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汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统
| 专利名称： | 汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统 |
| 摘要： | 本发明公开了一种汽车自动换道最优轨迹规划、控制方法及系统，包括：将系统预置的最大换道时间等分为k份，得到换道完成时间分别为t1，t2，…，tk；规划出从确认换道开始的t1，t2，…，tk时间内各个阶段不同的换道轨迹分别为S1，S2，…，Sk；构建代价函数J；按照排列组合的方式，得到不同t0和t的组合，计算每种组合下的代价函数Jx,x＝1,2，…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。本发明能够通过最优轨迹预测与控制实现自动换道目的。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 重庆;50 |
| 申请人： | 重庆长安汽车股份有限公司 |
| 发明人： | 陶沛;梁锋华;卢斌;何举刚 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-08-27T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-11-22T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910797916.7 |
| 公开号： | CN110481562A |
| 代理机构： | 重庆华科专利事务所 |
| 代理人： | 谭小琴 |
| 分类号： | B60W50/00(2006.01);B;B60;B60W;B60W50 |
| 申请人地址： | 400023 重庆市江北区建新东路260号 |
| 主权项： | 1.一种汽车自动换道最优轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、将系统预置的最大换道时间等分为k份，得到换道完成时间分别为t1，t2，…，tk；规划出从确认换道开始的t1，t2，…，tk时间内各个阶段不同的换道轨迹分别为S1，S2，…，Sk； 步骤2、构建代价函数J： 其中：L表示车辆前后轴距离，Vx(t)表示较大换道完成时间t轨迹的纵向速度，Vx(t0)表示较小换道完成时间轨迹t0的纵向速度，Ws(t)表示较大换道完成时间t轨迹的横摆角速度，Ws(t0)表示较小换道完成时间轨迹t0的横摆角速度； 步骤3、按照排列组合的方式，得到不同t0和t的组合，计算每种组合下的代价函数Jx,x＝1,2,，…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。 2.根据权利要求1所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法，其特征在于：所述换道轨迹的规划模型为： Y＝1/60*1/Vx*Ws”'*X5+1/24*1/Vx*Ws”*X4+1/6*1/Vx*Ws'*X3+1/2*1/Vx*Ws*X2+θ*X+D； 其中： θ表示车辆相对预期轨迹的角度，单位为rad； D表示车头中心至预期轨迹的距离； Ws为当前横摆角速率，单位为rad/s； Ws'为Ws求导一次，单位为rad/s2； Ws”为Ws求导二次，单位为rad/s3； Ws”'为Ws求导三次，单位为rad/s4。 3.根据权利要求1或2所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法，其特征在于：构建代价函数J的具体过程如下： 构造代价数原型： J＝θ(t)-θ(t0)+D(t)-D(t0)； 其中： D(t)＝1/2*Ws(t)*t2； D(t0)＝1/2*Ws(t0)*t02； θ(t)表示较大换道完成时间t的角度，θ(t0)表示较小换道完成时间轨迹t0的角度，D(t)表示较大换道完成时间t的侧向位移，D(t0)表示较小换道完成时间轨迹t0的侧向位移，k0表示车辆稳定性常数； 因此，可得： 令k0＝0，得到最终代价函数： 4.一种汽车自动换道轨迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 采用如权利要求1至3任一所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法规划出最优换道轨迹，将相应的转向角度发送给EPS执行转向； 在按照最优换道轨迹进行变道过程中，根据车辆横摆角实时修正转向角度。 5.根据权利要求4所述的汽车自动换道轨迹控制方法，其特征在于：采用PID反馈控制输出给电动助力转向转向角以控制转向； PID控制的方程为： θt＝θt-1+Δε(t)*K； 其中：其中：Δε(t)表示ω(t)与ω(t-1)差值，表示预期横摆角速度与实际角速度的误差，该值即反馈给PID输入控制微调下一时刻的横摆角输出，ω(t-1)表示当前时刻车辆输出的横摆角速度，θt-1表示当前时刻的转向角度，ω(t)表示通过轨迹模型计算的预期轨迹上的下一时刻横摆角速度，θt表示下一时刻的转向角度，K示常量调整因子。 6.根据权利要求5所述的汽车自动换道轨迹控制方法，其特征在于：在变道过程中，若通过踩油门控制车辆纵向加速前进，则系统需要将该踩油门的实时速度带入代价函数计算公式中，重新计算代价函数Jx,x＝1,2,，…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。 7.根据权利要求5所述的汽车自动换道轨迹控制方法，其特征在于：在变道过程中，若通过按压Res/+按键方式使本车加速变道时，控制本车纵向加速度值小于上限值；同时，将实时速度值带入代价函数计算公式中，重新计算代价函数Jx,x＝1,2,，…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。 8.根据权利要求5所述的汽车自动换道轨迹控制方法，其特征在于：在变道过程中，若通过按压Set/-按键方式使本车减速变道时，控制本车纵向减速度值大于下限值；同时，根据实时减速度值计算固定时间段的速度值，将该速度值带入代价函数计算公式中，重新计算代价函数Jx,x＝1,2,，…，k,并选择最小代价函数min(Jx)对应的预期轨迹作为最优轨迹。 9.一种汽车自动换道最优轨迹规划系统，其特征在于，包括： 存储器，用于存储可执行程序； 处理器，用于通过执行所述存储器中存储的可执行程序时，实现如权利要求1至3任一项所述的汽车自动换道最优轨迹规划方法。 10.一种汽车自动换道轨迹控制系统，其特征在于，包括： 存储器，用于存储可执行程序； 处理器，用于通过执行所述存储器中存储的可执行程序时，实现如权利要求1至3任一项所述的汽车自动换道轨迹控制方法。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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