【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动驾驶和智能交通领域，具体指车辆在弯坡路段的跟驰运动规划的过程中，综合考虑弯坡路段路面信息、汽车的几何和动力学参数，基于人工势场算法和智能驾驶模型idm的方法，具体的说是一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法。
技术介绍
1、弯坡路段作为道路的重要组成部分，由于其交通环境复杂，驾驶员视野不佳，容易造成侧翻、侧滑、追尾等交通事故。研究表明：碰撞、刮擦类事故、翻车和坠落等死亡率较高的事故多发生在弯坡路段。为降低在弯坡路段的安全事故，加快自动驾驶技术在复杂路段的落地，设计一种弯坡路段避免碰撞、侧滑、侧翻的自动驾驶汽车跟驰运动规划方法具有现实意义。
2、学者对跟驰模型的研究数不胜数，一直以来不断完善交通流理论模型并进行深入研究，已经出现了很多类型的跟驰模型，包括刺激-反应模型、安全距离模型、元自动机模型以及智能驾驶模型等。上述模型对跟驰过程中的影响因素进行了不同程度的简化，对路面情况和汽车的几何和动力学参数的考虑不足，难以在复杂路面上得到有效的应用。
3、现有的研究模型大多都是基于直道研究，小部分跟驰模型通过考虑道路线性、弯道曲率以及弯道摩擦系数等对直线路段的跟驰模型进行改进形成拓展的弯道跟驰模型；很少涉及弯坡路段，而实际道路上存在着大量的弯坡路段，尤其是我国西部山区地带，因此解决在弯坡路段的路径规划问题，对推广自动驾驶技术在复杂路段的应用和加快自动驾驶技术在复杂路段的落地具有促进作用；弯坡路段相比于直道环境更加复杂，需要不断检测周围环境的变化获取的实时信息，持续更新规划的路径，以应对环境的变化，因此
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，以期能在弯坡路段上规划出一条连续稳定的车辆跟驰路径，从而能提高车辆在弯坡处跟车的安全性与行驶舒适性，避免发生碰撞、侧滑、侧翻等危险交通事故的可能，降低该道路的事故率与延误率，并能提高弯坡路段的通行能力。
2、本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
3、本专利技术一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法的特点在于，所述弯坡路段为同时具有坡度、路面超高和曲率的路段，并假设自动驾驶车辆为第n号车辆，跟驰前车为第n-1号车辆，所述跟驰路径规划方法包括以下步骤：
4、步骤1：以所述弯坡路段的路面坡度和超高处的车道中心线的曲率中心为原点o，以原点o指向车道中心线且与大地平行的方向为x轴，以垂直于x轴且与大地平行的方向为y轴、并通过右手法确定z轴，从而建立笛卡尔坐标系，在笛卡尔坐标系下采集弯坡路段的几何特征因素信息、第n号车辆的几何和动力学参数、所述弯坡路段在t时刻的车辆跟驰数据；
5、步骤2：基于步骤1所采集的信息、参数和数据，构建第n号车辆在t时刻的人工势场合力，用于对第n号车辆进行轨迹规划；
6、步骤3：基于步骤1所采集的信息、参数和数据，构建基于智能驾驶模型idm的t时刻车辆状态预测模型，用于对第n号车辆的进行轨迹规划；
7、步骤4：基于t时刻的人工势场合力和t时刻车辆状态预测模型，计算弯坡路段上第n号车辆在t+1时刻的实时路径规划坐标点的位置坐标点；
8、步骤5：利用式(47)计算得到贝塞尔曲线，从而使用三次贝塞尔曲线得到笛卡尔坐标系下平滑的规划路径e(x,y,z)；
9、 (47)
10、式(47)中，是一个参数，且取值范围；将步骤4规划得到的实时路径规划坐标点的位置坐标另记为,表示第n号车辆在第时刻的实时路径规划坐标点的位置坐标，表示第n号车辆在第时刻的实时路径规划坐标点的位置坐标、表示第n号车辆在第t时刻的实时路径规划坐标点的位置坐标，表示第n号车辆在第时刻的实时路径规划坐标点的位置坐标；
11、步骤6：将t+1赋值给t后，返回步骤2顺序执行，从而实时规划第n号车辆跟驰的行驶路径。
12、本专利技术所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法的特点也在于，所述步骤1包括：
13、步骤1.1：采集弯坡路段的几何特征因素信息；
