一种应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法，本发明专利技术能够根据道路环境感知及车辆状态信息，实时生成动态超车轨迹，并提出了基于模型预测算法的“轨迹规划+跟踪控制”双层控制体系，控制无人驾驶汽车快速且平稳地追踪规划超车轨迹，实现安全有效地超车避障。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法
本专利技术涉及自动化和车辆工程
，尤其是一种应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法。
技术介绍
随着计算机技术的发展与信息化时代的进步，现代汽车行业正在朝着智能化方向发展，无人驾驶就是汽车智能化发展方向最重要的表现形式。作为信息科学和现代控制技术高度发展的产物，无人驾驶技术在运输、消防、军事、民用等许多领域都有着广阔的应用前景，是衡量一个国家科学技术和工业能力的重要标志。车辆避障是无人驾驶技术中的一项重要功能。在遇到障碍物时，无人驾驶系统可以根据传感器获得的障碍物与车辆位置等道路交通信息，控制无人驾驶车辆的速度和转向，使用最佳的避障方法实现安全避障。据统计，每年全世界有近百万人死于道路交通事故，而其中大部分事故发生原因是因为汽车驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶造成的。如果汽车上可以应用智能避障系统，则不仅可以增强驾驶员对道路交通环境的感知，帮助驾驶员提前判断潜在的危险情况，而且可以在遇到障碍物的紧急情况下辅助或代替驾驶员采取必要的避障措施，避免与障碍物发生碰撞，从而最大程度地避免交通事故的发生，减少事故可能造成的伤亡。在无人驾驶技术蓬勃发展的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)无人驾驶汽车车载传感器对无人驾驶汽车的周围道路环境进行感知，提供周边信息；同时车载计算机提供车辆信息；(2)超车轨迹规划模块接收来自车载传感器的道路环境信息及车辆状态信息，根据动态超车轨迹规划算法实时规划出参考超车轨迹；(3)根据步骤(2)中规划出的参考超车轨迹，通过基于模型预测算法的“轨迹规划+跟踪控制”双层控制体系，实现对参考轨迹的跟踪控制，该控制系统主要由轨迹重规划模块和轨迹跟踪控制模块组成；(4)受控的无人驾驶汽车的车载计算机根据控制输入增量控制无人驾驶车辆的速度和转向，并输出车辆行驶状态量，反馈给轨迹规划模...

【技术特征摘要】
1.一种应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)无人驾驶汽车车载传感器对无人驾驶汽车的周围道路环境进行感知，提供周边信息；同时车载计算机提供车辆信息；(2)超车轨迹规划模块接收来自车载传感器的道路环境信息及车辆状态信息，根据动态超车轨迹规划算法实时规划出参考超车轨迹；(3)根据步骤(2)中规划出的参考超车轨迹，通过基于模型预测算法的“轨迹规划+跟踪控制”双层控制体系，实现对参考轨迹的跟踪控制，该控制系统主要由轨迹重规划模块和轨迹跟踪控制模块组成；(4)受控的无人驾驶汽车的车载计算机根据控制输入增量控制无人驾驶车辆的速度和转向，并输出车辆行驶状态量，反馈给轨迹规划模块与轨迹跟踪控制器，再进行下一参考点的跟踪。2.如权利要求1所述的应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法，其特征在于，步骤(1)中，周边信息包括车辆周围可行驶区域的几何描述、路面特征及路面摩擦系数、车道宽度、待超车辆的速度、距离及车身长宽信息；车辆信息包括车辆位置及车辆内部状态信息，包括纵横向速度、加速度、轮速参数。3.如权利要求1所述的应用于无人驾驶汽车的动态超车避障方法，其特征在于，步骤(2)中，超车轨迹规划模块接收来自车载传感器的道路环境信息及车辆状态信息，根据动态超车轨迹规划算法实时规划出参考超车轨迹具体为：(21)轨迹参数设定：令V表示本车的纵向速度，D表示在车道变换过程中在x方向上行驶的总距离，W表示在y方向上行驶的总距离，T为换道时间，A为本车的最大合加速度的大小，其中V通过车辆状态信息得知，并假定换道过程中本车纵向保持速度V恒定，W设定为当前车道宽度，A设定为1～2m/s2，最大不超过3～4m/s2，参数D与T通过优化模型的近似最优解公式计算得出：(22)规划参考轨迹：设x(t)为车辆运动的纵向方向，y(t)为正交于车辆运动的侧向方向，本车首先采用如下轨迹从本车道变换到相邻车道：变换到相邻车道后，在相邻车道以速度V匀速直线行驶Tp秒，式中L为本车车身长度，为车辆固有系数，L1为待超车辆长度，V1为待超车辆速度，0＜V1＜V，L1与V1通过传感器测量获得；之后返回原车道，通过坐标对称和时间转换，第二次车道变换轨迹(x...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一洲，黄永明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32