[发明专利]一种基于碰撞检测的动态障碍物避让方法

说明书

本发明涉及一种基于碰撞检测的动态障碍物避让方法，属于无人车辆技术领域，通过初规划构造车辆期望轨迹，并根据接收的动态障碍物预测轨迹和所述车辆期望轨迹，进行碰撞检测，对车辆的行驶速度和/或路径进行重新规划，得到车辆无碰撞行驶速度和/或路径数据，重新构造车辆期望轨迹，避让动态障碍物；实现无人车辆自主避让动态障碍物。本发明立足于自动驾驶车辆在动态环境下，所采用碰撞检测方法保证既不失碰撞检测精度，又可以提升碰撞检测效率；所采用重规划方法可以兼顾通行效率、通行平顺性和通行安全性效果。

技术领域

本发明涉及无人车辆技术领域，尤其涉及一种基于碰撞检测的动态障碍物避让方法。

背景技术

无人驾驶技术作为当今车辆的前沿技术受到了各国学者的广泛关注。无人车辆的运动规划技术是无人驾驶车辆的核心技术之一，可被细分为路径规划与速度规划。其中路径规划系统的目标是实现无人驾驶车辆在空间可行区域的行驶，速度规划系统的目标是实现无人驾驶车辆对于时间可行区域的行驶。

目前对于无人驾驶车辆运动规划系统大部分只针对静态障碍物的处理，对于动态障碍物大多采用近似将其看做静态障碍物作反应式躲避处理。但由于动态障碍物具有一定的速度，反应式处理往往导致避让动态障碍物失败。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于碰撞检测的动态障碍物避让方法，实现无人车自主避让动态障碍物。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于碰撞检测的动态障碍物避让方法，包括：

初规划步骤：在车辆行驶过程中对车辆的行驶路径和速度进行初步规划，得到车辆的期望路径、期望速度数据，构造车辆期望轨迹；

碰撞检测步骤：基于接收的动态障碍物预测轨迹和所述车辆期望轨迹，进行碰撞检测，判断车辆是否会与障碍物发生碰撞；

重规划步骤；当判断会发生碰撞后，对车辆的行驶速度和/或路径进行重新规划，得到车辆无碰撞行驶速度和/或路径数据，重新构造车辆期望轨迹，避让动态障碍物。

进一步地，所述碰撞检测为分层碰撞检测，包括二维空间碰撞检测和三维时间空间碰撞检测。

进一步地，所述碰撞检测中的二维空间碰撞检测，根据车辆期望轨迹的路径数据和动态障碍物预测轨迹的路径数据，计算车辆与障碍物的最近距离，若最近距离小于碰撞距离阈值，则进行三维时间空间碰撞检测；否则，判断不会发生碰撞。

进一步地，所述碰撞检测中的三维时间空间碰撞检测包括：

构造三维时空轨迹；三维时空的x轴和y轴为路径点的横、纵坐标，z轴为到达每个路径点的时间；在三维时空中，根据动态障碍物的几何信息、预测轨迹数据以及车辆的几何信息、期望轨迹数据，得到动态障碍物预测轨迹和车辆期望轨迹的点阵序列；

粗略检测；根据动态障碍物预测轨迹和车辆期望轨迹的点阵序列，进行三维重构，形成以三维轨迹点为边界的动态障碍物三维轨迹凸体和车辆三维轨迹凸体，对两个三维轨迹凸体之间的冲突区域进行检测，得到粗略的发生碰撞的轨迹点；

精细检测；锁定冲突区域，进行精细阶段的碰撞检测，得到精确的发生碰撞的轨迹点。

进一步地，所述重规划步骤中，当判断会与动态障碍物轨迹发生碰撞时，

1)首先启动速度重规划，进行纵向时间层面的状态空间采样，基于同一条路径形成多条不同时间序列的轨迹，与动态障碍物进行碰撞检测，得到车辆无碰撞速度数据，控制车辆避让动态障碍物；

2)若全部轨迹都发生碰撞，则此时切换成路径重规划，进行横向空间层面的状态空间采样，形成多条基于不同路径的轨迹，并与动态障碍物进行碰撞检测，得到车辆无碰撞行进路径和速度数据，控制车辆避让动态障碍物；