[发明专利]汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统

权利要求书

1.一种汽车自动换道最优轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将系统预置的最大换道时间等分为k份，得到换道完成时间分别为t₁，t₂，…，t_k；规划出从确认换道开始的t₁，t₂，…，t_k时间内各个阶段不同的换道轨迹分别为S₁，S₂，…，S_k；

步骤2、构建代价函数J：

其中：L表示车辆前后轴距离，V_x(t)表示较大换道完成时间t轨迹的纵向速度，V_x(t₀)表示较小换道完成时间轨迹t₀的纵向速度，W_s(t)表示较大换道完成时间t轨迹的横摆角速度，W_s(t₀)表示较小换道完成时间轨迹t₀的横摆角速度；

步骤3、按照排列组合的方式，得到不同t₀和t的组合，计算每种组合下的代价函数Jx,x＝1,2,…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。

2.根据权利要求1所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法，其特征在于：所述换道轨迹的规划模型为：

Y＝1/60*1/V_x*W_s”'*X⁵+1/24*1/V_x*W_s”*X⁴+1/6*1/V_x*W_s'*X³+1/2*1/V_x*W_s*X²+θ*X+D；

其中：

θ表示车辆相对预期轨迹的角度，单位为rad；

D表示车头中心至预期轨迹的距离；

W_s为当前横摆角速率，单位为rad/s；

W_s'为W_s求导一次，单位为rad/s²；

W_s”为W_s求导二次，单位为rad/s³；

W_s”'为W_s求导三次，单位为rad/s⁴。

3.根据权利要求1或2所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法，其特征在于：构建代价函数J的具体过程如下：

构造代价数原型：

J＝θ(t)-θ(t₀)+D(t)-D(t₀)；

其中：

D(t)＝1/2*W_s(t)*t²；

D(t₀)＝1/2*W_s(t₀)*t₀²；

θ(t)表示较大换道完成时间t的角度，θ(t₀)表示较小换道完成时间轨迹t₀的角度，D(t)表示较大换道完成时间t的侧向位移，D(t₀)表示较小换道完成时间轨迹t₀的侧向位移，k₀表示车辆稳定性常数；

因此，可得：

令k₀＝0，得到最终代价函数：

4.一种汽车自动换道轨迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用如权利要求1至3任一所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法规划出最优换道轨迹，将相应的转向角度发送给EPS执行转向；

在按照最优换道轨迹进行变道过程中，根据车辆横摆角实时修正转向角度。