[发明专利]一种使用频率整型的车辆运动规划系统与方法

说明书

本发明公开了一种使用频率整型的车辆运动规划系统与方法，基于上层感知模块与车辆信息模块获取车辆周边可通行区域信息及车辆运动状态极限，并结合规划目标设定模块获得的规划目标需求，输入规划约束生成模块确定车辆的几何位置约束与运动状态约束；基于几何位置约束与车辆信息模块输出的车辆运动位姿及几何信息，规划终点采样模块输出多个规划终点；结合规划目标表征指标，获得最优控制问题的频率加权函数及优化目标函数；最终优化求解模块输出不同规划终点对应的最优控制序列与最优规划时域，经过最优路径选择模块的评选输出目标轨迹。本发明通过规划目标设定模块个性化选取不同的规划目标，可改善运动规划的舒适性。

技术领域

本发明属于自动驾驶车辆技术领域，尤其涉及一种使用频率整型的车辆运动规划系统与方法。

背景技术

晕车作为晕动病的一种表现形式，晕车的症状包括出汗、头晕、恶心、呕吐，很大得影响着车辆中乘员的乘坐体验。国内外众多的调查研究均表明大部分人在乘坐车辆时都经历过轻度或重度的晕车，可以认为晕车是一种常见的现象。

随着自动驾驶技术的发展，车辆的自动化水平逐渐提高，车辆的运动包括加减速、转向运动都可由自动驾驶系统来控制，为了提升竞争力，满足用户对“智能车辆”这一先进概念的期待，无人出租车、无人巴士等出行服务应提供由于目前人类驾驶员提供的出行服务体验。而与此同时，一方面作为乘客，在关于能否安全抵达目的地这一基础要求之外，评判服务优劣的基础要素则是乘坐舒适性；另一方面从车辆的运动规划和控制方面入手，来减少车辆中乘员晕车的发病率和严重程度是可行的。

因此，为了促进大众对自动驾驶出行服务的认可程度，提升自动驾驶出行服务的水平，开发提升车内乘员乘坐舒适性的自动驾驶算法势在必行。但是，现有的抵抗晕车的措施、设计中，多从车内人机工效学的优化角度来减缓晕车，包括车内显示器、座椅布置、车内气候环境调整，或者从车辆底盘悬架设计与控制着手改善振动，尚未有从车辆的运动规划方面着手来缓解晕车的公开报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供使用频率整型的车辆运动规划系统与方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种使用频率整型的车辆运动规划系统，包括车辆模型模块、规划约束生成模块、加权函数选择模块、规划终点采样模块、优化求解模块、最优路径选择模块等。

所述车辆模型模块，包含车辆模型M，用于计算规划时域T_i内，任意t时刻车辆的运动状态x(t)，t∈[0，T_i]，包括车辆加速度矢量a_i(t)，车辆角速度矢量ω_i(t)，车辆行驶速度v_i(t)和车辆位置(X_i(t)，Y_i(t))。

所述规划约束生成模块，接收上层感知模块计算获得的车辆可通行区域，获得轨迹几何位置约束g(x)，包括车辆侧向位置极限Y_m和纵向位置极限X_m；结合车辆运动状态极限，以及规划目标需求，获得车辆沿轨迹行驶时的运动状态约束h(x)，包括最大纵向加速度a_xm、最大纵向加速度变化率最大侧向加速度a_ym、最大侧向加速度变化率和最大横摆角速度ω_m和最大横摆角速度变化率

所述加权函数选择模块，针对规划终点采样模块选取的每个规划终点(X_i，Y_i)，i＝1…n，根据规划目标C确定的目标相关表征指标，选用相应的频率加权函数W，并根据W设计基于频率整型方法的优化目标函数J_i，i＝1…n。

所述规划终点采样模块，根据约束生成模块输出的几何位置约束g(x)，沿既定车辆行驶方向，在可通行区域内选取多个规划终点(X_i，Y_i)，i＝1…n；