向速度, 表示车辆PV在t‑τ时刻的切向速度,bn为车辆SV的制动最大减速度,bn‑1为车辆PV的制动最大减速度;

2)按如下公式计算在直道情况下车辆LV至少应与车辆SV保持的安全距离sls:式中, 表示t‑τ时刻车辆LV的切向速度,bn+1为车辆LV的制动最大减速度,

3)按如下公式计算车辆SV应与车辆PV保持的弯道安全距离Sp:式中,f(x)是目标车道中心线的曲线函数;

4)按如下公式计算车辆LV应与车辆SV保持的弯道安全距离Sl:

5)按如下公式计算弯道换道轨迹终点:其中, 表示车辆LV在换道完成时的纵向位置, 表示PV车在换道完成时的纵向位置,ta表示车辆SV从t‑τ时刻以un行驶至换道终点所需要的时间;

6)得到避撞轨迹终点的安全区间为 其中ln表示SV的车身长度,ln‑1表示PV的车身长度。

3.根据权利要求2所述的一种变曲率弯道的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:步骤四所述确定满足轨迹安全性约束的最优轨迹的方法为:(1)根据上一时间步长的车辆速度 和标定得到的ω,计算出与之对应的侧翻极限轨迹纵向坐标 最优轨迹终点的纵向位置 以及避撞轨迹终点安全区间;

(2)判断侧翻极限轨迹纵向坐标 与安全区间的关系:

1)当 位于安全区间的左侧时,安全区间保持不变,进一步判断 与安全区间的位置关系:

a)若 大于安全区间的上界,则先减速,保持当前舒适性权重参数,使最优轨迹向安全区间方向靠拢,直至最优轨迹成为安全区间上界轨迹,当减速无法达到目标时,则减小舒适性权重参数,再调整速度以移动最优轨迹至安全区间上界;

b)若 小于安全区间下界,则先加速,保持当前舒适性权重参数,使最优轨迹向安全区间方向靠拢,直至最优轨迹成为安全区间下界轨迹,当加速无法达到目标时,则增大舒适性权重参数,再调整速度以移动最优轨迹至安全区间下界;

c)若 在安全区间内,保持速度和舒适性权重参数不变;

2)当 位于安全区间内时,则将安全区间改换为 然后判断与安全区间的位置关系:

a)若 大于安全区间上界,则先减速,保持当前舒适性权重参数,使最优轨迹向安全区间方向靠拢,直至最优轨迹成为安全区间上界轨迹,当减速无法达到目标时,则先减小舒适性权重参数,然后再调整速度以移动最优轨迹至安全区间上界;

b)若 在安全区间中,保持速度和舒适性权重参数不变;

3)当 位于安全区间右侧时,则先减速,保持当前舒适性权重参数,使最优轨迹向安全区间方向靠拢,直至最优轨迹成为安全区间上界轨迹,当减速无法达到目标时则先减小舒适性权重参数,再调整速度以移动最优轨迹至安全区间上界。

4.根据权利要求3所述的一种变曲率弯道的动态自动驾驶换道轨迹规划方法,其特征在于:步骤五所述输出最终换道轨迹的方法为:(1)按如下公式计算换道起点的位置:式中, 表示SV在第m点产生换道意图时的位置, 表示SV在第1点产生换道意图时的位置, 表示SV在点k处产生换道意图时的速度;

(2)按如下公式计算单个步长的换道轨迹曲线的长度L:式中, 是每个步长结束时的车辆速度;

(3)按如下公式计算航向角的正切值:其中θe是当前步长结束后下一步长新的航线角。