[发明专利]一种智能驾驶换道避障轨迹规划、跟踪控制方法及系统

权利要求书

1.一种智能驾驶换道避障轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采集道路信息、障碍物状态信息以及本车行驶状态信息；

S2、基于所采集的道路信息，分别对车辆完成换道所行驶的纵向位移和完成换道所需时间进行离散化，通过五次多项式生成候选换道参考轨迹；

S3、对S2中生成的候选换道参考轨迹进行初步筛选，对满足筛选条件的候选换道参考轨迹再进行评价选取，得到最优参考轨迹；

S4、通过二次规划对最优参考轨迹进行实时优化调整，得出最终换道轨迹；S4中对最优参考轨迹进行实时优化调整的方法为：

S4.1、分别构建N₃段五次样条曲线f_i(x)和N₄段五次样条曲线g_j(t)，表达公式如下：

y_i＝f_i(x)＝a_i0+a_i1x+a_i2x²+a_i3x³+a_i4x⁴+a_i5x⁵，d_il≤x≤d_iu，i＝1，2，…，N₃

x_j＝g_j(t)＝b_j0+b_j1t+b_j2t²+b_j3t³+b_j4t⁴+b_j5t⁵，t_jl≤t≤t_ju，j＝1，2，…，N₄

式中，a_i0，a_i1，…，a_i5为第i段五次样条曲线f_i(x)的系数，d_il、d_iu分别为f_i(x)自变量x的下限值和上限值；b_j0，b_j1，...，b_j5为第j段五次样条曲线g_j(t)的系数，t_jl、t_ju分别为g_j(t)自变量t的下限值和上限值；

相邻两段样条曲线连接点必须满足平滑连接条件，如下：

f_i(d_iu)＝f_i+1(d_(i+1)l)，g_j(t_ju)＝g_j+1(t_(j+1)l)

样条曲线必须满足道路边界约束、曲率约束、速度约束、加速度约束，如下：

bound₂+w/2≤f_i(x)≤bjound₁-w/2

式中，R_min为最小转弯半径，a_c，max最大侧向加速度，v_des为实时车速，v_x，max为最大纵向车速，a_x，min为最小纵向车速，a_x，max为最大纵向车速；

与参考轨迹相同，优化路径曲线的起点和终点必须满足以下条件：

x＝0时，

y₁＝y_s

x＝X_f时，

y_N3＝y_r

与参考轨迹相同，优化速度曲线的起点和终点必须满足以下条件：

t＝0时，

x₁＝0

t＝t_f时，

x_N4＝X_mf

S4.2、建立二次优化目标函数，公式如下：

式中，J₁为路径曲线优化目标函数，J₂为速度曲线优化目标函数，ω₇、ω₈、ω₉、ω₁₀为各项权值，k₁、k₂、k₃、k₄为常数，x_s、x_obi、y_s、y_obi分别每个采样时刻本车的纵向位置、第i个障碍物的纵向位置、本车的横向位置和第i个障碍物的横向位置；

S4.3、利用二次规划算法求出目标函数J₁最小时的f_i(x)记为f_best(x)，求出目标函数J₂最小时的g_j(t)记为g_best(t)；将f_best(x)和g_best(t)作为最终换道轨迹。