[发明专利]一种用于无人车位姿调节的轨迹规划方法

权利要求书

1.一种用于无人车位姿调节的轨迹规划方法，其特征在于，包括步骤：

采用由圆弧、直线段和回旋曲线组成的Reeds-Shepp曲线构造起点和终点之间曲率连续且距离最短的最优路径；

给定离散时间间隔，获取离散的路径点；

根据Reeds-Shepp曲线上的起点、终点和路径点组成的点对将最优路径分为前进路径片段和倒车路径片段；

基于指数函数，分别针对每个路径片段的长度和运动方向生成各阶导数光滑有界的速度规划曲线；

将速度规划曲线叠加到相应的路径片段上得到最优运行轨迹。

2.根据权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述圆弧的半径为无人车的最小转向半径，圆弧与圆弧以及圆弧与直线段之间通过回旋曲线过渡连接。

3.根据权利要求2所述的轨迹规划方法，其特征在于，通过遍历路径中所有圆弧和直线段的组合方式找到距离最短的最优路径。

4.根据权利要求2所述的轨迹规划方法，其特征在于，给定离散时间间隔，获取离散的路径点具体包括：将构造的最优路径用圆弧方程、直线方程和回旋曲线方程表示，将离散时间间隔带入圆弧方程、直线方程和回旋曲线方程得到离散的路径点；每个路径点表示无人车位姿(x,y,θ)的三维坐标，x、y是路径点在全局坐标系中的横、纵坐标，θ是无人车与全局坐标系X轴的夹角。

5.根据权利要求4所述的轨迹规划方法，其特征在于，将最优路径分为前进路径片段和倒车路径片段具体包括以下步骤：

步骤5-1，计算无人车的车头指向的方向向量v_e为：

v_e＝(cosθ,sinθ)

步骤5-2，计算路径点方向向量v_i：

v_i＝(x_i+1-x_i,y_i+1-y_i)

其中，x_i和y_i是当前路径点i的横、纵坐标，x_i+1和y_i+1是x_i和y_i对应的路径点的下一个路径点的横、纵坐标；

步骤5-3，确定车头指向的方向向量v_e和路径点方向向量v_i的夹角α：

α＝v_e·v_i

其中，·表示向量点积，如果夹角απ/2，此时速度应为正，该路径点归类为前进路径片段；如果两个向量的夹角α≥π/2，此时速度应为负，路径点归类为倒车路径片段；

步骤5-4，重复上述步骤，将最优路径分割成若干条交替进行的前进路径片段和倒车路径片段。

6.根据权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，基于指数函数，分别针对每个路径片段的长度和运动方向生成各阶导数光滑有界的速度规划曲线，具体包括以下步骤：

基于指数函数构造速度函数；

根据姿态调节时对无人车驱动系统的约束条件确定速度函数中控制参数的取值范围；

基于控制参数的取值范围、路径片段的长度和运动方向，确定速度函数中控制参数值，获取速度规划曲线。

7.根据权利要求6所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述速度函数为：

其中，e是自然指数，v_m、k和c均为控制参数，时间t是函数的自变量，v_m是函数的极限值，对应最大速度；k反应函数曲线的倾斜程度，决定最大加速度；c对应速度达到最大加速度所需的时间，对于速度的上升阶段和下降阶段，参数k取值相同，上升阶段v_m0，下降阶段v_m0。