一种自动驾驶车辆的避撞决策方法技术

本发明专利技术公开了一种自动驾驶的避撞决策方法，包括以下步骤：利用装载在车辆上的感知系统实施探测并采集自车与各个障碍物的相对距离与以及障碍物的速度，通过车速传感器获取自车速度，根据纵向行驶安全系数判断当前行驶状态安全等级，通过对比两车相对距离、制动临界距离、换道意愿值等制定避撞决策机制，根据计算出的决策机制选择最优避撞方案输出给执行系统并实时更新，直至完成避撞过程。本发明专利技术针对不同工况进行统筹规划，给出最优的避撞行为方式，保障自动驾驶车辆安全，而且设计合理、方法简单、容易实现。容易实现。容易实现。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶车辆的避撞决策方法


[0001]本专利技术属于自动驾驶中的主动避撞领域，具体涉及一种自动驾驶车辆的避撞决策方法。

技术介绍

[0002]经济的高速发展和汽车技术的不断更新，使得汽车性能逐渐提高，汽车速度的提升导致交通事故发生的概率也随之增高，汽车主动避撞控制系统能够在车辆行驶的过程中，根据周围环境以及当前道路的工况选择制动或转向来避免发生碰撞，但目前避撞方式相对单一，对于两车相对距离比较近的情况避撞效果不理想，因此，本专利技术根据制动与转向方式，设置一种自动驾驶车辆的避撞决策方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为解决当前主动安全领域避撞方式单一问题，提供一种自动驾驶车辆的避撞决策方法。
[0004]一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，它的方法为：
[0005]利用装载在自动驾驶车辆上的感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，以及计算纵向行驶安全系数φ对当前行驶环境的危险等级进行划分，通过对两车相对距离S
rel
和临界制动距离S
b
的比较判断避撞策略；当φ>1时，此时自车与前方障碍物距离较远，车辆采取当前行驶方式；当φ≤1且S
rel
>S
b
时，采取制动避撞方式；当φ≤1且换道意愿值δ
φ
>0.6时，执行换道避撞方式；当换道意愿值δ
>φ
≤0.6或S
rel
≤S
b
时，出于对乘客安全性考虑，采取制动避撞方式来减轻碰撞给乘客带来的伤害。
[0006]一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，制动避撞方式包括以下过程：
[0007]当感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，通过公式(1)对纵向安全系数φ的计算，判断车辆所处的危险等级：
[0008][0009]其中，T
h，min
为最小车时距，η为制动效率，取0.8，a
max
为考虑乘客乘坐舒适性的最大
制动加速度，为
‑
4m/s2，μ、μ
norm
、μ
min
分别为路面附着系数、良好路面附着系数、冰雪路面附着系数，f(μ)为路面附着系数的函数。
[0010]根据纵向行驶安全系数计算，当时，此时纵向距离较大，车辆继续按照当前速度行驶；当且S
rel
>S
b
时，车辆以
‑
4m/s2的制动加速度进行制动，实现制动避撞。
[0011]一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，换道避撞方式包括以下过程：
[0012]当感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，通过公式(2)计算速度差值系数δ
v
：
[0013][0014]通过公式(3)计算车距差值系数δ
s
：
[0015][0016]将输入的速度差值系数δ
v
及车距差值系数δ
s
模糊化为5个等级：设的取值范围[0,1]为论域X，选取X的模糊子集为{小，较小，中，较大，大}；设的取值范围[0,1]为论域Y，同样地，选取Y的模糊子集为{小，较小，中，较大，大}。
[0017]输出变量为换道决策意愿值δ
φ
，模糊化为{弱，较弱，中，较强，强}5个子集，论域为Z，取值范围在[0,1]。
[0018]根据纵向行驶安全系数计算，当时，此时纵向距离较大，车辆继续按照当前速度行驶；当且换道意愿值δ
φ
>0.6时，执行换道避撞方式，根据路径规划模块规划出的基于三阶贝塞尔曲线的换道轨迹，通过公式(4)计算轨迹：
[0019][0020]其中,x
i
，y
i
为三阶贝塞尔曲线控制点坐标P(x
i
，y
i
)，本专利技术取P0＝(0,0)，P1＝(50,d/2)，P2＝(50,d)，P3＝(100,d)为四个控制点坐标，其中d为换道宽度，取3.5m。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]1，本专利技术通过制动，换道两种模式切换的方法，解决了单一制动避撞方法在紧急工况下避撞效果不理想的情况，提高了安全性、稳定性，方法简单便于实现。
