一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法技术

本发明专利技术涉及一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法，该方法的演绎装置实时接收来自规划模块下发的规划轨迹，通过空间轨线拟合系数和实时期望加速度来表示，对牵引车体质心位置相关的零阶位姿、一阶和二阶运动学量进行完美演绎，对铰接角及其一阶、二阶变化率进行估算，对挂车车体质心位置相关的零阶位姿、一阶和二阶运动学量进行完美演绎，将牵引车和挂车的各阶运动学量的输入到交通场景演绎程序中，将整个演绎过程的数据输入到可视化与测评模块，供自动驾驶算法开发和测试人员进行分析评估。本发明专利技术采用“空间轨线+实时期望加速度”方式进行完美演绎，可以同时实现对牵引车体和挂车车体的零阶位姿和一、二阶运动信息完美演绎，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法


[0001]本专利技术属于商用车自动驾驶仿真
，具体涉及一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法。

技术介绍

[0002]自动驾驶规划轨迹需要在各类复杂交通场景下满足安全性、舒适性、竞技型、智能性和物理可行性等方面的要求。根据自动及杀死规划轨迹，可以确定在完美控制实现的情况下，可以确定在完美控制实现的情况下，与车身固连的参考轨迹点在什么时间以什么姿态出现在什么位置。虽然实际控制实现的轨迹与规划轨迹必然存在一定的偏差，但规划轨迹本身的优劣程度决定了自动驾驶控制执行效果的上限。在算法开发阶段，需要结合各类复杂交通场景，通过仿真平台对自动驾驶规划轨迹进行完美演绎，并对演绎结果进行可视化和数据后处理分析，进而对规划轨迹各项性能进行综合评价，指导规划算法的跌代更新。因此，自动驾驶规划轨迹的完美演绎方法构成了自动驾驶算法开发与测试的重要技术支撑。现有的自动驾驶规划轨迹完美演绎步骤如图1所示。在每个演绎循环周期内，具体步骤如下：
[0003]步骤1、自动驾驶规划轨迹被表达为规划参考点的离散时空轨迹点，包括三组基本曲线：规划参考点x坐标关于行驶距离s的曲线x(s)；规划轨迹参考点y坐标关于行驶距离s的曲线y(s)；行驶距离s关于时间t的曲线s(t)；
[0004]步骤2、对连续时空轨迹曲线按照等时间间隔进行离散化采样，每个离散点包括基本采样信息和补充采样信息，其中基本采样信息包括采样时刻t
i
、距离s
i
和坐标值x
i
、y
i
，补充采样信息包括采样点的轨迹切向h
i
、曲率c
i
、切向速度v
i
、切向加速度a
i
、曲率关于距离的一阶dcds
i
和二阶变化率dcds2
i
等；
[0005]步骤3、根据系统模拟的虚拟时钟信号，在离散参考规划轨迹点中通过二分法找到对应的参考区间t
k
≤t≤t
k+1
，然后通过线性插值方法计算锁定当前的参考轨迹点的采样信息；
[0006]步骤4、根据相邻参考点插值得到的当前时刻轨迹点参考信息，分别模拟计算当前车辆的零阶位姿信息、一阶和二阶运动信息，其中零阶位姿信息包括车辆位置坐标x、y和朝向h，一阶运动信息包括车辆的纵向速度v
x
、横向速度v
y
和横摆角速度ω，二阶运动信息包括纵向加速度a
x
、横向加速度a
y
和横摆角角速度α；
[0007]步骤5、将车辆各阶运动学量的演绎结果输入到交通场景演绎程序中，交通场景演绎程序结合动态场景文件和静态地图信息，各个交通参与者产生与主车运动轨迹之间的交互行为，整个过程数据最终被输入到可视化与测评模块，供自动驾驶算法开发和测试人员进行分析评估。
[0008]最后，当演绎终止时间条件成立，循环退出，商用铰接车辆自动规划轨迹完美演绎过程结束。
[0009]现有自动驾驶规划轨迹完美演绎方法存在如下缺点：
[0010](1)现有自动驾驶规划轨迹完美演绎方法中，主车适用于二轴乘用车，对于商用铰接车辆，现有方法由于无法估算铰接角度，无法对牵引车车体和挂车车体的运动学轨迹进行区别演绎。在转向行驶工况下，忽略铰接角的轨迹演绎结果是实际无法实现的，必然导致对规划轨迹效果的误判。
[0011](2)现有方法对规划轨迹的表达方式要求严苛，必须是表达完整的时空规划轨迹，具有较大的局限性。现有方法无法对实际商用车自动驾驶中采用的“空间轨线+实时期望加速度”的规划轨迹表达方式进行完美演绎。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于，针对现有技术所存在的问题，提出一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法。
[0013]为了达到以上目的，本专利技术提供一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1、商用铰接车辆的自动驾驶规划轨迹通过空间轨线拟合系数a
i
,b
i
(i＝0,1,2,3,4)和实时期望加速度a
trg
(k)来表示；
[0015]步骤2、根据上一步牵引车实际朝向角h
f
(k
‑
1)和车身规划参考点坐标x
p
(k
‑
1),y
p
(k
‑
1)，将自车坐标系下的空间轨线拟合系数a
i
,b
i
(i＝0,1,2,3,4)转换为全局坐标系下的拟合系数α
i
,β
i
(i＝0,1,2,3,4)；
[0016]步骤3、对空间轨线进行采样，0≤p≤1范围内对p进行N
