[发明专利]一种无人驾驶弯道避撞轨迹规划与跟踪控制方法

权利要求书

1.一种无人驾驶弯道避撞轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于：包括，

根据自车与障碍车行驶状态信息和位置信息结合控制算法，建立车辆动力学模型；

根据道路信息参数、道路曲率、自车与障碍车的碰撞时间以及相邻车道的避障区域和约束条件，进行模拟轨迹规划；

根据所述车辆动力学模型与所述模拟轨迹，进行路径跟踪控制，确定避撞策略，拟合出最优避撞路径。

2.如权利要求1所述的一种无人驾驶弯道避撞轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于：所述车辆动力学模型包括，

状态方程模型为：

其中，m为车辆质量，I_z为车辆横摆转动惯量，l_f、l_r为车辆质心到前后轴的距离，v_x为质心处的纵向速度，y为侧向位移，为侧向速度，Ψ为车辆质心的横摆角，为车辆质心处侧向加速度；F_yf和F_yr车辆前后轮胎受到的侧向力；为车辆质心横摆角速度，为横摆角加速度；δ为前轮转角；C_αf和C_αr为前后轮的侧偏刚度；β为车辆的质心侧偏角度。

3.如权利要求2所述的一种无人驾驶弯道避撞轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于：所述模拟轨迹规划包括，

将车辆从外侧车道驶入内侧车道路径用五次多项式曲线表示为：

通过变道约束条件获得变道的初始时刻和完成时刻位移、速度和加速度边界条件为：

X_O(t_on)＝0,

Y_O(t_on)＝0,

X_A(t_off)＝R_asinω_OA,

Y_A(t_off)＝R_b-cosω_OA

其中，和为车辆在变道初始时刻的向心加速度和完成时刻的向心加速度，开始时刻t_on，结束时刻t_off，换道时间T＝t_on-t_off，路段长度L、车道间距d，状态约束:开始时刻纵向速度v_xon、加速度a_xon,侧向速度v_yon、加速度a_yon；结束时刻纵向速度v_xoff、加速度a_xoff,侧向速度v_yoff、加速度a_yoff，X0,Y0为初始时刻的纵向位置和横向位置XA,YA，为换道结束时刻的纵向位置和横向位置，为初始时刻的纵向速度和横向速度，为换道结束时的纵向速度和横向速度，为初始时刻的纵向加速度和横向加速度，为结束时刻的纵向加速度和横向加速度，R_a为内侧车道道路中心线半径，R_b为外侧车道道路中心线半径。

4.如权利要求3所述的一种无人驾驶弯道避撞轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于：所述路径跟踪控制包括，

横纵向MPC控制，将纵向控制误差模型和横向控制误差模型集成到一起设误差模型为：

其中，误差状态变量分别对应：横向误差e₁,横向误差率航向误差e₂,航向误差率速度误差e₃,位置误差e₄，m为车辆质量，I_z为车辆横摆转动惯量；l_f、l_r为车辆质心到前后轴的距离，C_αf和C_αr为前后轮的侧偏刚度，v_x为纵向速度，δ为前轮转角，a为纵向加速度，为道路曲率。