[发明专利]一种动态环境下的避碰方法

说明书

本发明公开一种动态环境下的避碰方法，其中包括：一种避碰规则适合应用于所有遭遇场景和无论障碍物是否遵守避碰规则的情况，自主装备在跟踪期望轨迹的前提下遇到障碍物时，通过碰撞风险评估将与自主装备有碰撞风险的障碍物标记为激活状态。本发明所提出的避碰方法根据自主装备的期望速度和避碰规则计算能避开所有已激活障碍物的最优避碰速度。

技术领域

本发明涉及一种动态环境下的避碰方法。

背景技术

速度障碍(VO)：该方法在速度空间中产生一个锥形障碍(因此得名速度障碍)，只要自主装备的速度矢量在VO之外，就可以保证未来不会发生碰撞。

从开始往方向的射线表示为：

给定形状为A的自主装备以速度移动，给定形状为B的障碍物以速度移动，自主装备边界与障碍物边界的安全距离为d且则B的危险区域为

闵可夫斯基和：

镜射：

障碍物膨胀：当把A简化为点时，B相对于A的危险区域为

所以，B在A的速度空间中的VO为

B在A相对于B的相对速度空间中的VO为如图1所示为障碍物膨胀与速度障碍示意图。

目前大多数避碰方法由于自身的局限性只能应用于避开静态障碍物或单个动态障碍物等相对简单的场景，在需要避开多个动态障碍物的情况下无法提供可靠的避碰性能。而且，部分避碰方法并没有考虑避碰规则或者考虑到的避碰规则太过复杂繁琐，使其不太适合实际工程应用。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出一种动态环境下的避碰方法，旨在自主装备在跟踪期望轨迹的前提下遭遇到单个或多个动态、静态障碍物时，应用所提出的避碰方法根据期望速度重新规划出符合避碰规则的最优避碰速度以避开障碍物。

本发明可通过以下技术方案予以实现：

一种动态环境下的避碰方法，包括以下步骤：

1)将自主装备检测到的障碍物投影到速度空间并膨胀形成VO_O；

2)通过碰撞风险评估确定所述自主装备检测到的障碍物是否有与其发生碰撞的危险，如果检测到的障碍物有与自主装备发生碰撞的危险，则将其状态标记为激活，否则将其状态标记为非激活；

3)更新所述自主装备的状态，只要存在已激活的障碍物，自主装备就处于避碰状态，否则处于非避碰状态并跟踪期望轨迹；

4)所述自主装备处于避碰状态时，根据其期望速度和所有已激活的障碍物信息确定最优偏置速度方向；

5)对于各个已激活的障碍物，根据所述自主装备的期望速度和所述最优偏置速度方向计算其锥形VO_O两侧对应的两个避碰速度；

6)确定避碰规则；

7)通过所提出的所述避碰规则建立代价函数，并从先前计算的所述避碰速度中找到最优避碰速度；

8)所述自主装备跟踪所述最优避碰速度，直到其状态更新为非避碰。

进一步地，所述步骤4)具体为：将定义为平行于偏置速度的单位矢量，所述自主装备的期望速度和障碍物速度分别为和所述自主装备相对于障碍物的期望相对速度为了使所述自主装备的重规划轨迹在避障的同时更接近期望轨迹，偏置速度应尽量小，所以与所在的直线的夹角应尽可能大，当所述自主装备遭遇单个已激活的障碍物时，设置当所述自主装备遭遇多个已激活的障碍物时，根据所述自主装备与每个已激活的障碍物之间的相对速度来确定的方向。