一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法技术

本发明专利技术涉及无人车技术领域，尤其是一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，其步骤为：(1)首先用激光雷达扫描无人车前方的行驶环境；(2)若前方有动态车辆，则车速传感器、加速度传感器和位移传感器开始工作；(3)追踪测量前方动态车辆的任意时刻的速度Vi＝{Vi1,Vi2,Vi3,...,Vin}；(4)位移传感器追踪前方动态车辆任意时刻的位置Xi＝{Xi1,Xi2,Xi3,...,Xin}；(5)根据标准粒子群算法推算出下一秒的速度，本发明专利技术能够防止在避让的过程中发生碰撞。

A Method of Avoiding Dynamic Vehicles by Unmanned Vehicles Based on Standard Particle Swarm Optimization

【技术实现步骤摘要】
一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法
本专利技术涉及无人车
，具体领域为一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法。
技术介绍
随着汽车保有量的增加，交通拥挤和交通事故发生率不断升高，作为解决此问题的重要手段，无人驾驶汽车的研究日益迫切。无人驾驶汽车在复杂交通环境中行驶时会不可避免的与其他交通参与者产生交互，在交互过程中必须避开所有潜在的碰撞以保证行驶安全。而当下无人车规避障碍物都是跟踪模拟障碍物的运动轨迹，但现在的基于单一轮廓特征的方法在动态障碍物检测跟踪过程中的准确率和速度较低，无法满足动态障碍物避撞安全性的要求，基于轮廓特征和运动状态的动态障碍物识别算法的准确率较低且识别范围较小，无法满足无人车驾驶汽车避撞的合理性要求，动态车辆行驶轨迹由很多因素决定，现有的基于动态车辆实时的运动轨迹检测方法误差较大，不满足无人驾驶汽车避撞准确性要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，以解决现有技术中……的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，其步骤为：(1)首先用激光雷达扫描无人车前方的行驶环境；(2)若前方有动态车辆，则车速传感器、加速度传感器和位移传感器开始工作；(3)追踪测量前方动态车辆的任意时刻的速度Vi＝{Vi1,Vi2,Vi3,,Vin}；(4)位移传感器追踪前方动态车辆任意时刻的位置Xi＝{Xi1,Xi2,Xi3,,Xin}；(5)根据标准粒子群算法推算出下一秒的速度，即Vi(t+1)＝wVi(t)+a1r1(Pi(t)-Xi(t))+a2r1(Pg(t)-Xi(t))，其中，Vi表示前方动态车辆的当前速度，Pi为当前时刻动态车辆与无人车之间距离，Pg为从开始追踪到当前为止动态车辆与无人车之间距离的极大值，a1和a2表示加速系数，其作用是调节Pi和Pg的相对重要性，r1和r2为区间[0，1]上均匀分布的随机变量，t代表迭代次数，w为惯性系数，通过调整w取值来平衡算法全局搜索与局部搜索之间的矛盾，(6)当w取较大值时，算法通过全局搜索能力，即适合追踪较大距离的动态车辆；当w取较小值时，算法通过局部搜索能力，即适合追踪较小距离的动态车辆。优选的，根据标准粒子群算法算出的速度Vi(t+1)，与无人车的自身速度作比较，若Vi(t+1)大于无人车车速，则无人车无需避让；若Vi(t+1)小于无人车车速，则无人车需进行避让。优选的，无人车规避障碍物方法为：根据激光雷达探测到的信息进行规避，激光雷达仅扫描前方动态车辆，根据激光雷达扫描特性，将扫描区域分为扫描边界上和扫描区域内。优选的，前方动态车辆与无人车之间的距离，该距离是根据雷达反射的激光点来确定的，激光点的选择是根据以下原则进行选择：左侧扫描边界：右边沿前端点；右侧扫描边界：左边沿前端点；扫描区域内：后边沿线中心/左后拐点/右后拐点。优选的，激光测距过程中，若返回的激光距离小于20米，则将雷达扫描到的动态车辆投影到二维平面。。优选的，在动态车辆的左右两边各拓宽1米，后方拓宽10米，被拓宽的区域视为危险区域。优选的，若无人车进入危险区域，则进行减速，直至与前方动态车辆的距离拉开至20米；若需超车或变道则要避开障碍物的危险区域，若动态车辆危险区旁边的距离不够无人车行驶，则放弃变道或超车的行为。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：保证无人车与动态车辆之间始终保持着安全距离，从而避免了碰撞；在无人车车顶上安装三维激光雷达、车速传感器、加速度传感器和位移传感器，激光雷达对无人车前方的环境进行扫描，用来探测前方是否出现动态车辆，车速传感器用于跟踪测量前车的速度，位移传感器用来测量动态车辆的位置。若激光雷达探测到前方有动态车辆，车速传感器开始追踪动态车辆的速度，然后根据标准粒子群算法预测一段时间后的车速，并与自身车辆的速度进行比较，若前车的预测速度比自身速度大，则不进行避让；若前车的预测速度比自身小，则换道避让，换道避让时会考虑是否在换道过程中会与前方动态车辆发生碰撞，因此会根据激光雷达返回的激光射线，在动态车辆周围划出危险区域，防止在避让的过程中发生碰撞。本设计的核心就是让无人车与动态车辆之间始终保持着安全距离。附图说明图1为本专利技术的无人车避障流程图；图2为本专利技术的无人车传感器安装结构图；图3为本专利技术的动态车辆危险区域示意图；图4为本专利技术的雷达扫描行驶环境图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至4，本专利技术提供一种技术方案：一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，其步骤为：(1)首先用激光雷达扫描无人车前方的行驶环境；(2)若前方有动态车辆，则车速传感器、加速度传感器和位移传感器开始工作；(3)追踪测量前方动态车辆的任意时刻的速度Vi＝{Vi1,Vi2,Vi3,,Vin}；(4)位移传感器追踪前方动态车辆任意时刻的位置Xi＝{Xi1,Xi2,Xi3,,Xin}；(5)根据标准粒子群算法推算出下一秒的速度，即Vi(t+1)＝wVi(t)+a1r1(Pi(t)-Xi(t))+a2r1(Pg(t)-Xi(t))，其中，Vi表示前方动态车辆的当前速度，Pi为当前时刻动态车辆与无人车之间距离，Pg为从开始追踪到当前为止动态车辆与无人车之间距离的极大值，a1和a2表示加速系数，其作用是调节Pi和Pg的相对重要性，r1和r2为区间[0，1]上均匀分布的随机变量，t代表迭代次数，w为惯性系数，通过调整w取值来平衡算法全局搜索与局部搜索之间的矛盾，(6)当w取较大值时，算法通过全局搜索能力，即适合追踪较大距离的动态车辆；当w取较小值时，算法通过局部搜索能力，即适合追踪较小距离的动态车辆。根据标准粒子群算法算出的速度Vi(t+1)，与无人车的自身速度作比较，若Vi(t+1)大于无人车车速，则无人车无需避让；若Vi(t+1)小于无人车车速，则无人车需进行避让。无人车规避障碍物方法为：根据激光雷达探测到的信息进行规避，激光雷达仅扫描前方动态车辆，根据激光雷达扫描特性，将扫描区域分为扫描边界上和扫描区域内。前方动态车辆与无人车之间的距离，该距离是根据雷达反射的激光点来确定的，激光点的选择是根据以下原则进行选择：左侧扫描边界：右边沿前端点；右侧扫描边界：左边沿前端点；扫描区域内：后边沿线中心/左后拐点/右后拐点。激光测距过程中，若返回的激光距离小于20米，则将雷达扫描到的动态车辆投影到二维平面。在动态车辆的左右两边各拓宽1米，后方拓宽10米，被拓宽的区域视为危险区域。若无人车进入危险区域，则进行减速，直至与前方动态车辆的距离拉开至20米；若需超车或变道则要避开障碍物的危险区域，若动态车辆危险区旁边的距离不够无人车行驶，则放弃变道或超车的行为。通过本技术方案，如图2，在无人车车顶上安装三维激光雷达、车速传感器、加速度传感器和位移传感器，激光雷达对无人车前方的环境进行扫描，用来探测前方是否出现动态车辆，车速传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，其特征在于：其步骤为：(1)首先用激光雷达扫描无人车前方的行驶环境；(2)若前方有动态车辆，则车速传感器、加速度传感器和位移传感器开始工作；(3)追踪测量前方动态车辆的任意时刻的速度Vi＝{Vi1,Vi2,Vi3,,Vin}；(4)位移传感器追踪前方动态车辆任意时刻的位置Xi＝{Xi1,Xi2,Xi3,,Xin}；(5)根据标准粒子群算法推算出下一秒的速度，即

