一种考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法

本发明涉及无人驾驶车辆，特别涉及一种考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法。

背景技术：

1、在自动驾驶车辆中，避障是一个必要的功能需求。避障功能基于避障功能函数开展，传统的避障功能函数仅考虑自车与障碍车质心位置之间的距离，忽略了自车的轮廓，容易造成在避障过程中穿过障碍物的现象发生。同时，结构化道路下车辆情况复杂，面对不同障碍车如何自适应设计避障函数成为痛点。

2、传统避障函数不考虑自车的安全半径，仅仅考虑自车与障碍车的质心距离，容易造成规划出的避障路径并不安全，会出现自车穿过障碍物的现象。这是本申请需要着重改善的地方。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是要提供一种考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，实现安全有效的避障路径规划。

2、为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，通过考虑不同障碍车的类型，调整自车安全半径，并自适应更新避障功能函数的调整系数，将完成的避障功能函数交给基于点质量模型的路径规划器，包括如下步骤：

3、步骤s1：感知层识别前方障碍物类型；

4、步骤s2：基于步骤s1识别的障碍物类型更新自车安全半径；

5、步骤s3：根据步骤s2中更新的自车安全半径设计避障函数；

6、步骤s4：通过对比不同调整系数，找出最合适的避障函数调整系数；

7、步骤s5：将完成的避障功能函数交给基于点质量模型的路径规划器。

8、所述感知层识别到的障碍物分为：自行车、电动车、摩托车、小轿车、suv、mpv、公交车、货车、铰接式卡车。

9、通过包围形法描述自车轮廓，r为自车安全半径。

10、所述感知层识别到的障碍物类型，根据其类型更新自车安全半径，如式(1)所示：

11、

12、将自车安全半径考虑进避障功能函数，如式(2)所示：

13、

14、其中，αobs为避障权重系数，v为自车车速，(x0,y0)为自车质心坐标，(xi,yi)为障碍物点的坐标，r是上述用于描述车辆轮廓的外接圆安全半径，k为调整系数。

15、通过自适应避障函数的调整系数实现最佳避障功能函数，需要求解出最佳的调整系数k，令自车距离障碍点的距离为安全半径r，则有：

16、

17、令避障代价为一个小量，如式(4)所示：

18、

19、至此，求得调整系数k的值：

20、

21、在规划层中采用点质量模型，如式(6)所示：

22、

23、为保障重新规划的路径在完成避障任务过程中要尽可能贴合给定的参考线，同时在规划过程中，模型预测控制的控制量要尽可能小，所以设计目标函数如式(7)所示：

24、

25、其中：q为输出量权重矩阵，r为控制增量权重矩阵，n为障碍点数量；

26、式(7)中第一项反映规划路径与参考路径之间的误差，第二项反映车辆在规划路径上的车速变化量与路径的曲率变化量尽可能小，使得车辆满足连续转向模型稳定行驶，第三项反映车辆在重规划路径中的避障代价。

27、本发明的优越功效在于：针对不同类型的障碍物，充分考虑了自车安全半径，设计了自适应系数调整的避障功能函数，将该避障功能函数交给基于点质量模型的mpc规划器，实现安全有效的避障路径规划，有效避免了自车在避障路径规划中出现穿过障碍物的危险场景。

技术特征：

1.一种考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，其特征在于：所述步骤s2，通过包围形法描述自车轮廓，r为自车安全半径，所述感知层识别到的障碍物类型，根据其类型更新自车安全半径。

3.根据权利要求1所述的考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，其特征在于：所述步骤s3：将更新的自车安全半径考虑进避障功能函数，如式(2)所示：

4.根据权利要求1所述的考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，其特征在于：所述步骤s4需要求解出最佳的调整系数k，令自车距离障碍点的距离为安全半径r，则有：

5.根据权利要求1所述的考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，其特征在于：所述步骤s5将完成的避障功能函数交给基于点质量模型的路径规划器，具体步骤如下：

6.一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。

8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。

技术总结本发明公开一种考虑不同障碍车的自适应自车安全半径与调整系数的避障函数设计方法，通过考虑不同障碍车的类型，调整自车安全半径，并自适应更新避障功能函数的调整系数，将完成的避障功能函数交给基于点质量模型的路径规划器。本发明的优点是实现安全有效的避障路径规划。技术研发人员：吴光强,陈秋石,王浩,桂雨晖,鞠丽娟受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13