[发明专利]一种具有时间一致性的无人驾驶车辆局部路径规划方法

说明书

本发明公开一种具有时间一致性的无人驾驶汽车局部路径规划方法，首先为规划路径曲线增加车辆运动微分约束，使得车辆能够准确地对生成的轨迹进行跟踪；其次，对路径规划轨迹曲线模型进行了模型参数提升，为规划路径增加了更大的自由度，便于将对曲率的约束问题转化为数学的求解最优化问题；最后，对于利用周期优化求解获得局部路径方法前后周期优化结果有较大差异，导致车辆进行实时路径跟踪时出现抖动的问题，本发明将局部路径规划段分为弱规划和强规划两部分，弱规划段由上个规划周期的强规划结果得到，通过规划的分段，即保证规划结果的时间一致性，又可使局部路径规划具有较高的避障能力。

技术领域

本发明属于智能车辆局部路径规划相关研究领域，涉及一种具有时间一致性的无人驾驶车辆局部路径规划方法。

技术背景

据统计，2016年我国国内汽车销量达到了2802.8万辆，相比2015年增加了13.7％，连续8年蝉联全球销量第一。截止到2015年年末，全国的总里程数也达到了457.73万公里，同比增加了14.5万公里。汽车保有量和公路总里程的增加导致交通事故频发，交通拥堵情况严重。根据公安部交通管理局的统计数据显示，2016年全国共发生汽车责任事故约16.5万起，造成约5.2万人死亡，16.8万人受伤。专家对城市交通数据的分析表明，人为因素是导致城市交通事故的主要原因。鉴于此，世界各国对智能交通系统(IntelligentTransportation System)给予了充分地重视，投入大量的人力物力到其中。在这之中，智能车辆(Intelligent Vehicles)作为智能交通系统的关键组成部分，发挥着不容忽视的作用。所谓智能车辆，就是集合多种技术于一身(如环境感知、组合导航、人工智能、机器视觉、自动化技术)，具有感知环境和规划决策能力的智能化系统。智能车辆通过环境感知检测车辆周围环境信息，并根据决策规划系统制定相对应的控制需求，由车辆执行机构执行加减速、转向等操作，以达到车辆安全行驶的目的，避免因为驾驶员的驾驶技术、安全意识等因素造成交通事故的发生。

无人驾驶汽车控制系统按负责功能的不同可以分为规划层和执行层，规划层主要完成目标路径的生成，包括全局路径的规划和局部路径的规划。其中，局部路径规划是指在全局路径已知情况下，无人驾驶车辆在实时行驶时，由雷达和摄像头获取周围包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息的环境信息，然后通过局部规划算法得到一条安全无碰撞的最优路径的过程。

当前的局部路径规划算法一般是基于路径生成和路径选择的方法。该方法具有实用性强，运算复杂度低，方法灵活的优点，但在曲线生成上没有结合车辆的运动学参数对生成的曲线进行约束，导致最终选择出的局部路径不能从根本上保证路径跟踪的准确度，而且由于使用的是周期优化求解的方式，当前规划周期和下一个规划周期的规划结果可能存在较大的差异，丧失时间一致性，导致可能得到阶跃的路径跟踪输出，造成车身的不稳，影响行车安全。

发明内容

时间一致性是来自经济学的一个概念，时间不一致是指在t₁时刻规划得到t_n时刻的最优计划p，在t₂时刻已不是t_n时刻的最优计划，北京理工大学姜岩博士将其概念引入到智能车局部路径规划领域。

针对当前较多使用的基于路径生成和路径选择的无人驾驶车辆局部路径规划方法存在的规划出的曲线缺乏车辆运动学约束、无法保证车辆路径跟踪的准确度和安全性、以及依靠优化求解得到局部规划路径方法周期一致性较差容易导致规划结果出现阶跃影响车辆安全行驶的问题，提出了一种具有时间一致性的无人驾驶车辆局部路径规划方法。采用该方法可以提高无人驾驶汽车的环境适应性能、目标路径跟踪的准确性能以及行驶的安全性能。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种具有时间一致性的无人驾驶车辆局部路径规划方法，其步骤包括如下：

步骤1，判断规划周期属性，确定多段的规划距离；

步骤2，确定无人驾驶车辆位置