【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车驾驶，尤其是涉及一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法。
技术介绍
1、随着全球交通事故发生率的不断增长以及汽车保有量的不断增加，交通拥堵与交通安全问题日趋严重，车辆的行驶安全一直是社会关注的重要问题。为了进一步提高道路交通安全性，帮助驾驶员减少错误操作，近年来智能汽车安全技术逐渐得到重视和发展。实时规划并跟踪一条无碰撞最优路径是汽车避撞控制的关键。汽车避撞控制需要汽车在获取汽车状态信息和道路信息的前提下，不断的规划期望的路径，并同时协助驾驶员完成转向和制动最优操作，实现汽车的安全避撞。
2、因此大量研究表明，充分利用车联网提供的实时信息，通过对车辆进行协同优化控制，不仅可以提高通行效率，还能确保车辆之间的行驶交互安全。
3、然而，由于优化交通通行效率需要在预测控制的框架下进行，对车辆的协同预测控制必须在考虑行驶安全的前提下进行。在问题求解的过程中，需要准确地预测和约束预测时域内车辆的安全状态。在这一背景下，如何针对不同的交通场景和不同的交互方式下的异质车辆(横向/纵向)定义安全约束范围，同时设计合理的交互安全裕度，成为一个技术难点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供一种提高车辆交互安全性的基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，包括以下步骤：
4、实时获取待优化避撞车辆和周围
5、根据待优化避撞车辆和周围车辆的预测信息，分别构建车辆交互安全的第一充分条件和第二充分条件；
6、基于所述第一充分条件和第二充分条件，构建车辆防撞安全充要约束；
7、基于所述车辆防撞安全充要约束，构建待优化避撞车辆行驶优化问题并求解，获得最优控制序列，根据最优控制序列实现车辆的优化避撞。
8、进一步地，所述待优化避撞车辆的相关信息包括坐标位置、车头朝向角、车速、行驶路线、行驶距离以及定位点距车辆边界的距离，所述定位点距车辆边界的距离包括定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车侧边界的距离，所述待优化避撞车辆在预测时域内的预测信息包括预测的位置坐标、车头朝向角以及行驶距离。
9、进一步地，所述预测的位置坐标、车头朝向角以及行驶距离遵循：
10、
11、式中，x{i}(p|k)、y{i}(p|k)分别为k+p时刻待优化避撞车辆i预测的位置坐标，δ{i}(p|k)为预测的车头朝向角，s{i}(p|k)为预测的行驶距离，为待优化避撞车辆i的行驶轨迹。
12、进一步地，所述周围车辆的相关信息包括周围车辆的数量、坐标位置、车头朝向角、以及定位点距车辆边界的距离，所述定位点距车辆边界的距离包括定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车侧边界的距离，所述周围车辆在预测时域内的预测信息包括预测的位置坐标、车头朝向角。
13、进一步地，构建车辆交互安全的第一充分条件的具体步骤包括：
14、以预测的待优化避撞车辆的位置坐标作为原点，行驶方向作为y轴正方向，建立二维相对坐标系；
15、计算二维相对坐标系x轴与待优化避撞车辆到周围车辆的位置坐标连线组成的角度，所述角度的表达式为：
16、
17、获取周围车辆在所述二维相对坐标系下的坐标及所在区域，并基于所述角度确定周围车辆在所在区域内一侧边界的斜率，所述坐标和斜率的表达式为：
18、
19、
20、
21、基于周围车辆的定位点距车辆边界的距离、在二维相对坐标系下的坐标、斜率以及与待优化避撞车辆的夹角计算边界参数，所述边界参数的表达式为：
22、
23、
24、
25、
26、基于所述边界参数、待优化避撞车辆定位点距车辆边界的距离以及斜率，计算待优化避撞车辆与周围车辆的第一安全变量，构建车辆交互安全的第一充分条件，所述第一充分条件的表达式为：
27、
28、式中，αi.j为角度，δ{i}为待优化避撞车辆i的车头朝向角，x{i}、y{i}为待优化避撞车辆i的位置坐标，x{j}、y{j}为周围车辆j的位置坐标，为周围车辆j在坐标系ω{i}下的坐标，λ为斜率，为车辆j与待优化避撞车辆i的车头朝向角的夹角，分别为待优化避撞车辆i和周围车辆j在当前时刻下的车头朝向角，为边界参数，为周围车辆j定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车辆后端边界的距离，为待优化避撞车辆i和周围车辆j的第一安全变量，为运算符，当f≤g时，有当f＞g时，有
29、进一步地，所述第一安全变量的表达式为：
30、
31、式中，为待优化避撞车辆i和周围车辆j的第一安全变量，为待优化避撞车辆i定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车辆后端边界的距离，λ为斜率，为边界参数，为运算符，当f≤g时，有当f＞g时，有