14、使用一辆装有全球定位系统gps、惯性测量单元imu、激光雷达和摄像头的数据采集车对所述弯坡路段进行数据采集和处理，得到弯坡路段的几何特征因素信息，包括：车道中心线上任意坐标点，车道中心线上任意坐标点处的路面坡度、超高、路面宽度、极坐标系下的车道中心线处的曲率半径和车道中心线处的极角；所述极坐标系是以车道中心线上的坐标点为极点，并以与x轴平行的方向为极轴所建立；
15、步骤1.2：采集第n号车辆的几何和动力学参数，包括：整车整备质量m、车宽d、轮距b、前轴距l1、后轴距l2、质心高hg；
16、步骤1.3：采集所述弯坡路段下的车辆跟驰轨迹数据；
17、提取第n-1号车辆在第t时刻的位置信息、第n-1号车辆在第t时刻的速度和加速度,第n号车辆在第t时刻的位置信息、第n号车辆在第t时刻的速度；并得到第n-1号车辆在第t时刻的极坐标和第n号车辆在第t时刻的极坐标，其中，和分别表示以坐标为极点，并以与x轴平行的方向为极轴建立的极坐标系下的第n-1号车辆的极角和极径，和分别表示以坐标为极点，并以与x轴平行的方向为极轴建立的极坐标系下的第n号车辆极角和极径。
18、进一步的，所述步骤2包括：
19、步骤2.1：利用式(1)计算得到第n号车辆在t时刻确保在车道内行驶的外侧边界和确保在车道内行驶的内侧边界；
20、 (1)
21、式(1)中，为处的车道中心线处的曲率半径；为处的车道中心线处的路面宽度；为处的车道中心线处的超高；
22、步骤2.2：确定第n号车辆在t时刻的安全轨迹边界条件；
23、对第n号车辆进行受力分析，并利用式(13)和式(14)分别得到t时刻前轮发生侧滑的临界条件和后轮发生侧滑的临界条件、利用式(16)得到第n号车辆在t时刻发生侧倾的临界条件，从而利用式(17)得到第n号车辆在t时刻的全轨迹边界条件；
24、 (13)
25、 (14)
26、 (16)
27、 (17)
28、式(13)-式(17)中，表示重力加速度、表示横向力系数；为处的车道中心线处的路面坡度；
29、步骤2.3：计算第n号车辆在t时刻的合势场力；
30、利用式(22)得到车道中心线的目标点c对t时刻第n号车辆的质心m的引力，利用式(23)得到车道外侧对t时刻第n号车辆的质心m的斥力，利用式(24)得到车道内侧对t时刻第n号车辆的质心m的斥力，从而利用式(25)得到t时刻第n号车辆在质心m处的合力：
31、 (22)
32、 (23)
33、 (24)<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述弯坡路段为同时具有坡度、路面超高和曲率的路段，并假设自动驾驶车辆为第n号车辆，跟驰前车为第n-1号车辆，所述跟驰路径规划方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤2包括：
4.根据权利要求3所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求4所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤3.1包括：
6.根据权利要求5所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤4包括：
7.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1-6中任一所述弯坡路段的跟驰路径规划方法的程序，所述处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。
8.一种计算机可读存储介质，是在计算机可读存储介质上存储有计算机程序
...【技术特征摘要】
1.一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述弯坡路段为同时具有坡度、路面超高和曲率的路段，并假设自动驾驶车辆为第n号车辆，跟驰前车为第n-1号车辆，所述跟驰路径规划方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤2包括：
4.根据权利要求3所述的一种弯坡路段的车辆跟驰运动规划方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求4所述的一种弯坡路段...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫华，鲜致远，柏海舰，丁恒，程泽阳，袁凯，王志豪，汪春，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。