本发明专利技术公开了一种自动驾驶避障方法及系统、存储介质，包括：获取道路的障碍物信息；其中所述障碍物信息至少包括障碍物的坐标；根据所述障碍物信息确定可通行区域；根据所述可通行区域确定预瞄点，并根据所述预瞄点和预设的引力势场函数计算所述预瞄点对本车的吸引力；根据所述可通行区域两侧的障碍物的坐标和预设的斥力势场函数计算障碍物对本车的斥力；根据所述吸引力和所述斥力计算合力；根据所述合力生成方向盘转角控制指令，并控制车辆执行机构执行所述方向盘转角控制指令以实现避障。本发明专利技术能够解决人工势场法陷入局部极小的缺陷，以及结构化城市环境下无人驾驶车环境约束及车辆自身约束的问题。车辆自身约束的问题。车辆自身约束的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶避障方法及系统、存储介质
[0001]本专利技术涉及车辆
，具体涉及一种自动驾驶避障方法及系统、计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]人工势场法最初由Khatib在20世纪80年代根据电子在电场中的运动所提出的，具体来说，它模拟自然界中点电荷电场的性质，将障碍物抽象成带电粒子，其周边的电势场强度同距离负相关。设被控对象带同种电荷，根据电体同性相斥原理，被控对象趋向于远离障碍物这一局部最大值，实现避障。同理，目标物带异种电荷，根据电体异性相吸原理，引导被控对象趋向靠近这一全局极小值。最终，各项虚拟势累加构成总势场，其负梯度方向为虚拟力方向。其基本思想是将被控对象、目标物和障碍物的位姿抽象，量化为虚拟势或虚拟力，在被控对象所在环境中构建统一的虚拟势场或虚拟力场，从而规划被控对象的运动。
[0003]人工势场法由于实时性好，安全性比较高，其所需的环境信息较少，规划的路径比较平滑等优点而引起广泛关注，但目前人工势场法在自动驾驶的应用上，易陷入局部极小造成“死锁”，形成局部极小点，无法继续向预瞄点前进；以及，未考虑自动驾驶汽车运动学约束、动力学约束、及其所受的环境约束与人工势场的关联性，使得自动驾驶避障的环境适应性、可靠性无法满足驾驶安全要求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提出一种自动驾驶避障方法及系统、计算机可读存储介质，以解决人工势场法陷入局部极小的缺陷，以及结构化城市环境下无人驾驶车环境约束及车辆自身约束的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术第一方面提出一种自动驾驶避障方法，包括如下步骤：
[0006]获取道路的障碍物信息；其中所述障碍物信息至少包括障碍物的坐标；
[0007]根据所述障碍物信息确定可通行区域；
[0008]根据所述可通行区域确定预瞄点，并根据所述预瞄点和预设的引力势场函数计算所述预瞄点对本车的吸引力；
[0009]根据所述可通行区域两侧的障碍物的坐标和预设的斥力势场函数计算障碍物对本车的斥力；
[0010]根据所述吸引力和所述斥力计算合力，根据所述合力生成方向盘转角控制指令，并控制车辆执行机构执行所述方向盘转角控制指令以实现避障。
[0011]优选地，所述根据所述障碍物信息确定可通行区域，包括：
[0012]根据所述障碍物信息确定一个或多个障碍物的可视边界；每一障碍物具有一条或多条可视边界；
[0013]根据所述一个或多个障碍物的可视边界、本车车体中心点O以及本车最小转弯半径确定一个或多个可通行区域；
[0014]根据可通行区域的边界、障碍物与本车的相对位置获取所述一个或多个可通行区域的安全系数，并根据可通行区域的边界获取可通行区域方向与车体当前航向的偏差、可通行区域方向与预瞄点方向的偏差；