32、进一步地，构建车辆交互安全的第二充分条件的具体步骤包括：
33、基于周围车辆在所述二维相对坐标系下的坐标，计算周围车辆在所在区域的角坐标，所述角坐标的表达式为：
34、
35、基于所述角坐标和待优化避撞车辆定位点距车辆边界的距离，构建计算待优化避撞车辆与周围车辆的第二安全变量，构建车辆交互安全的第二充分条件，所述第二充分条件为：
36、
37、式中，为周围车辆j的角坐标，为周围车辆j在坐标系ω{i}下的坐标，为周围车辆j定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车辆后端边界的距离，为周围车辆j与待优化避撞车辆i的车头朝向角的夹角，分别为待优化避撞车辆i和周围车辆j在前时刻下的车头朝向角，为待优化避撞车辆i和周围车辆j的第二安全变量。
38、进一步地，所述第二安全变量的表达式为：
39、
40、式中，为待优化避撞车辆i和周围车辆j的第二安全变量，为待优化避撞车辆i定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车辆后端边界的距离，为周围车辆j的角坐标，为运算符，当f≤g时，有当f＞g时，有
41、进一步地，所述安全充要约束为：
42、
43、式中，为待优化避撞车辆i和周围车辆j的第一安全变量，为待优化避撞车辆i和周围车辆j的第二安全变量。
44、进一步地，所述待优化避撞车辆行驶优化问题的表达式为：
45、
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50、
51、式中，j本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述待优化避撞车辆的相关信息包括坐标位置、车头朝向角、车速、行驶路线、行驶距离以及定位点距车辆边界的距离，所述定位点距车辆边界的距离包括定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车侧边界的距离，所述待优化避撞车辆在预测时域内的预测信息包括预测的位置坐标、车头朝向角以及行驶距离。
3.根据权利要求2所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述预测的位置坐标、车头朝向角以及行驶距离遵循：
4.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述周围车辆的相关信息包括周围车辆的数量、坐标位置、车头朝向角、以及定位点距车辆边界的距离，所述定位点距车辆边界的距离包括定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车侧边界的距离，所述周围车辆在预测时域内的预测信息包括预测的位置坐标、车
5.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，构建车辆交互安全的第一充分条件的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述第一安全变量的表达式为：
7.根据权利要求5所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，构建车辆交互安全的第二充分条件的具体步骤包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述第二安全变量的表达式为：
9.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述安全充要约束为：
10.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述待优化避撞车辆行驶优化问题的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述待优化避撞车辆的相关信息包括坐标位置、车头朝向角、车速、行驶路线、行驶距离以及定位点距车辆边界的距离，所述定位点距车辆边界的距离包括定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界的距离以及定位点距离车侧边界的距离，所述待优化避撞车辆在预测时域内的预测信息包括预测的位置坐标、车头朝向角以及行驶距离。
3.根据权利要求2所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述预测的位置坐标、车头朝向角以及行驶距离遵循：
4.根据权利要求1所述的一种基于安全充要约束的车辆行驶实时优化避撞方法，其特征在于，所述周围车辆的相关信息包括周围车辆的数量、坐标位置、车头朝向角、以及定位点距车辆边界的距离，所述定位点距车辆边界的距离包括定位点距离车辆前端边界的距离、定位点距离车辆后端边界...
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