[发明专利]基于车道线平行偏移进行避障及超车的动态轨迹规划方法

摘要

本发明涉及一种基于车道线平行偏移进行避障及超车的动态轨迹规划方法，针对不同道路场景建立不同的状态空间，实现不同工况下轨迹规划；采用坐标转换并解耦的方式规划更加精确的后续实时轨迹。有益效果：本发明针对不同道路场景建立不同的状态空间、实现不同工况下的有效精确轨迹规划；采用坐标转换并解耦的方式，为后续轨迹规划方实现更加精确的实时轨迹规划；设置筛选规划轨迹目标函数及约束条件，提高轨迹规划的效率并满足规划轨迹具有安全性、舒适性和稳定性；设置保证路径一致性的评估条件，避免在车辆行驶中由于环境变化对规划路径产生不安全因素，及时发现规划路径的危险警示进行轨迹重规划或在无法选择最优路径时提示驾驶员介入操作。

主权项

1.一种基于车道线平行偏移进行避障及超车的动态轨迹规划方法，其特征是：针对不同道路场景建立不同的状态空间，实现不同工况下轨迹规划；采用坐标转换并解耦的方式为后续实时规划精确轨迹做准备，进而在不同工况下采用五次多项式实时规划平滑轨迹，具体步骤如下：一、定义场景：1)开阔环境中的固定路径；2)仅带有道路边界线并无车道线的结构化道路；3)具有多条并行车道的结构化道路；二、根据场景分别选取一条固定路径为轨迹规划的参考路径：针对场景1)选取该环境中的固定行驶路径为参考路径；针对场景2)根据道路边界线定位道路中心线为参考路径；针对场景3)选取保持某一车道行驶时的车道中心线为参考路径，当换道行驶时选取相应行驶的车道中心线为参考路径；三、通过CARTESIAN到FRENET坐标系的变换方法将二维轨迹规划解耦为两个独立的一维轨迹规划，坐标转换至S、D轴方向，其中S轴定义为参考路径，S轴的法向为D轴；四、生成S、D轴方向状态空间，即目标状态空间：针对场景1)和场景2)在D轴方向上生成目标状态空间(dt,dt’,dt”)，其中：dt按照等距间隔取值[min:step:max]以对应不同平行偏移的距离，dt’、dt”代表速度与加速度，在场景1)及场景2)中无人驾驶车辆行驶到目标状态空间后，D轴上的速度和加速度均为0；在S轴上根据车辆当前速度以及目标速度生成状态空间(st、st’、st”)，其中st代表车辆原行驶路径与平行偏移路径的偏移距离；st’代表车辆行驶到目标轨迹后的速度；st”代表车辆行驶到目标轨迹后的加速度；车辆到达目标轨迹空间后保持目标车速匀速行驶，加速度取值为0；针对场景3)在D轴上生成目标状态空间(dt,、dt’、dt”)，其中dt选取左右两条车道的中心线距离当前车辆行驶车道中心线的距离，取值表示为[left:0.0:right]，其中left为距左侧车道中心线的距离，right为距右侧车道中心线的距离；dt’、dt”代表速度与加速度，取值均为0；在S轴上的目标状态空间设定与场景1)和场景2)一致；五、确定目标平行偏移轨迹：针对不同场景下的每一个目标的配置，生成一条无人驾驶车辆的目标轨迹；所述目标轨迹分为两段，其中：无人驾驶车辆当前位置与平行偏移路径位置之间的平滑连接为第一段路径；达到目标轨迹后保持在该平行偏移路径的位置上行驶为第二段轨迹。