一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法技术

本发明专利技术公开了一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，根据电动汽车周围环境计算电动汽车的实时避障速度和路径，实时控制电动汽车的行驶，从而实现电动汽车的自主避障，包括计算汽车i相对于附近其他汽车的总排斥速度、汽车i相对于附近其他汽车的总速度校准项和汽车i相对于附近障碍物的速度校准项，根据汽车i当前设定速度、总排斥速度、总速度校准项、速度校准项和速度校准项计算出汽车i的最终速度，当汽车i的最终速度数量值大于速度极大值时，使汽车i保持最终速度的行驶方向，避障行驶速度的数量值为速度极大值，当汽车i的最终速度数量值小于或等于速度极大值时，使汽车i按照最终速度行驶，即能实现电动汽车i的自主避障。

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法
本专利技术属于人工智能
，涉及一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法。
技术介绍
人工智能技术加快了时代的发展，并且某些领域里可以代替人类来完成相关工作，具有一定的经济和社会价值。自动驾驶技术即是其中一种典型的应用方向。在某些场合，如疲劳驾驶或车速过快时，会导致人的反应能力的下降，从而导致车祸的不断发生，因此能提高安全性的自动驾驶电动汽车技术受到越来越多的关注。避障功能是自动驾驶技术中一项重要的功能。在遇到障碍时,自动驾驶系统可根据感知获得的障碍物信息与车辆位置,选择最优的避障方法和路线,灵活控制车辆的速度和转向,实现平稳和安全的行驶。汽车避障技术主要是利用先进的传感技术来増强汽车对行驶环境的感知能力，将感知系统获取的车速、位置等实时信息反馈给系统,同时根据路况与车流的综合信息判断和分析潜在的安全隐患。并在紧急情况下自动采取报警提示、刹车或转向等措施协助和控制汽车主动避开障碍，保证车辆安全、高效和稳定地行驶。国外一些知名的汽车公司已经成功将智能避障系统应用在实际汽车上。丰田汽车的预碰撞安全(PCS)系统采用摄像头和激光雷达探测前方障碍物,系统会对可能存在的追尾碰撞发出警报。驾驶员意识到危险并踩下刹车后,系统将启动先进的制动辅助系统缩短刹车制动的执行时间,从而显著地降低发生追尾事故的概率，但此系统只能提醒驾驶员，并不能直接采取制动措施，仍需驾驶员自行发出指令，可靠性差。奥迪公司已经成功开发出车道变换辅助系统,可用于协助驾驶员更安全地进行换道行驶。该系统借助安装在后保险杠中的雷达传感器帮助驾驶员更好地观察盲区的交通状况。如果有汽车从后方迅速靠近或在盲区内有汽车时,后视镜的LED信号化会保持常亮以提醒驾驶员注意换道的危险。然而辅助系统并没有主动避障功能，和丰田汽车的预警系统基本相似，不能有效的解决自主避障问题。福特公司最新开发的自动避障技术可通过传感器检测周围环境，根据决策机制控制车辆刹车或转向进行避障。当传感器检测到与障碍靠近的过程中司机没有做出反应,系统会通过自动刹车或者直接转向进行避障。这套系统虽然有效地解决了自主避障问题，但如果有多辆汽车、多个墙壁等多障碍物情况，系统此时就不能及时做出反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，解决了现有汽车自动避障方法不能在多障碍物情况下及时做出避障反应的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，根据电动汽车周围环境计算电动汽车的实时避障速度和路径，实时控制电动汽车的行驶，从而实现电动汽车的自主避障，具体包括以下步骤：步骤1，计算汽车i相对于附近其他汽车的总排斥速度步骤2，计算汽车i相对于附近其他汽车的总速度校准项步骤3，计算汽车i相对于车道外部墙壁的速度校准项和相对于车道内部障碍物的速度校准项步骤4，根据汽车i当前设定速度、总排斥速度总速度校准项墙壁作用项和障碍物作用项计算出汽车i的最终速度步骤5，当汽车i的最终速度对应的数量值大于速度极大值vmax时，使汽车i保持最终速度的行驶方向，避障行驶速度的数量值为速度极大值vmax；当汽车i的最终速度对应的数量值小于或等于速度极大值vmax时，使汽车i按照最终速度行驶，即能实现电动汽车i的自主避障。本专利技术的技术特征还在于，步骤1的具体过程如下：步骤1.1，计算汽车i相对于附近其他汽车j的排斥速度式中，prep代表排斥线性系数，代表汽车i的位置矢量，代表汽车j的位置矢量，代表汽车i和汽车j之间的距离值，代表汽车i与附近其他汽车的最小安全距离；步骤1.2，计算汽车i相对于附近所有其他汽车的总排斥速度步骤2的具体过程如下：步骤2.1，计算汽车i相对于附近其他汽车j的速度校准项其中，Cfrict代表速度校准的误差减小系数，vfrict代表速度差定值，代表汽车i和其预期停止点之间的距离，africt代表汽车i的制动曲线加速度参数，pfrict代表汽车i速度的制动线性增益，代表汽车i的预定速度，代表汽车j的预定速度，vij代表汽车i与汽车j的预定速度差幅值；代表汽车i相对于汽车j的平滑速度衰减值，可由平滑速度衰减函数D计算得到，平滑速度衰减函数D如下：式中，r代表电动汽车和其预期停止点之间的距离，a代表汽车的加速度，p代表汽车速度的线性增益；步骤2.2，计算汽车i相对于附近所有其他汽车的总速度校准项步骤3中，计算汽车i相对于车道外部墙壁s附近的速度校准项式中，代表墙壁s的速度，vis代表汽车i预定速度与墙壁s的速度差值，ris代表汽车i与墙壁s的距离值，代表停止偏移点，与相似，用于车道墙壁的校准，ashill代表墙壁制动加速度，pshill代表墙壁制动曲线增益。步骤4的具体过程如下：式中，vflock代表汽车i的自启动速度，代表汽车i相对于车道外部所有墙壁的总速度校准项，代表汽车i相对于车道内部障碍物的总速度校准项。步骤5中，汽车i的实际行驶速度为本专利技术的有益效果是，通过综合考虑电动汽车与其周围各障碍物的距离和相对速度来确定电动汽车的避障行驶速度，控制电动汽车按照避障行驶速度行驶，即实现电动汽车的自主避障，该方法可用于控制无人驾驶汽车，也可以在驾驶员过度疲劳时对电动汽车进行自行控制，能有效的避免电动汽车与其周围障碍物发生碰撞，提高了行车安全。附图说明图1是本专利技术电动汽车的自主避障方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例中短程排斥示意图；图3是本专利技术实施例中的中程速度校准示意图；图4是本专利技术实施例中远程吸引示意图；图5为单辆电动汽车在无风且无固定障碍物时的行驶轨迹图；图6是双辆电动汽车在无风且无固定障碍物时的行驶轨迹图；图7为单辆电动汽车在无风有固定障碍物时的行驶轨迹图；图8为双辆电动汽车在无风有固定障碍物时的行驶轨迹图；图9为双辆电动汽车在有风无固定障碍物时的行驶轨迹图；图10为双辆电动汽车在有风有固定障碍物时的行驶轨迹图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，参照图1，先对电动汽车周围的环境进行侦察，得到约束电动汽车行驶的外在条件因素以及电动汽车自身的约束条件，即电动汽车的物理限制，如最小转弯半径，最小行驶速度等，再结合电动汽车的优化函数，路径规划的最优算法，最终得到一条最优路径；根据动力学和运动学将所得到的最优行驶路径转换为最优输入和最优状态，然后将所得到的数据输入行驶控制器，最终得到电动汽车可行驶的实时避障速度以及路径，实时控制电动汽车以避障行驶速度行驶，从而实现电动汽车的自主避障，具体包括以下步骤：步骤1，检测电动汽车i车头中点到其他车辆车尾的最短距离r本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，其特征在于，根据电动汽车周围环境计算电动汽车的实时避障速度和路径，实时控制电动汽车的行驶，从而实现电动汽车的自主避障，具体包括以下步骤：/n步骤1，计算汽车i相对于附近其他汽车的总排斥速度

