[发明专利]一种多势场融合的智能驾驶汽车安全避障方法

权利要求书

1.一种多势场融合的智能驾驶汽车安全避障方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S10、计算智能驾驶汽车分别与多个障碍物的范围角和倾斜角，得到智能驾驶汽车分别与多个障碍物的相对速度区域；

步骤S20、根据智能驾驶汽车分别与多个障碍物的相对速度区域，构建智能驾驶汽车分别与多个障碍物的对应的速度势场，以满足多个不同速度的障碍物的安全避障要求；

步骤S30、构建满足不同道路边界安全避障的道路势场；

步骤S40、结合道路势场和多个速度势场，设计模糊权重分配方法，用以自适应地分配道路势场和多个速度势场的权值，将加权后的道路势场和多个速度势场相结合得到总势场；

步骤S50、利用梯度下降法计算总势场的负梯度，建立智能驾驶汽车的运动方程，将总势场的负梯度代入到智能驾驶汽车的运动方程内，得到同时满足多个不同速度的障碍物和不同边界道路的安全避障路径；

步骤S60、根据智能驾驶汽车在安全避障路径上的行驶状态和多个障碍物的运动情况，判断是否满足设定的完成避障的条件，不满足，则重复步骤S10至步骤S60；满足，则智能驾驶汽车避障完成。

2.根据权利要求1所述的智能驾驶汽车安全避障方法，其特征在于，所述步骤S10中多个障碍物的数量为n个，n＝1、2...i...n；其中智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域如下：

式中，α(i)和β(i)分别表示智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域的范围角和倾斜角，X和Y分别表示智能驾驶汽车的纵向坐标和侧向坐标，X_o(i)和Y_o(i)分别表示第i个障碍物的纵向坐标和侧向坐标，R(i)表示智能驾驶汽车与第i个障碍物不发生碰撞的人为设定的安全半径。

3.根据权利要求2所述的智能驾驶汽车安全避障方法，其特征在于，所述步骤S20中多个障碍物的数量为n个，n＝1、2...i...n；其中智能驾驶汽车与第i个障碍物的速度势场为：

式中，U_v(i)为智能驾驶汽车与第i个障碍物的速度势场，c₁表示强度系数，c₂为一个小的正常数，d_v(i)表示智能驾驶汽车的速度到智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域中心线的距离；D_v(i)表示智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域边界到中心线的距离，其计算公式如下所示：

D_v(i)＝l_v(i)·tan(β(i))

式中，β(i)表示智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域的倾斜角；l_v(i)表示智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域中心线上与d_v(i)对应的长度，其计算公式如下所示：

式中，v_x和v_y分别表示智能驾驶汽车的纵向速度和侧向速度，v_ox(i)和v_oy(i)分别表示第i个障碍物的纵向速度和侧向速度，其计算公式如下所示：

式中，α(i)表示智能驾驶汽车与第i个障碍物的相对速度区域的范围角。

4.根据权利要求3所述的智能驾驶汽车安全避障方法，其特征在于，所述的道路势场为：

式中，U_r(X,Y)为道路势场，c₃表示强度系数，c₄为一个小的正常数，D_r表示道路势场的作用范围，d_r(X,Y)表示智能驾驶汽车到道路边界的距离。