[发明专利]一种基于改进人工势场算法的智能车超车路径规划方法

说明书

一种基于改进人工势场算法的智能车超车路径规划方法，通过信息采集以建立智能车的超车安全距离模型，通过车辆电子控制单元控制智能车的超车时刻，之后根据智能车所处的环境信息建立势场函数，设计规划智能车超车过程的安全路径。本发明用于使智能车在超车过程中安全行驶，可以有效的提高车辆的通行效率，大大降低在超车过程中的事故发生率。

技术领域

本发明涉及智能车驾驶领域，具体的说是一种基于改进人工势场算法的智能车超车路径规划方法。

背景技术

近年来，随着汽车行业的高速发展以及汽车需求量的不断增加，使得交通任务的复杂度大大加重，交通事故、交通堵塞逐渐成为我们需要解决的重大问题。据统计显示，全球每年超过100万人死于车祸，其中每年因超车所导致的交通事故占所有交通事故的15％以上，现今世界各国都试图通过智能车辆控制来代替驾驶员完成驾驶任务，但是，如何规划智能车辆的超车路径，降低超车过程中的事故发生率是目前待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种基于改进人工势场算法的智能车超车路径规划方法，以使智能车在超车过程中的安全行驶，可以有效的提高车辆的通行效率，大大降低在超车过程中的事故发生率。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种基于改进人工势场算法的智能车超车路径规划方法，通过信息采集以建立智能车的超车安全距离模型，通过车辆电子控制单元控制智能车的超车时刻，之后根据智能车所处的环境信息建立势场函数，设计规划智能车超车过程的安全路径。

优选的，包括如下步骤：步骤1：信息采集，根据摄像头采集的道路信息，包括障碍物位置信息、车道限速信息；利用激光雷达采集的信息包括智能车与前车之间的车辆信息、前车速度、加速度信息；利用智能车传感器单元采集的信息包括智能车自身的车辆状态信息，位置信息，速度信息，建立超车安全距离模型；步骤2：车辆电子控制单元，通过判断智能车与前车之间的实际距离与超车安全距离的差值来控制智能车的超车时刻，当智能车与前车之间达到安全超车距离且车道左侧无其他行驶车辆时，开始超车，车辆电子控制单元将超车信号发送给车辆执行机构；步骤3：根据智能车所处的环境信息建立势场函数，并在传统人工势场算法的基础上加入车道信息与智能车自身的运动学参数改进势场函数，设计规划智能车超车过程的安全路径。

优选的，摄像头将采集到的道路信息、激光雷达将采集到的前车与智能车相对位置以及前车速度、加速度信息传到车辆电子控制单元中，智能车的传感器包括用于采集智能车速度的车速传感器、用于采集前轮转角的前轮转角传感器以及用于采集加速度的加速度传感器，智能车传感器同时将得到的信息传到车辆电子控制单元中。

优选的，超车安全距离模型为：

其中，v_A(0)、v_B(0)分别为换道开始时智能车A与前车B的行驶速度，在超车换道过程中智能车A以恒定纵向速度行驶，前车B始终以恒定速度在车道中心线处行驶；σ为时间；a_A(t)、a_B(t)分别为换道过程中智能车A和前车B在t时刻的纵向加速度,L为智能车A的宽度,θ为t时刻智能车A的车身与车道线之间的夹角,d为智能车A与前车B的初始纵向距离。

优选的，所述步骤3具体包括：(1)计算智能车初始位置与目标点的距离和角度，同时计算智能车初始位置与左侧车道中心线的距离，然后将距离数据和角度数据传入人工势场算法中，用于获得目标点与超车车道的中心线在势场中对智能车产生得引力作用，其引力如下所示：

F_att(q)＝ζρ(q，q_goal)+f_att

其中ζ是引力势场增益因子，为一常数；ρ(q，q_goal)是当前点q与目标点q_goal之间的欧氏距离，引力的方向是从智能车的当前位置指向目标位置，且离目标位置越近，引力越大，其中f_att为道路引力势场；