[发明专利]一种基于运动约束的人工势场轨迹规划方法及系统

权利要求书

1.一种基于运动约束的人工势场轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤，

搭建模块(100)建立车辆运动模型；

利用预设模块(200)设定所述车辆运动模型的当前运动信息；

设置引力场、斥力场尺度系数信息构建人工势场模块(300)；

根据所述人工势场模块(300)获取当前势场下的引力、斥力和合力；

轨迹生成模块(400)根据车辆的所述当前运动信息，结合所述人工势场模块(300)的势场力，预测出车辆下一时刻的运动信息并生成轨迹，所述轨迹生成模块(400)通过输出车辆的航向、速度和位置来预测车辆下一时刻的轨迹，其中车辆下一时刻的航向定义为：

其中V表示当前车辆的速度、θ表示当前车辆的航向、F_合力表示当前车辆所受引力和斥力的合力；

所述轨迹生成模块(400)输出的所述速度定义为：

其中V表示当前车辆的速度、Angle表示下一时刻车辆的航向、F_合力x和F_合力y分别表示当前车辆所受x轴和y轴方向的合力；

所述轨迹生成模块(400)输出的所述位置定义为：

其中p₀x和p₀y表示车辆当前时刻的位置、p₁x和p₁y表示车辆下一时刻的位置、V表示当前车辆的速度；

所述轨迹生成模块(400)包括以下轨迹生成步骤，

根据合力场、速度和车辆航向信息计算预测航向偏差；

计算下一时刻车辆的航向角；

根据最大速度限制、最大加速度和车辆的当前速度计算下一时刻的速度；

利用当前位置信息、航向角和速度计算下一时刻的轨迹点位置信息。

2.如权利要求1所述的基于运动约束的人工势场轨迹规划方法，其特征在于：所述当前运动信息包括车辆的启止信息、朝向信息、速度信息、最大加速度信息和最大偏航角信息。

3.如权利要求1或2所述的基于运动约束的人工势场轨迹规划方法，其特征在于：所述搭建模块(100)基于车辆建模内容，将车辆建模成长方形，且所述长方形设置的长和宽分别是5米和3米。

4.如权利要求3所述的基于运动约束的人工势场轨迹规划方法，其特征在于：设定所述车辆运动模型的当前运动信息包括以下步骤，

设定地图上的起点和终点信息；

设定初始状态的朝向信息；

设定车的速度信息；

设定最大加速度信息。

5.如权利要求4所述的基于运动约束的人工势场轨迹规划方法，其特征在于：所述人工势场模块(300)的势场力包括如下获取步骤，

获取车前的障碍物到车的距离、车左方的障碍物到车的距离、车右方的障碍物到车的距离、左前45度的障碍物到车的距离、右前45度的障碍物到车的距离、目标点和车中心之间的角度信息以及目标点和车中心之间的距离信息；

根据获取的距离、车的航向、目标点和车之间的角度信息计算斥力场、引力场；

计算所述引力场和所述斥力场的差值作为合力场。

6.一种实现如权利要求1～5任一所述的基于运动约束的人工势场轨迹规划方法的系统，其特征在于：包括搭建模块(100)、预设模块(200)、人工势场模块(300)和轨迹生成模块(400)；

所述搭建模块(100)用于建立车辆运动模型；

所述预设模块(200)用于设定所述车辆运动模型的当前运动信息；

所述人工势场模块(300)用于设置引力场、斥力场尺度系数信息并能够获取当前势场下的引力、斥力和合力；

所述轨迹生成模块(400)用于根据车辆的所述当前运动信息，结合所述人工势场模块(300)的势场力，预测出车辆下一时刻的运动信息并生成轨迹。