[发明专利]一种无人车辆局部路径规划方法

权利要求书

1.一种无人车辆局部路径规划方法，其特征在于，包括：

通过测距传感器获取障碍物信息，构建规划参考点集合和局部地图，所述规划参考点集合包括位于测距传感器探测边界上的点、基于障碍物边界点旋转采样后的点以及目标点，所述障碍物边界点为经过车辆坐标点的直线与障碍物边缘的切点，所述局部地图为描述车辆附近空间被障碍物占据情况的栅格地图；

选取规划参考点集合中的元素作为规划终点，生成规划路径Dubins曲线；

对规划路径进行碰撞检测；通过碰撞检测的规划路径作为运动控制的参考路径；

其中，通过测距传感器获取的障碍物信息，构建规划参考点集合，具体包括：

测距传感器在各个方向上获取的点的集合，集合中包括测距传感器探测边界上的点，其构成的集合为；障碍物边界点，其构成的集合为；障碍物边界点，其构成的集合为；其中， ，，为测距传感器的最大探测距离，，表示顺时针方向上相邻的个点，表示逆时针方向上相邻的个点，表示点相对于点的方位角；表示点与点之间的距离，为测距传感器的角度分辨率，为车辆在车辆坐标系下的位置点，为实际应用中测距传感器获取的障碍物距离，为n倍的角度值，为用于障碍物边界点判断的距离阈值；

基于所述障碍物边界点进行旋转采样，得到顺时针采样点集合和逆时针采样点集合，其中，，，为集合中的元素；为集合中的元素；为旋转角度；为旋转矩阵，表示逆时针旋转角度，表示顺时针旋转角度；为旋转角度的下限；为旋转角度的上限；为旋转采样的步长；

确定规划参考点集合和仅考虑车辆前方信息的规划参考点集合，其中，， ，为目标点的集合，若目标点位于测距传感器探测范围内，记目标点在车辆坐标系下的坐标点为，则，否则；

所述选取规划参考点集合中的元素作为规划终点，生成规划路径Dubins曲线，具体包括：

当满足以下条件时，车辆转换为朝目标移动状态：1）车辆处于初始时刻或2）车辆处于环绕障碍物状态，且集合中存在一元素比已确定的局部最近点到目标点的距离更小，且基于所述元素生成的Dubins曲线能够通过碰撞检测，其中，所述局部最近点为测距传感器探测到的位于障碍物上距离目标位置最近的点；

在所述朝目标移动状态中：

确定集合中各元素的代价，所述代价根据所述元素到车辆当前位置的距离以及所述元素到目标位置的距离确定；

规划Dubins曲线：选取当前集合中代价最小的元素，以车辆的位姿为起点，以选取元素的位姿为终点，规划Dubins曲线；其中，终点的航向为选取元素相对车辆的方位角；

如果规划出的Dubins曲线不能通过碰撞检测，则在集合中排除当前参考元素，跳转至规划Dubins曲线步骤，直至规划出的Dubins曲线通过碰撞检测时或不存在能够通过碰撞检测的Dubins曲线时停止跳转。

2.根据权利要求1所述的无人车辆局部路径规划方法，其特征在于，所述选取规划参考点集合中的元素作为规划终点，生成规划路径Dubins曲线，具体包括：

当满足以下条件时，车辆转换为环绕障碍物状态：车辆处于朝目标移动状态，且当前时刻定位系统反馈的车辆位置与目标点间的距离和当前时刻之前记录的车辆与目标点间的最近距离之差大于设定的距离阈值；

在所述环绕障碍物状态中，若车辆由朝目标移动状态转换为环绕障碍物状态时的目标位置处于车辆当前位置的右侧，则按顺时针方向环绕障碍物，对集合中的元素按方位角由小到大排序，否则按逆时针方向环绕障碍物，对集合中的元素按方位角由大到小排序；

规划Dubins曲线：选取集合中排序最前的元素，以车辆的位姿为起点，以选取元素的位姿为终点，规划Dubins曲线；其中，终点的航向为选取元素相对车辆的方位角；

如果Dubins曲线不能通过碰撞检测，则在集合中排除当前参考元素，跳转至规划Dubins曲线步骤，直至规划出的Dubins曲线通过检测碰撞或不存在能够通过碰撞检测的Dubins曲线时停止跳转。

3.根据权利要求1所述的无人车辆局部路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：在朝目标移动状态时，除按目标点的位姿规划出的Dubins曲线通过碰撞检测外，根据、确定当前时刻之前车辆与目标点之间欧式距离的最小值，其中，为时刻定位系统反馈的车辆位置与目标位置之间的距离，为初始时刻定位系统反馈的车辆位置与目标位置之间的距离，表示正整数。