一种无人驾驶汽车全工况避障控制方法及性能评价方法技术

本发明专利技术涉及一种融合基于优化人工势场的避障路径规划方法和基于模型预测控制的轨迹跟踪方法的无人驾驶汽车全工况避障控制方法及性能评价方法，包含以下步骤：1)在障碍物斥力场、道路边界斥力势场等多势场共同约束下，规划出真实有效的避障参考路径；在传统人工势场基础上，引入车辆与目标点的距离优化障碍物斥力场函数，并增加道路边界斥力势场，考虑了车速的影响；2)将避障参考路径发送给轨迹跟踪控制算法，输出车辆前轮转角和车速的控制量，控制车辆行驶轨迹；3)提出以横向跟踪误差、横摆角、前轮转角和前轮转角增量的均方根值的加权和作为轨迹跟踪综合评价指标，得到其在全车速工况下的变化规律。与现有的技术相比，本发明专利技术具有无人驾驶汽车在全车速工况下高效避障、综合评价车辆轨迹跟踪精度、驾驶安全性和控制器的控制性能等优点。器的控制性能等优点。器的控制性能等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶汽车全工况避障控制方法及性能评价方法


[0001]本专利技术涉及一种无人驾驶汽车避障控制方法及性能评价方法，特别涉及一种融合基于优化人工势场的避障路径规划方法和基于模型预测控制的路径跟踪方法的无人驾驶汽车全车速工况避障控制方法，实现有效的避障路径规划和精确的轨迹跟踪控制，保障无人驾驶车辆全车速工况安全行驶；特别涉及一种无人驾驶汽车全工况避障性能的评价方法，定义轨迹跟踪综合评价指标E，更全面地评价无人驾驶汽车在轨迹跟踪过程中的轨迹跟踪精度、行驶安全性和控制器的控制性能，更好地为车辆有效安全避障提供建设性意见。

技术介绍

[0002]自20世纪90年代以来，无人驾驶技术迅速发展。无人驾驶汽车通过雷达、摄像头等传感器感知驾驶环境，由智能控制器实施控制，自主行驶过程避开障碍物，保证车辆和行人安全。车辆路径规划与决策模块实时接收环境及车辆状态信息，向线控底盘的线控转向系统、线控制动系统、线控驱动系统等发出控制指令，实时控制行驶车速和方向，对保障车辆安全性起到了至关重要的作用。因此，近几年来，路径规划与轨迹跟踪控制逐渐成为无人驾驶汽车研究领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合基于优化人工势场的避障路径规划方法和基于模型预测控制的轨迹跟踪方法的无人驾驶汽车全工况避障控制方法及性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)在障碍物斥力场、道路边界斥力势场等多势场共同约束下，规划出真实有效的避障参考路径；在传统人工势场基础上，引入车辆与目标点的距离来，优化障碍物斥力场函数，并增加道路边界斥力势场，考虑车速的影响；步骤2)将避障参考路径发送给轨迹跟踪控制算法，输出车辆前轮转角和车速的控制量，控制车辆行驶轨迹；步骤3)提出以横向跟踪误差、横摆角、前轮转角和前轮转角增量的均方根值的加权和作为轨迹跟踪综合评价指标，得到其在全车速工况下的变化规律，综合评价车辆轨迹跟踪精度、驾驶安全性和控制器的控制性能。2.根据权利要求1所述的一种融合优化人工势场和模型预测控制的无人驾驶汽车全工况避障控制方法，其特征在于，所述的步骤1)中，在传统人工势场基础上，引入车辆与目标点的距离优化障碍物斥力场函数：在传统人工势场基础上，引入车辆与目标点的距离优化障碍物斥力场函数(如式(1)所示)，解决局部最优和目标不可达的问题：式中：是车辆与目标点之间的距离，U
req
为斥力场函数，m是障碍物斥力场增益系数，ρ(q,q0)是为车辆与障碍物间的距离，ρ0是障碍物斥力场的作用距离，n为常数；由式(1)可知，随着车辆接近目标点，车辆受到的斥力跟随引力一同减小，车辆到达目标点时所受到的引力和斥力同时减小到零；因此，解决车辆局部最优且目标不可达的问题；当车辆未到达目标点时，所受到的斥力为：式中：F
req1
和F
req2
为道路边界斥力的分量，为道路边界斥力的分量，如图2所示，F
req1
的方向为从障碍物指向车辆，F
req2
的方向为从车辆指向目标点。3.根据权利要求1所述的一种融合优化人工势场和模型预测控制的无人驾驶汽车全工况避障控制方法，其特征在于，所述的步骤1)中，增加道路边界斥力势场，考虑车速对斥力势场的影响：建立的道路边界斥力函数为：
式中：F
rep,edge
为道路边界斥力；η
edge
是道路边界斥力增益系数；v为车速；y为车辆在坐标系中的纵坐标；d为道路宽度；w为车辆宽度；假设车辆在行车道上行驶，当车辆行驶靠近车道边界线
①
和
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭盼，于蕾艳，侯泽宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：