[发明专利]智能车辆超车轨迹的规划方法

说明书

本发明公开了一种智能车辆超车轨迹的规划方法，包括(1)建立智能车辆的超车轨迹候选集；(2)利用评价函数确定所述超车轨迹候选集中每一条候选轨迹的代价值，并选取代价值最小的候选轨迹作为超车轨迹。本发明的规划方法保证了参考轨迹无冲突且风险最小、提高了超车的安全性并改善了驾驶员和乘客的舒适性。

技术领域

本发明涉及智能驾驶系统的规划领域，尤其涉及一种智能车辆超车轨迹的规划方法。

背景技术

随着我国汽车数量不断增多，交通工况极其严峻，交通事故频频发生，其中最常见的行为事故就是超车。智能车辆作为一个集环境感知、规划和决策以及控制于一体的现代交通工具平台，最重要的就是保证乘员的安全，但是智能车辆行驶在复杂的环境中，很难准确预测前方车辆的行为，因而智能车辆需要规划出一条可靠的超车轨迹，对提高超车安全性有重要作用。

申请号为201910404975.3的中国专利申请公开了一种无人车自动超车轨迹规划方法，该方法先通过采集智能车辆的运动信息、驾驶员的超车意图和激光雷达得到的道路信息判断是否满足超车条件，然后构建基于三阶的贝塞尔曲线的超车轨迹参数方程，以确定超车轨迹，最后通过满足防侧滑约束、横向位置约束、并行超越时间约束和乘客舒适性约束对轨迹进行评估，筛选出最佳超车轨迹。申请号为201810337901.8的中国专利申请公开了一种结构化道路的智能车辆平滑轨迹规划方法，该方法先通过传感器获得前方道路信息并以碰撞时间作为换道条件，然后检测超车车道的车辆状态、建立局部栅格地图并规划轨迹，最后以路径长短、两车之间的安全距离以及车辆在目标点的状态是否靠近车道中央作为评价指标，选出最优超车轨迹。

然而，虽然上述第一个专利申请以碰撞时间做超车决策，但是在生成超车轨迹时，着重考虑的是车辆动力学、舒适性以及超车的效率，没考虑所生成轨迹的潜在碰撞风险成本，因而导致超车的安全性不高。另外，上述第二个专利申请仅将车辆之间的距离作为轨迹与其它车辆的安全参考，没有对这一距离做潜在的碰撞风险分析，因而超车的安全性也不高。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中的问题，提出一种智能车辆超车轨迹的规划方法，该方法保证了超车轨迹无冲突且风险最小、提高了超车的安全性并改善了驾驶员和乘客的舒适性。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能车辆超车轨迹的规划方法，包括如下步骤：

建立智能车辆的超车轨迹候选集；

利用评价函数确定所述超车轨迹候选集中每一条候选轨迹的代价值，并选取代价值最小的候选轨迹作为超车轨迹。

进一步地，建立智能车辆的超车轨迹候选集的步骤包括：

(1)使用frenet坐标系，将从智能车辆的当前位置沿道路方向向前预瞄一定距离之后的每个端点的位置分解为纵向位移s′和横向位移d′(k)，其中，s′和d′(k)通过下式计算：

在式(1-1)中，s′为沿着参考线的方向从参考线的起始点到所述端点在参考线上的投影点之间的曲线距离，s为沿着参考线的方向从参考线的起始点到智能车辆的当前位置在参考线上的投影点F之间的曲线距离，Δs为沿着参考线的方向从所述投影点F到所述端点在参考线上的投影点之间的曲线距离，Δs_min为Δs的最小值，v为智能车辆的速度，t_pre为预瞄时间阈值；

式(1-2)为智能车辆正常行驶情况下横向位移的计算公式，在式(1-2)中，d′(k)为每个所述端点到参考线的法向距离，d_w为道路的宽度，N表示道路的宽度被等距离分割成N段且N为正整数，k≤N且k为正整数；