[发明专利]一种面向无人驾驶的拟人化参考轨迹规划方法

说明书

本发明涉及一种面向无人驾驶的拟人化参考轨迹规划方法，包括以下步骤：建立车辆转向模型，根据车辆基本参数，生成车辆转向时的动力学约束；根据车辆上层决策获取道路的地图信息，根据地图信息得到参考轨迹的起终点约束信息；根据车辆转向时的动力学约束和参考轨迹的起终点约束信息，生成若干条基本满足车辆转向的几何学和动力学约束且符合人的驾驶习惯和转向规律的转弯轨迹曲线，形成基本可行轨迹簇；以横向加速度对时间的积分为指标，从基本可行轨迹簇中选择最为舒适的一条作为最终生成的最佳路口内参考行驶轨迹。本发明方法考虑人的驾驶特性，模拟人的驾驶规律，生成的参考行驶轨迹符合人的驾驶习惯。

技术领域

本发明属于无人驾驶汽车导航领域，尤其涉及一种面向无人驾驶的拟人化参考轨迹规划方法。

背景技术

无人车导航模块综合了感知的结果，并考虑车辆动力学特性，输出一条可以行驶的轨迹。在城市结构化道路的完全自动驾驶汽车导航中，导航任务一般分为三层：任务规划层、行为决策层和轨迹规划层。轨迹规划层一般分两步进行：不考虑移动障碍物的参考轨迹生成和考虑移动障碍物的局部轨迹规划。对于轨迹规划问题，在路口这样复杂的场景中，参考轨迹尤其重要，它弥补了上层任务规划的不完整性，同时利用地理信息降低感知难度，而且增加了最终行车轨迹的全局最优性。

目前，路口转向参考轨迹的生成方法尚不完善，一般用直线连接、圆弧连接或在地图上手动画出虚拟车道线的方式生成，对汽车动力学特性、人类驾驶员驾驶习惯以及乘坐舒适性等因素的考虑尚不深入。另外，手动画线方式本身效率不高，不适于无人车大范围的行驶导航。因此，现在亟需一种适用于解决多种路口内部多种转向情形下的参考轨迹自动规划方法，同时考虑汽车动力学特性、人类驾驶员驾驶习惯和乘坐舒适性等因素，提高轨迹规划的合理性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种面向无人驾驶的拟人化参考轨迹规划方法，适用于多种路口内部、多种转向情形下的参考轨迹自动规划，同时考虑汽车动力学特性、人类驾驶员驾驶习惯和乘坐舒适性等因素，提高轨迹规划的合理性，为进一步的无人车控制提供目标轨迹。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种面向无人驾驶的拟人化参考轨迹规划方法，包括以下步骤：

1)建立车辆转向模型，根据车辆基本参数，生成车辆转向时的动力学约束；

2)根据车辆上层决策获取道路的地图信息，根据地图信息得到参考轨迹的起终点约束信息；

3)根据车辆转向时的动力学约束和参考轨迹的起终点约束信息，生成若干条基本满足车辆转向的几何学和动力学约束且符合人的驾驶习惯和转向规律的转弯轨迹曲线，形成基本可行轨迹簇；

4)以横向加速度对时间的积分为指标，从基本可行轨迹簇中选择最为舒适的一条作为最终生成的最佳路口内参考行驶轨迹。

所述步骤1)中的车辆转向模型为：

式中，Π为转弯轨迹曲线；s为转弯轨迹曲线的任意弧长；l为转弯轨迹曲线Π的长度。

所述步骤1)中的车辆基本参数包括车辆轴距L、外侧转向轮最大转角β和转弯轨迹曲线曲率变化率最大值σ_max；

车辆转向时的动力学约束为：

κ(s)≤κ_max，s∈[0,l]

式中，κ(s)为转弯轨迹曲线任意弧长s处的曲率；κ_max为转弯轨迹曲线曲率的最大值；为转弯轨迹曲线曲率的导数。