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，其特征在于，根据电动汽车周围环境计算电动汽车的实时避障速度和路径，实时控制电动汽车的行驶，从而实现电动汽车的自主避障，具体包括以下步骤：
步骤1，计算汽车i相对于附近其他汽车的总排斥速度
步骤2，计算汽车i相对于附近其他汽车的总速度校准项
步骤3，计算汽车i相对于车道外部墙壁的速度校准项和相对于车道内部障碍物的速度校准项
步骤4，根据汽车i当前设定速度、总排斥速度总速度校准项墙壁作用项和障碍物作用项计算出汽车i的最终速度
步骤5，当汽车i的最终速度对应的数量值大于速度极大值vmax时，使汽车i保持最终速度的行驶方向，避障行驶速度的数量值为速度极大值vmax；当汽车i的最终速度对应的数量值小于或等于速度极大值vmax时，使汽车i按照最终速度行驶，即实现电动汽车i的自主避障。


2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程如下：
步骤1.1，计算汽车i相对于附近其他汽车j的排斥速度



式中，prep代表排斥线性系数，代表汽车i的位置矢量，代表汽车j的位置矢量，代表汽车i和汽车j之间的距离值，代表汽车i与附近其他汽车的最小安全距离；
步骤1.2，计算汽车i相对于附近所有其他汽车的总排斥速度





3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶电动汽车的自主避障方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：
步骤2.1，计算汽车i相对于附近其他汽车j的速度校准项






其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁，魏登，李宁，彭佩佩，赵亮，
申请(专利权)人：西安理工大学，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61