[0023]2，本专利技术采用基于三阶贝塞尔曲线的换道轨迹，换道曲率变化连续，且轨迹起始点与终止点曲率均为0，提高了乘客乘坐舒适性，也有利于保障车辆换道时的车身稳定性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术避撞决策流程图
[0025]图2为模糊控制的输入输出隶属度函数图
[0026]图3为换道避撞方式中模糊逻辑观测曲面图
[0027]图4为基于三阶贝塞尔曲线生成的换道轨迹图
[0028]图5为基于模型预测控制(MPC)路径跟踪算法效果图
具体实施方式
[0029]如图1所示，本专利技术具体实施方式采用以下技术方案：利用装载在自动驾驶车辆上的感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，以及计算纵向行驶安全系数对当前行驶环境的危险等级进行划分，通过对两车相对距离S
rel
和临界制动距离S
b
的比较判断避撞策略；当时，此时自车与前方障碍物距离较远，车辆采取当前行驶方式；当且S
rel
>S
b
时，采取制动避撞方式；当且换道意愿值δ
φ
>0.6时，执行换道避撞方式；当换道意愿值δ
φ
≤0.6或S
rel
≤S
b
时，出于对乘客安全性考虑，采取制动避撞方式来减轻碰撞给乘客带来的伤害。
[0030]一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，制动避撞方式包括以下过程：
[0031]当感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，通过公式(1)对纵向安全系数的计算，判断车辆所处的危险等级：
[0032][0033]其中，T
h，min
为最小车时距，η为制动效率，取0.8，a
max
为考虑乘客乘坐舒适性的最大制动加速度，为
‑
4m/s2，μ、μ
norm
、μ
min
分别为路面附着系数、良好路面附着系数、冰雪路面附着系数，f(μ)为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，它的方法为：利用装载在自动驾驶车辆上的感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，以及计算纵向行驶安全系数对当前行驶环境的危险等级进行划分，通过对两车相对距离S
rel
和临界制动距离S
b
的比较判断避撞策略；当时，此时自车与前方障碍物距离较远，车辆采取当前行驶方式；当且S
rel
>S
b
时，采取制动避撞方式；当且换道意愿值δ
φ
>0.6时，执行换道避撞方式；当换道意愿值δ
φ
≤0.6或S
rel
≤S
b
时，出于对乘客安全性考虑，采取制动避撞方式来减轻碰撞给乘客带来的伤害。2.根据权利要求1所述一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，制动避撞方式包括以下过程：当感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，通过公式(1)对纵向安全系数的计算，判断车辆所处的危险等级：其中，T
h，min
为最小车时距，η为制动效率，取0.8，a
max
为考虑乘客乘坐舒适性的最大制动加速度，为
‑
4m/s2，μ、v
norm
、μ
min
分别为路面附着系数、良好路面附着系数、冰雪路面附着系数，f(μ)为路面附着系数的函数。根据纵向行驶安全系数计算，当时，此时纵向距离较大，车辆继续按照当前速度行驶；当且S
rel
>S
b
时，车辆以
‑
4m/s2的制动加速度进行制动，实现制动避撞。3.根据权利要求1所述一种自动驾驶车辆的避撞决策方法，其特征在于，换道避撞方式包括以下过程：当感知系统实时探测并采集自车与前方车辆的相对距离S
rel
和前车车速v2，并通过车速传感器获取自车车速v1，通过公式(2)计算速度差值系数δ
v
：通过公式(3)计算车距差值系数δ
s
：将输入的速度差值系数δ
v
及车距差值系数δ
s
模糊化为5个等级：设的取值范围[0,1]为
论域X，选取X的模糊子集为{小，较小，中，较大，大}；设的取值范围[0,1]为论域Y，同样地，选取Y的模糊子集为{小，较小，中，较大，大}。输出变量为换道决策意愿值δ
φ
，模糊化为{弱，较弱，中，较强，强}5个子集，论域为Z，取值范围在[0,1]。根据纵向行驶安全系数计算，当时，此时纵向距离较大，车辆继续按照当前速度行驶；当且换道意愿值δ
φ
>0.6时，执行换道避撞方式，根据路径规划模块规划出的基于三阶贝塞尔曲线的换道轨迹，通过公式(4)计算轨迹：其中,x
i
，y
i
为三阶贝塞尔曲线控制点坐标P(x
i
，y
i
)，本发明取P0＝(0,0)，P1＝(50,0)，P2＝(50,d)，P3＝(100,d)为四个控制点坐标，其中d为换道宽度，取3.5m。路径跟踪算法本发明选用基于模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴博，金港，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：