[0015]根据所述安全系数、可通行区域方向与车体当前航向的偏差、可通行区域方向与预瞄点方向的偏差选择其中一个可通行区域输出作为最优可通行区域。
[0016]优选地，所述根据所述一个或多个障碍物的可视边界、本车车体中心点以及本车最小转弯半径确定一个或多个可通行区域，包括：
[0017]对于任一障碍物，以该障碍物的左、右侧边界点和所述点O分别生成与本车航向相切的两个圆弧，使得该障碍物的左侧边界点和所述点O为其中一个圆弧上的点，该障碍物的右侧边界点和所述点O为其中另一个圆弧上的点；其中所述两个圆弧之间的区域为不可通行区域；
[0018]并且，根据所述点O以及本车最小转弯半径生成两个转弯半径圆弧，并根据所述两个转弯半径圆弧确定除所述不可通行区域以外的剩余区域是否为可通行区域，从而获得一个或多个可通行区域；其中每一可通行区域的边界包括左侧圆弧和右侧圆弧。
[0019]优选地，所述根据可通行区域的边界、障碍物与本车的相对位置获取所述一个或多个可通行区域的安全系数，包括：
[0020]以所述点O为圆心以及预设半径生成参考圆弧，所述参考圆弧与所述左侧圆弧和右侧圆弧分别相交于点B、点C，与所述两个转弯半径圆弧分别交于点A、点D，则根据所述点B、点C之间圆弧长度以及所述点A、点D两点之间圆弧长度计算可通行区域的宽度系数；
[0021]确定可通行区域两侧障碍物的多个障碍物点中距离本车最近的障碍物点I，根据所述点O、点I之间直线长度、所述点B、点C之间直线长度、所述点O、点C之间直线长度以及本车宽度计算障碍物系数；
[0022]根据可通行区域的宽度系数和障碍物系数计算可通行区域的安全系数。
[0023]优选地，所述根据可通行区域的边界获取可通行区域方向与车体当前航向的偏差、可通行区域方向与预瞄点方向的偏差，具体包括：
[0024]根据可通行区域的左侧圆弧半径、右侧圆弧半径计算可通行区域方向与车体当前航向的偏差；
[0025]并根据预瞄点与车辆质心的连接圆弧的圆弧半径以及可通行区域的左侧圆弧半径、右侧圆弧半径计算可通行区域方向与预瞄点方向的偏差。
[0026]优选地，所述根据所述预瞄点和预设的引力势场函数计算所述预瞄点对本车的吸引力，包括：
[0027]根据预瞄点与本车车体中心点之间的纵向坐标差值、引力场对本车的纵向作用距离计算得到引力纵向作用参数；并根据预瞄点与本车车体中心点之间的横向坐标差值、引力场对本车的横向作用距离计算得到引力横向作用参数；
[0028]根据所述引力纵向作用参数、所述引力横向作用参数以及预设的吸引力增益系数计算所述预瞄点对本车的吸引力。
[0029]优选地，所述根据所述可通行区域两侧的障碍物的坐标和预设的斥力势场函数计算障碍物对本车的斥力，包括：
[0030]根据障碍物与本车车体中心点之间的纵向坐标差值、斥力场对本车的纵向作用距
离计算得到斥力纵向作用参数；并根据障碍物与本车车体中心点之间的横向坐标差值、斥力场对本车的横向作用距离计算得到斥力横向作用参数；
[0031]根据所述引力纵向作用参数、所述斥力横向作用参数以及预设的斥力增益系数计算所述障碍物对本车的斥力。
[0032]优选地，所述根据所述吸引力和所述斥力计算合力，根据所述合力生成方向盘转角控制指令，包括：
[0033]根据所述预瞄点的坐标计算本车与预瞄点之间的夹角，并根据所述夹角与所述吸引力计算吸引力的纵向分力和横向分力，并根据所述夹角与所述斥力计算斥力的纵向分力和横向分力；
[0034]根据所述吸引力的纵向分力和所述斥力的纵向分力计算合力的纵向分力，并根据所述吸引力的横向分力和所述斥力的横向分力计算合力的横向分力；
