[发明专利]一种基于斥力场模型的特种车辆避让方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于斥力场模型的特种车辆避让方法，包括，以当前车辆的行驶方向构建行驶坐标系，构建障碍边界的斥力函数；以特种车辆的行驶方向构建特种坐标系，构建特种车辆边界斥力函数；计算障碍物边界斥力函数和特种车辆边界斥力函数在行驶坐标系的两个坐标轴上的合力；基于车辆行驶方向的合力控制当前车辆的速度，基于垂直行驶方向的横向合力控制当前车辆的转向角度。本发明还提供了特种车辆避让系统。本发明的优点在于：以当前车辆位置为基点构建两个坐标系以分析当前车辆周边的障碍物以及特种车辆的斥力场函数，基于斥力的合力做出避让特种车辆的决策，在及时避让特种车辆的同时确保能够安全的躲避障碍物。

技术领域

本发明涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及一种基于斥力场模型的特种车辆避让方法和系统。

背景技术

随着自动驾驶技术的推广和发展，自动驾驶技术所需要解决的问题也越来越多，例如在车道上存在警车、消防车、救护车、工程救险车等特种车辆时，需要及时识别特种车辆并主动让行。

公开号为CN110733499A的发明专利申请公开了一种自主车辆及其控制方法，通过接受、解析特种车辆发送的信息，确定特种车辆需求信息的优先级，根据特种车辆的优先级顺序控制自动车辆避让特种车辆，然而该方法需要特种车辆与自主车辆建立通信关系，并且在避让时只考虑自主车辆与特种车辆和其他自主车辆的相对位置关系，不适用于当前的实际路况，无法在现阶段的道路上使用。

公开号为CN112060089A的发明专利申请公开了一种特种车辆的避让方法，通过获取音频信号和图像信息判断当前周围环境以及特种车辆的状态，当特种车辆满足预设条件时，获取特种车辆运动参数并据此判断特种车辆的运动趋势，再根据所述运动趋势和所述图像信息确定避让路径。以上现有技术为典型的避障方式，具体步骤为识别特种车辆、判断是否需要进行避让、选择避让路径。现有技术中关于特种车辆识别的研究已经比较完善，但是在判断是否需要避让和避让路径的规划上无法主动分析周围其他车辆状态并进行提前避障，具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于斥力场模型进行特种车辆避让决策的方法和系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于斥力场模型的特种车辆避让方法，包括，

以当前车辆的行驶方向构建行驶坐标系，获取障碍物的边界坐标，计算避障安全距离，构建障碍边界的斥力函数；

以当前车辆为基点，以特种车辆的行驶方向构建特种坐标系，获取特种车辆的边界坐标，构建特种车辆边界斥力函数；

在需要避让特种车辆时，计算障碍物边界斥力函数和特种车辆边界斥力函数在行驶坐标系的两个坐标轴上的合力；

基于车辆行驶方向的合力控制当前车辆的速度，基于垂直行驶方向的横向合力控制当前车辆的转向角度。

本发明分别以当前车辆位置为基点构建两个坐标系以分析当前车辆周边的障碍物以及特种车辆的斥力场函数，基于斥力的合力做出避让特种车辆的决策，在及时避让特种车辆的同时确保能够安全的躲避障碍物，确保安全、高效的交通环境。

优选的，所述构建行驶坐标系的方法为，

以当前车辆的几何中心为O点，以行驶方向为Y轴，以平行于车轴方向为X轴，构建XOY平面坐标系作为行驶坐标系。

优选的，所述计算避障安全距离的方法包括

计算障碍边界P_i(x_i，y_i)到当前车辆的距离：

其中，B为当前车辆的宽度，L为当前车辆的长度，满足下式，

引入当前车辆与障碍物的相对速度v，