【技术特征摘要】
1.一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，其特征在于：其步骤为：(1)首先用激光雷达扫描无人车前方的行驶环境；(2)若前方有动态车辆，则车速传感器、加速度传感器和位移传感器开始工作；(3)追踪测量前方动态车辆的任意时刻的速度Vi＝{Vi1,Vi2,Vi3,,Vin}；(4)位移传感器追踪前方动态车辆任意时刻的位置Xi＝{Xi1,Xi2,Xi3,,Xin}；(5)根据标准粒子群算法推算出下一秒的速度，即其中，Vi表示前方动态车辆的当前速度，Pi为当前时刻动态车辆与无人车之间距离，Pg为从开始追踪到当前为止动态车辆与无人车之间距离的极大值，a1和a2表示加速系数，其作用是调节Pi和Pg的相对重要性，r1和r2为区间[0，1]上均匀分布的随机变量，t代表迭代次数，w为惯性系数，通过调整w取值来平衡算法全局搜索与局部搜索之间的矛盾，(6)当w取较大值时，算法通过全局搜索能力，即适合追踪较大距离的动态车辆；当w取较小值时，算法通过局部搜索能力，即适合追踪较小距离的动态车辆。2.根据权利要求1所述的一种基于标准粒子群算法的无人车规避动态车辆的方法，其特征在于：根据标准粒子群算法算出的速度Vi(t+1)，与无人车的自身速度作比较，若Vi(t+1)大于无人车车速，则无人车无需避让；若Vi(t+1)小于无人车车速，则无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛婷，贝绍轶，李波，毛坤鹏，谭琛凯，王文豪，丁月，杭玉迪，陈雪俊，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32