基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法及系统，能够针对现有集中式多无人车路径规划框架，加入突发障碍规避方法，提高多无人车系统的稳定性和鲁棒性。各无人车沿着既定轨迹行驶，检测到前方新增障碍物的时刻为t0，确定未来位姿点s

【技术实现步骤摘要】
基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法及系统


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体涉及基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法及系统。

技术介绍

[0002]分层集中式的多无人车路径规划研究广泛应用于工厂物流，军队协同编队、飞机调度等现实场景中，但该类框架的运行需要依赖一个准确、恒定的先验地图，即保证规划阶段和执行阶段的外部环境需保持不变且地图能准确反应障碍的分布。实际应用情景中，该假设受到多因素的挑战，一方面，因传感器限制(视野受遮挡、感知不确定性或定位失准等)，初始地图中的障碍物信息(分布位置、大小和形状等)本身带有误差；另一方面，在任务执行中进入环境的第三方物体或因动力系统损坏而处于急停等特殊状态的执行车辆，会成为地图中新增障碍，导致初始地图的障碍分布不再有效。
[0003]突发故障下的安全运动规划方法的研究目前仍处于萌芽阶段，而对于多无人车故障安全运动规划方面研究则近乎空白。因此，本专利技术汇总单无人车应对障碍的规避方法并讨论其应用于多车的可能性。现存的面向突发环境变化的无人车应急响应方法主要采用规划局部轨迹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法，其特征在于，具体包括如下步骤：各无人车沿着既定轨迹Trajectory
old
行驶，无人车检测到前方新增障碍物的时刻为t0，以所述新增障碍为圆心划定规避执行区域，所述规避执行区域与原既定轨迹的交点记为一个未来位姿点s
f
；设定无人车到达所述未来姿态点s
f
的缓冲时间长度为T；在时间段T内仍使无人车执行既定轨迹Trajectory
old
行驶；在t0时刻，针对每个受新增障碍影响的车辆进行规避轨迹规划，所述规避轨迹规划生成一条从未来位姿点s
f
到一个安全停靠位置的紧急停靠轨迹Trajectory
avoid
；在t0时刻，同时针对每个受新增障碍影响的车辆进行轨迹重规划，生成从未来位姿点s
f
到终止位姿点的安全行车轨迹Trajectory
new
，计算轨迹重规划时间；若所述轨迹重规划时间小于所述缓冲时间长度T，则执行安全行车轨迹Trajectory
new
直接到达终点；反之，执行紧急停靠轨迹Trajectory
avoid
实现规避，规避结束后，再次对受新增障碍影响的车辆进行轨迹重规划，生成从所述安全停靠位置到终止位姿点的规避后行车轨迹到达终点。2.如权利要求1所述的基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法，其特征在于，在t0时刻，针对每个受新增障碍影响的车辆进行规避轨迹规划，所述规避轨迹规划生成一条从未来位姿点s
f
到一个安全停靠位置的紧急停靠轨迹Trajectory
avoid
，具体为：规避轨迹规划过程构建双层框架结构：在框架的下层以无人车时空状态作为节点，以停车距离、原轨迹偏离程度、与他车扰程度和终点距离为启发代价，以动能变化和停车时间为实际代价构建规划命题；使用混合A*算法求解所述规划命题，为受障碍物影响无人车搜索出一组达到安全停靠位置的运动状态节点序列，作为一条备选规避轨迹；设定混合A*算法的循环跳出条件为最长搜索时间，设定安全停靠位置为车速为0的节点位置，由此获得多条备选规避轨迹；在框架的上层对每一个无人车生成的备选轨迹组做时空碰撞检测，删去相互影响的发生碰撞的轨迹，并选择执行代价最小的节点集作为紧急停靠轨迹Trajectory
avoid
。3.如权利要求2所述的基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法，其特征在于，所述时空碰撞检测，具体为：依照时间顺序，依次计算各无人车同时刻状态间的距离信息，并依照车体形状和安全距离进行判断，得到相互影响的发生碰撞的轨迹。4.如权利要求1～3任一所述的基于分层搜索的多无人车应急冲突解脱与恢复方法，其特征在于，所述针对每个受新增障碍影响的车辆进行轨迹重规划，生成从未来位姿点s
f
到终止位姿点的安全行车轨迹Trajectory
new
，具体为：所述轨迹重规划采用基于冲突的搜索CBS算法的分层规划框架，将未受影响的车辆轨迹加入时空约束以保证新规划的轨迹不影响正常车辆的运行；其次，依据受新增障碍影响车辆不同的起始未来状态s
f
，异步进行规划；最后，在满足运动学约束的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文杰，冯思源，曾林之，钱义肇，侯鸣妤，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：