[发明专利]一种基于非线性规划的曲线道路自动车换道轨迹规划方法

摘要

本发明涉及智能车的轨迹规划领域，具体涉及一种基于非线性规划的曲线道路自动车换道轨迹规划方法。首先利用高精度地图、传感器和GPS设备采集曲线道路信息并实时拟合道路方程；其次将换道总时间等分，构造含有未知参数的换道轨迹多项式曲线方程；然后建立车辆模型，通过计算换道车辆与周边车辆的实时距离来检测是否可能发生碰撞；最后基于换道行为起始点和终点的已知状态以及驾驶规范，设置合理的目标函数和约束条件，将轨迹规划问题转化为非线性优化求解问题，采用序列二次规划算法(SQP)求出换道车辆在不同时间点的位置、速度和加速度，以此规划出高效且安全的换道轨迹。

主权项

1.一种基于非线性规划的曲线道路自动车换道轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)采集道路信息：利用高精度地图、传感器和GPS设备采集曲线道路信息，并基于道路位置点回归拟合出表示道路线型的多项式方程；/n(2)表征换道轨迹曲线方程：将换道总时间等分为I个样本点，采用依赖于时间的六次多项式表征横向和纵向的换道轨迹，在换道行为起始点和终点部分交通状态已知的基础上，计算换道轨迹曲线多项式方程的未知参数；/n(3)防碰撞检测：建立合适的车辆动力学模型，通过计算换道车辆与周边车辆的实时距离来检测是否可能发生碰撞；/n(4)将轨迹规划问题转化为求解未知参数的非线性优化求解问题：考虑换道总时长、换道车辆速度和加速度对换道效率产生的影响，建立目标函数；考虑车辆跟驰行为、防碰撞检测以及驾驶规范，建立一系列约束条件；/n(5)对非线性优化求解问题采用序列二次规划算法，根据优化计算结果，选取出安全、高效且舒适的最优换道轨迹。/n