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专利号: 202111172902X
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般车辆
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)获取当前道路信息,当前道路信息包括当前道路的限速值、当前道路的最大减速度以及道路类型;

2)根据当前道路信息判断该道路是否允许超车,若允许超车,则进入步骤3),若不允许超车,则跟车行驶;

3)获取本车以及周围车辆的状态信息,状态信息包括车辆的位置和速度;

4)根据本车以及周围车辆的状态信息判断是否满足超车条件,若满足超车条件,则进入步骤5),若不满足超车条件,则跟车行驶;所述步骤4)中判断是否满足超车条件包括:当左后方有车、左前方无车时:若左后车速度≤本车速度,且左后车与本车的纵向距离大于纵向距离阈值,则满足超车条件,否则不满足超车条件;

当左后方无车、左前方有车时:若左前车速度按照道路限速值匀速行驶,则满足超车条件;若左前车减速行驶,则不满足超车条件;若左前车速度按照小于道路限速值的速度匀速行驶时,计算换道完成时本车与左前车的相对距离,根据换道完成时本车与左前车的相对距离判断是否满足超车条件:若相对距离≥最小安全距离,则满足超车条件;若相对距离<最小安全距离,则不满足超车条件;

5)根据Sigmoid函数进行换道轨迹的规划,按照规划的换道轨迹进行换道;Sigmoid函数中的参数通过超车高效性约束、乘坐舒适性约束、以及行驶安全性约束计算得出;所述行驶安全性约束包括安全距离约束、防侧滑约束、以及横向位移约束;所述超车高效性约束为换道时间约束,控制换道时长在设定范围内;乘坐舒适性约束为车辆的最大横向加速度小于横向加速度设定阈值。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,换道完成时本车与左前车的相对距离为:其中,S′ad为换道完成时本车与左前车的相对距离;Sad为换道前本车与左前车的相对距离;TC为换道时长;aA为本车的加速度;Va为本车的速度;Vd为左前车的速度。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,最小安全距离的计算过程为:Vr=V1‑V2;

其中,Smin为最小安全距离;n为系数;V1为本车制动前速度;V2为本车制动后速度;a′max为车辆的最大制动减速度,Vb为前车的速度。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,Sigmoid函数为:其中,y为车辆的横向位移;x为车辆的纵向位移;k1为纵向比例增益;k2为修正系数;a为从原车道换至目标车道之间过渡轨迹中心的水平偏移量;b为从原车道换至目标车道之间过渡轨迹中心的陡度参数;c为车辆的横向偏移量;Vx为本车的纵向速度;TC为换道时长。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,安全距离约束为:其中, B=‑1, (x1,y1)为本车坐标系下前车的坐标位置,D为本车与前车的距离;L是安全距离。

6.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,防侧滑约束为:aymax=0.67μg;

‑a(x‑b)

其中,d=e ,ay为车辆横向加速度;Vx为本车的纵向速度;aymax为最大横向加速度;μ为路面附着系数,g为重力加速度。

7.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,横向位移约束为:其中,ymax为车辆的最大横向位移。

8.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,控制换道时长在设定范围内包括:3s<<TC<<6s,TC为换道时长。

9.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆自动换道超车轨迹规划方法,其特征在于,乘坐舒适性约束为:其中,ω为本车的横摆角速度;Vy为本车的横向速度;Vx本车的纵向速度;aymax为最大横向加速度;0.4g为横向加速度设定阈值。