[0035]根据所述合力的纵向分力、横向分力计算方向盘转角，并根据该方向盘转角生成方向盘转角控制指令。
[0036]与上述方法对应，本专利技术第二方面提出一种自动驾驶避障系统，包括：
[0037]障碍物信息获取单元，用于获取道路的障碍物信息；其中所述障碍物信息至少包括障碍物的坐标；
[0038]可通行区域确定单元，用于根据所述障碍物信息确定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶避障方法，其特征在于，包括：获取道路的障碍物信息；其中所述障碍物信息至少包括障碍物的坐标；根据所述障碍物信息确定可通行区域；根据所述可通行区域确定预瞄点，并根据所述预瞄点和预设的引力势场函数计算所述预瞄点对本车的吸引力；根据所述可通行区域两侧的障碍物的坐标和预设的斥力势场函数计算障碍物对本车的斥力；根据所述吸引力和所述斥力计算合力，根据所述合力生成方向盘转角控制指令，并控制车辆执行机构执行所述方向盘转角控制指令以实现避障。2.根据权利要求1所述的自动驾驶避障方法，其特征在于，所述根据所述障碍物信息确定可通行区域，包括：根据所述障碍物信息确定一个或多个障碍物的可视边界；每一障碍物具有一条或多条可视边界；根据所述一个或多个障碍物的可视边界、本车车体中心点O以及本车最小转弯半径确定一个或多个可通行区域；根据可通行区域的边界、障碍物与本车的相对位置获取所述一个或多个可通行区域的安全系数，并根据可通行区域的边界获取可通行区域方向与车体当前航向的偏差、可通行区域方向与预瞄点方向的偏差；根据所述安全系数、可通行区域方向与车体当前航向的偏差、可通行区域方向与预瞄点方向的偏差选择其中一个可通行区域输出作为最优可通行区域。3.根据权利要求2所述的自动驾驶避障方法，其特征在于，所述根据所述一个或多个障碍物的可视边界、本车车体中心点以及本车最小转弯半径确定一个或多个可通行区域，包括：对于任一障碍物，以该障碍物的左、右侧边界点和所述点O分别生成与本车航向相切的两个圆弧，使得该障碍物的左侧边界点和所述点O为其中一个圆弧上的点，该障碍物的右侧边界点和所述点O为其中另一个圆弧上的点；其中所述两个圆弧之间的区域为不可通行区域；并且，根据所述点O以及本车最小转弯半径生成两个转弯半径圆弧，并根据所述两个转弯半径圆弧确定除所述不可通行区域以外的剩余区域是否为可通行区域，从而获得一个或多个可通行区域；其中每一可通行区域的边界包括左侧圆弧和右侧圆弧。4.根据权利要求3所述的自动驾驶避障方法，其特征在于，所述根据可通行区域的边界、障碍物与本车的相对位置获取所述一个或多个可通行区域的安全系数，包括：以所述点O为圆心以及预设半径生成参考圆弧，所述参考圆弧与所述左侧圆弧和右侧圆弧分别相交于点B、点C，与所述两个转弯半径圆弧分别交于点A、点D，则根据所述点B、点C之间圆弧长度以及所述点A、点D两点之间圆弧长度计算可通行区域的宽度系数；确定可通行区域两侧障碍物的多个障碍物点中距离本车最近的障碍物点I，根据所述点O、点I之间直线长度、所述点B、点C之间直线长度、所述点O、点C之间直线长度以及本车宽度计算障碍物系数；根据可通行区域的宽度系数和障碍物系数计算可通行区域的安全系数。
5.根据权利要求2所述的自动驾驶避障方法，其特征在于，所述根据可通行区域的边界获取可通行...
【专利技术属性】
技术研发人员：修彩靖，梁伟强，郭继舜，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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