一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法技术
A trajectory planning method based on flow field in dynamic environment
The invention relates to a trajectory planning method based on the flow field in a dynamic environment, including the following steps: Based on the starting point, end point and obstacles in the environment, a three-dimensional flow field calculation model is set up; the forward velocity of the body is taken as the input, the coordinate and the heading angle are the state, the vehicle kinematics model is set up; the vehicle is adopted. The kinematic model is used as a rolling equation to solve the problem of the time domain optimization of the flow field. The velocity vector distribution of the flow field is used as the guide information of the trajectory planning, and the planning trajectory is obtained. Compared with the existing technology, the invention can ensure that the generated trajectory meets the constraints of the vehicle by designing a rolling time domain optimization problem and adding the vehicle model and constraint into the application of the convective field. This patent is not sensitive to tasks, and can be applied to multi task trajectory planning, and can even be applied to other non complete systems with strong universality.
【技术实现步骤摘要】
一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法
本专利技术涉及一种无人车轨迹规划方法，尤其是涉及一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法。
技术介绍
无人驾驶汽车是一种智能汽车，可以实现在无人驾驶的条件下自动行驶。无人驾驶汽车一般是利用激光雷达、视觉传感器、毫米波雷达等车载传感器感知车辆周围环境，根据环境感知获得的环境信息，决策所执行的行为。依据行为生成所需的参考轨迹，并依此控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。无人驾驶汽车从根本上改变了传统的“人—车—路”闭环控制方式，将不可控的驾驶员从该闭环系统中请出去，从而大大提高了交通系统的效率和安全性。无人驾驶技术的实现主要包括环境感知，驾驶行为决策，运动规划，车辆控制和车辆定位等五个部分。轨迹规划技术是无人驾驶技术中十分关键的组成部分，在环境感知、行为决策和运动控制之间起着承上启下的作用。基于环境感知数据和决策系统所提供的信息，无人驾驶系统需要在含有动态障碍物的道路环境中，规划出一条安全可靠的、车辆可行驶的轨迹。随着无人驾驶技术的迅速发展，无人驾驶汽车的轨迹规划问题再次成为国内外学界和工业界关注的问题之一...
【技术保护点】
一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：根据车辆的起点、终点和环境中的障碍物，建立三维流场计算模型；以车身的前向速度为输入量，坐标和航向角为状态量，建立车辆运动学模型；采用车辆运动学模型作为滚动方程，求解流场的滚动时域优化问题，将流场速度向量分布作为轨迹规划的引导信息，得到规划轨迹，其中，优化量为车身的前向速度和横摆角速度，优化目标包括车辆运动和流场运动达到一致，约束条件包括车辆的横摆角速度值约束和加速度值约束。
【技术特征摘要】
1.一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：根据车辆的起点、终点和环境中的障碍物，建立三维流场计算模型；以车身的前向速度为输入量，坐标和航向角为状态量，建立车辆运动学模型；采用车辆运动学模型作为滚动方程，求解流场的滚动时域优化问题，将流场速度向量分布作为轨迹规划的引导信息，得到规划轨迹，其中，优化量为车身的前向速度和横摆角速度，优化目标包括车辆运动和流场运动达到一致，约束条件包括车辆的横摆角速度值约束和加速度值约束。2.根据权利要求1所述的一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法，其特征在于，根据车辆运动学模型和车身几何量，计算得到车身上任意点速度与车后轴中心点速度之间的关系，根据流场的速度分布和车身的速度分布之间的差异，描述车辆运动和流场运动的差异量，通过最小化差异量，使车辆运动和流场运动达到一致。3.根据权利要求2所述的一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法，其特征在于，采用加权最小二乘法求解优化目标，表征车辆运动与流场运动一致性的方程为：其中，V为车身的前向速度，ω为横摆角速度，xi、yi为车身上的第i个点相对车后轴中心点的横、纵坐标，ui、vi为流场速度向量的横、纵分量。4.根据权利要求3所述的一种动态环境下的基于流场的轨迹规划方法，其特征在于，在求解优化问题...
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