[发明专利]一种无人驾驶紧急避障路径跟踪方法

权利要求书

1.一种无人驾驶紧急避障路径跟踪方法，其特征在于，包括：

获取自车行驶状态信息、位置信息和自车周围环境信息，所述自车周围环境信息中至少包括自车前方障碍物信息；

根据道路曲率、自车与前车碰撞时间以及相邻车道的避障区域和约束条件，确定避障策略，所述避障策略包括紧急制动模式、紧急转向模式和智能预警模式；

当所述避障策略为紧急转向模式时，根据自车行驶状态信息、位置信息和自车周围环境信息规划最优避障路径；

预测自车在最优避障路径上，不同时刻车辆位置对应前轮和后轮的车轮转角和车轮转速；

根据计算的车辆的各个车轮的车轮转角和车轮转速，控制车辆跟踪最优避障路径行驶；

所述根据道路曲率、自车与前车碰撞时间以及相邻车道的避障区域和约束条件，确定避障策略，包括：

根据自车位置信息和前方障碍物信息，计算自车与前车碰撞时间，若自车与前车碰撞时间小于设定时间阈值，确定所述避障策略为紧急制动模式；

若道路曲率大于设定曲率阈值且自车与前车碰撞时间大于设定时间阈值且相邻车道存在避障区域，则确定所述避障策略为紧急转向模式或智能预警模式；

其中，所述确定所述避障策略为紧急转向模式或智能预警模式，包括：

分别计算自车与前车、自车与相邻前车和自车与相邻后车的当前实际距离D1、D2和D3，以及自车与前车、自车与相邻前车和自车与相邻后车的避障最小安全距离d1、d2和d3；

若D1＞d1且D2＞d2且D3＞d3，则确定所述避障策略为紧急转向模式，否则，确定所述避障策略为智能预警模式。

2.根据权利要求1所述的紧急避障路径跟踪方法，其特征在于，所述当所述避障策略为紧急转向模式时，根据自车行驶状态信息、位置信息和自车周围环境信息规划最优避障路径，包括：

根据自车周围环境信息和自车行驶状态信息，基于车辆动力学模型和路径跟踪模型计算出多条避障路径，从中选取最优避障路径。

3.根据权利要求2所述的紧急避障路径跟踪方法，其特征在于，所述车辆动力学模型为：

根据紧急避障下纵向运动、横向运动、横摆运动和侧倾运动，基于牛顿定理得到车辆单轨模型的动力学方程：

其中，X－O－Y表示惯性坐标系，x－o－y表示车辆坐标系，l_f、l_r分别为车辆质心到前、后轴距离；δ_f和δ_r分别为前轮转角和后轮转角；v_x、v_y和ω_r为车辆质心的纵向速度、侧向速度和横摆角速度；F_xi，F_yi(i＝r,f)分别为前、后轮胎纵向力和轮胎侧偏力,I_Z表示车辆绕Z轴的转动惯量，(X，Y)代表车辆的位置坐标；

将所述车辆单轨模型的动力学方程进一步简化为车辆动力学模型：

基于状态空间，路径跟踪模型表示为其中，ξ(t)＝[v_y，v_x，ω_r，Y，X]^T为系统状态变量，u(t)＝[δ_r，δ_f]^T为系统输入的控制量。

4.根据权利要求1所述的紧急避障路径跟踪方法，其特征在于，所述预测自车在最优避障路径上，不同时刻车辆位置对应前轮和后轮的车轮转角和车轮转速，包括：

基于纵向控制策略完成前轮和后轮的车轮转速的调整控制：根据自车的前方障碍物信息、自车行驶状态信息和自车运动规划车速信息，基于神经网络完成车辆纵向速度的调整控制；

基于横向控制策略完成前轮和后轮的车轮转角的调整控制：根据当前车速、道路曲率半径、横摆角速度、路径横向偏差，基于神经网络完成车辆前后轮转角的调整控制。