[发明专利]一种多轴分布式车辆辅助转向安全约束计算方法在审
申请号: | 202211460857.2 | 申请日: | 2022-11-17 |
公开(公告)号: | CN115817511A | 公开(公告)日: | 2023-03-21 |
发明(设计)人: | 李莹;李军求;孙逢春 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学 |
主分类号: | B60W50/00 | 分类号: | B60W50/00;B60W30/02;B60W30/08;B60W30/18 |
代理公司: | 北京市诚辉律师事务所 11430 | 代理人: | 岳东升 |
地址: | 100081 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 分布式 车辆 辅助 转向 安全 约束 计算方法 | ||
本发明提供了一种多轴分布式车辆辅助转向安全约束计算方法,针对碰撞风险设定了适合的前向障碍、车道的安全边界,且针对车辆的失稳风险提供了稳定性安全边界,从而对车辆安全约束计算方法实现了有效改进。该方法执行过程中能够持续自适应更新,因此有效保证了车辆辅助转向过程中的安全性,避免了碰撞、车道偏离和失稳的风险。
技术领域
本发明属于车辆辅助转向控制系统技术领域,尤其涉及一种多轴分布式车辆辅助转向安全约束计算方法。
背景技术
现阶段,人机协同式辅助控制还不具备完全脱离人为干预的条件,驾驶员在专注时的判断能力和环境感知意识仍明显优于机器,在主动进行换道操作或避让前方障碍时必须由驾驶员掌握主导地位。在众多具有一定自动驾驶辅助能力的车辆所发生的事故中,驾驶员注意力分散使人机协同辅助缺乏安全约束是重要诱因之一,车辆在自主控制下极容易偏离车道,或无法及时转向避让周围障碍,这也导致了车辆辅助驾驶功能使用意愿的降低,阻碍了相关技术的发展。因此,有必要针对车辆行驶安全边界及稳定性约束,为辅助转向系统的安全约束提供更为精确合理的计算方式。
发明内容
有鉴于此,针对上述本领域中存在的技术问题,本发明提供了一种多轴分布式车辆辅助转向安全约束计算方法,具体包括以下步骤:
S1、针对行驶中的前向障碍物,在车辆坐标系下基于当前车速与横向加速度的限制,依次确定使车辆到达横向安全距离最快的极限转向轨迹,以及满足转向稳定的最短纵向位移,从而得到车辆当前状态下的极限避让轨迹;
S2、确定车辆与前方不同障碍物之间的最短距离与安全性成本函数,基于车辆与障碍物速度及发生相互碰撞的最大和最小时间确定采样范围,并在所述采样范围内执行二分法搜索使所述安全性成本函数满足允许误差的最小转向点;以该最小转向点作为所述极限避让轨迹的起点从而得到最晚极限避让轨迹;
S3、根据车辆实际轮廓及距离道路边界的安全距离裕度,设定车道安全边界;
S4、针对车辆姿态的稳定性包络线设定轮胎最大性能下的车辆横摆角速度和质心侧偏角约束,作为稳定性安全约束
S5、持续对所述最晚极限避让轨迹、车道安全边界及稳定性安全约束进行动态更新,并用于车辆辅助转向决策。
进一步地,步骤S1中假设车辆在避让轨迹的初始时刻与末端时刻均沿车道行驶,则在当前车速与横向加速度的限制下,定义以下五次多项式形式的极限转向轨迹:
式中,y为车辆横向位置坐标,x为车辆纵向位置坐标,yt为车辆的横向位移,即转向轨迹末端距离初始时刻的横向距离,xt为车辆的纵向位移,即转向轨迹末端距离初始时刻的纵向距离;
在车辆转向避障时的横向位移选择为前方障碍物与相邻车道距离的一半,并利用以下公式求解最短纵向位移
式中,vx为车辆纵向速度,ay,max,yt为车辆在横向位移yt下稳定转向允许的最大侧向加速度;利用优化算法求得最短纵向位移后,结合横向位移yt即能确定出当前状态下的极限避让轨迹Robs,a。此外,考虑到最优算法的计算复杂度可能难以在嵌入式控制器中快速求解,可以在离线条件下利用计算机对各个横向位移下所对应最小纵向位移进行求解,并构建相应表格存储至控制器中。在辅助转向过程中,控制器仅需通过查表的方式获取目标横向位移下的最短纵向位移,继而得到相应极限避让轨迹Robs,a。
进一步地,步骤S2车辆与前方不同障碍物之间的最短距离利用以下公式求解:
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