s
等份的均匀采样，通过采样点之间通过欧式距离累加的方式，构建采样点p
i
与行驶距离s
i
之间的一维表格关系，构建关系的数学表达如下：
[0017][0018]步骤4、查找上一步车身实际规划参考点坐标x
p
(k
‑
1),y
p
(k
‑
1)在空间轨线中的最近点的位置，通过步骤3构建的行驶距离s
vec
与参数p
vec
之间的表格关系，获得最近点对应的行驶距离值s
nearest
；
[0019]步骤5、根据上一步车身规划参考点的实际行驶速度v
p
(k
‑
1)和规划轨迹下发的期望加速度，对下一步车身规划参考点的行驶速度v
p
(k)进行积分演绎，算式如下：
[0020]v
p
(k)＝v
p
(k
‑
1)+T
s
a
trg
(k)
[0021]其中，T
s
为轨迹演绎的时间步长；
[0022]步骤6、根据步骤4得到的上一时刻最近点路程距离s
nearest
以及步骤5更新得到的相邻时刻行驶速度(v
p
(k
‑
1),v
p
(k))，估算理想情况下下一时刻对应的车辆路程距离s
p
(k)，估算方程如下：
[0023][0024]步骤7、根据步骤6更新得到的s
p
(k)，结合步骤3构建的参数p
vec
与行驶距离s
vec
之间的表格关系，更新距离s
p
(k)对应的参数值p
p
(k)；
[0025]步骤8、根据步骤7计算得到的车辆更新点参数p
p
(k)，结合步骤2中得到的全局坐标系下规划路径的空间轨线方程，计算更新后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、商用交接车辆的自动驾驶规划轨迹通过空间轨线拟合系数a
i
,b
i
(i＝0,1,2,3,4)和实时期望加速度a
trg
(k)来表示；步骤2、根据上一步牵引车实际朝向角h
f
(k
‑
1)和车身规划参考点坐标x
p
(k
‑
1),y
p
(k
‑
1)，将自车坐标系下的空间轨线拟合系数a
i
,b
i
(i＝0,1,2,3,4)转换为全局坐标系下的拟合系数α
i
,β
i
(i＝0,1,2,3,4)；步骤3、对空间轨线进行采样，0≤p≤1范围内对p进行N
s
等份的均匀采样，通过采样点之间通过欧式距离累加的方式，构建采样点p
i
与行驶距离s
i
之间的一维表格关系，构建关系的数学表达如下：步骤4、查找上一步车身实际规划参考点坐标x
p
(k
‑
1),y
p
(k
‑
1)在空间轨线中的最近点的位置，通过步骤3构建的行驶距离s
vec
与参数p
vec
之间的表格关系，获得最近点对应的行驶距离值s
nearest
；步骤5、根据上一步车身规划参考点的实际行驶速度v
p
(k
‑
1)和规划轨迹下发的期望加速度，对下一步车身规划参考点的行驶速度v
p
(k)进行积分演绎，算式如下：v
p
(k)＝v
p
(k
‑
1)+T
s
a
trg
(k)其中，T
s
为轨迹演绎的时间步长；步骤6、根据步骤4得到的上一时刻最近点路程距离s
nearest
以及步骤5更新得到的相邻时刻行驶速度(v
p
(k
‑
1),v
p
(k))，估算理想情况下下一时刻对应的车辆路程距离s
p
(k)，估算方程如下：步骤7、根据步骤6更新得到的s
p
(k)，结合步骤3构建的参数p
vec
与行驶距离s
vec
之间的表格关系，更新距离s
p
(k)对应的参数值p
p
(k)；步骤8、根据步骤7计算得到的车辆更新点参数p
p
(k)，结合步骤2中得到的全局坐标系下规划路径的空间轨线方程，计算更新后参考路径点p
p
(k)处对应的位姿及曲率相关信息，该信息包括坐标值x
p
(k),y
p
(k)、切向角h
p
(k)、曲率c
p
(k)和曲率关于路程的一阶变化率和二阶变化率步骤9、根据前述步骤5更新的车身规划参考点速度v
p
(k)和期望加速度a
trg
(k)，结合前述步骤8计算得到的车辆规划路径更新点处的位姿几何信息，对牵引车体质心位置相关的
零阶位姿、一阶和二阶运动学量进行完美演绎；步骤10、根据当前规划参考点更新曲率c
p
(k)，结合当前规划参考点速度v
p
(k)和期望加速度a
trg
(k)，对铰接角及其一阶、二阶变化率进行估算；步骤11、根据前述步骤9演绎的牵引车体各阶运动信息和步骤10演绎的铰接角各阶运动信息，对挂车车体质心位置相关的零阶位姿、一阶和二阶运动学量进行完美演绎；步骤12、将步骤9和步骤11分别演绎得到的牵引车和挂车的各阶运动学量的输入到交通场景演绎程序中，并将整个演绎过程的数据输入到可视化与测评模块，供自动驾驶算法开发和测试人员进行分析评估。2.根据权利要求1所述一种商用铰接车辆自动驾驶规划轨迹完美演绎方法，其特征在于，所述步骤1中，规划轨迹的具体表达方式如下：在每个控制执行周期，规划模块发出车身规划参考点的期望空间轨线(x(p),y(p))和当前时刻的期望加速度信息；车身规划参考点一般选取为牵引车驱动轴的中心点，期望空间轨线的坐标(x,y)描述在车辆自身的坐标系方向上，参数p在[0,1]之间连续取值，期望空间轨线的数学方程如下：其中，a
i
,b
i
(i＝0,1,2,3,4)为拟合系数，规划模块根据当前反馈车速和规划行驶目标，向控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，奚浩晨，杨俊，章楠，荀航，白炳仁，刘振斌，张显宏，
申请(专利权)人：上海友道智途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：