[发明专利]一种狭窄通道车辆轨迹规划方法及系统

权利要求书

1.一种狭窄通道自动驾驶车辆轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1，获取车辆及作业环境的相关信息；

步骤S2，基于所述自车及周边环境的相关信息，构建狭窄环境下车辆的行驶通道；

步骤S3，基于构建的行驶通道，对该通道按其直行与拐弯特性进行区域分割；

步骤S4，确定狭窄通道的通道中心线，离散通道中心线；

步骤S5，将轨迹规划拆分为路径规划与速度规划，以通道中心线的离散点为参考，确定车辆的运动学方程及车辆通过该狭窄通道应满足的约束关系；

步骤S6，确定以高效性为目标的代价函数，给定一组合适的初始值，迭代求解最小化代价函数所得最优控制序列，最优控制序列向前积分得优化轨迹。

2.根据权利要求1所述的狭窄通道自动驾驶车辆轨迹规划方法，其特征在于：S2中所述的行驶通道构建是指将原通道向内拟合为若干段直行通道，记录直行通道左右边界的位置信息，其中第i段左边界与第i段右边界位置信息分别用下述两式表示：

A_l(i)x+B_l(i)y+C_l(i)＝0；

A_r(i)x+B_r(i)y+C_r(i)＝0。

3.根据权利要求2所述的狭窄通道自动驾驶车辆轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S3中所述区域分割将构建的行驶通道按直行通道段与直行通道段间过渡段两种类型进行分割，其中，过渡段区域由前一通道段的尾端与后一通道段的前端组成，所述通道段的尾端与前端所占据长度约为一个车身车长。

4.根据权利要求3所述的狭窄通道自动驾驶车辆轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S4中所述通道中心线是指在新构建的行驶通道基础上所确定的中心线，对该中心线进行离散的步骤具体为：

步骤S4-1，沿通道中心线依次取特定间隔距离的点为离散点，其中过渡段区域的间隔距离取值须比直行段区域的间隔距离取值小；

步骤S4-2将通道中心线离散为N个点，记录每个离散点的位置信息并匹配其对应的间隔距离取值，如第k个离散点位置为(x_co(k),y_co(k))，其对应相匹配的离散间隔指标为Δs(k)。

5.根据权利要求4所述的狭窄通道自动驾驶车辆轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S5确定约束关系的具体步骤包括如下：

步骤S5-1，对车辆外轮廓近似化处理，确定车辆位置信息；

步骤S5-2，以通道中线心离散点为参考，确定车辆在空间域内的运动学约束；

步骤S5-3，以通道中线心离散点为参考，确定车辆在空间域内不与通道边界发生碰撞的约束条件；

步骤S5-4，以通道中线心离散点为参考，确定车辆执行机构运动限制在空间域内的约束；

步骤S5-5，以通道中线心离散点为参考，确定车辆运动量大小在空间域内的约束；

步骤S5-6，以通道中线心离散点为参考，分析狭窄通道车辆通行代价函数，求解空间域内，最小化代价函数所得的控制量序列及其向前积分所得的轨迹。

6.根据权利要求5所述的狭窄通道自动驾驶车辆轨迹规划方法，其特征在于：所述步骤S5-1中，将车辆外轮廓近似化为一个矩形，以通道中心线离散点为参考点，则取第k个参考点(x_co(k),y_co(k))对应的车辆后轴中心坐标为(x(k),y(k))，车辆横摆角为根据第k个参考点所对应的车辆后轴坐标、车辆的横摆角以及车辆的车长、车宽、轴距、前悬距、后悬距，可计算出第j个参考点所对应的车辆外轮廓近似矩形各顶点坐标，如下式：