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CN109532832B - 一种智能驾驶中纵向规划方法 - Google Patents

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East China Jiaotong University
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Abstract

本发明提供了一种智能驾驶中纵向规划方法，包括：步骤01：获取多个目标对象的目标速度；步骤02：对目标速度分别进行多目标速度规划；步骤03：根据多目标速度规划得到的结果，选取其中最低速度为当前的规划结果。采用基于插值和多目标综合规划的方法，可以保证车辆的纵向安全性，并重点保障其加减速过程中具有的舒适性，以响应前方多目标的信息进行速度规划，从而保证纵向上的安全性；可以实现稳定的速度保持功能，降低停车误差；针对不同精度的刹车系统，均能实现自动驾驶车辆的纵向规划。

Description

一种智能驾驶中纵向规划方法
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种智能驾驶中纵向规划方法。
背景技术
汽车在保持纵向安全距离的过程中，需要对车辆的行进速度和加速度进行规划，并保证加减速过程的安全性和舒适性。
现有技术方案存在的问题和缺点：车辆加减速过程往往追求快速响应，而造成加减速过猛、舒适性较差；一般自动驾驶系统的纵向规划方法往往难以适应多种车型和多种路况等条件，刹车和停车精度难以保证。
现有的纵向规划方案为单目标速度规划，单目标速度规划的原理如下：
一、约束距离
约束距离，为车辆由当前速度加速到最大速度、并能在到达障碍物前平缓减速到与之保持相对静止的最短距离.约束距离随驾驶态势而变，其大小取决于车辆当前速度、容许的最大速度、目标障碍物速度、最大加速度约束和心理减速度约束等，如下：
Figure BDA0001897726350000011
Figure BDA0001897726350000012
stotal＝sacce+sdece
其中，sacce为加速约束距离，sdece为减速约束距离，stotal为总的约束距离.
进一步的，vcur为车辆当前速度，vmax为容许的最大速度，vobj目标障碍物速度(包括动态障碍物速度、根据曲率计算得到的过弯速度和根据可通行路径宽度计算得到避障速度等)；aacce为最大加速度(可设置，默认为10s由零加速到最大速度)，adece为心理减速度(可设置，默认为10s由最大速度减速到零，突发情况下减速度不受此减速度约束).
二、速度插值
A插值原理
当车辆与障碍物距离在约束距离之外时，说明车辆按照最大速度行驶也能保证安全性和纵向舒适性(实际加速度介于aacce和adece之间，不会骤升骤减)，规划速度取最大速度vmax；
当车辆与障碍物距离在约束距离之内时，车速无法达到最大速度，于是为了保证规划速度的连续性需要对速度进行插值，如下：
Figure BDA0001897726350000021
其中，vplan为针对该障碍物的规划速度，s为车辆(后轴中心)到障碍物的实际距离.
B插值模式
根据驾驶行为的不同表现，纵向规划分为节能模式和运动模式，如下：
a.节能模式：
对车道内可避让障碍物不进行速度插值，目标速度直接采用障碍物速度vobj；
b.运动模式：
更注重时间性能，对车道内可避让障碍物进行速度插值vplan，这些速度包括过弯速度和避障速度等.
C控制策略
纵向速度的控制策略包括精确控制与模糊控制两种，秦EV总体上采用精确的速度控制，以下例外：
弯道内速度规划：采用模糊控制，当实际车速与过弯速度的差异在5km/h之内波动时，不再对速度进行调整，而是采用当前速度过弯。
因此，由于实际道路环境的多变，传统的智能驾驶中的速度规划方法存在仅针对前方单一目标进行纵向规划、加减速过猛，不能实现定点停车等方面的问题。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在一种智能驾驶中纵向规划方法，弥补单目标纵向规划的不足。
为了实现上述目的，本发明提供了一种智能驾驶中纵向规划方法，包括：
步骤01：获取多个目标对象的目标速度；
步骤02：对目标速度分别进行多目标速度规划；
步骤03：根据多目标速度规划得到的结果，选取其中最低速度为当前的规划结果。
在一些实施例中，所述步骤03中，还包括安全策略规划。
在一些实施例中，所述安全策略规划包括基本安全策略规划和紧急安全策
略规划；
基本安全策略规划包括：在非突发情况下，根据满足多目标约束的纵向规划策略来保持安全距离并保证纵向安全性；
紧急安全策略规划包括：在突发情况下，在障碍物与车辆过于接近碰撞距离时，自动触发紧急安全策略并进行紧急刹车。
在一些实施例中，所述突发情况包括：动态障碍物过于逼近、刹车系统执
行效果变差。
在一些实施例中，所述步骤03中，所述最低速度如果是由于自车刹车系统
失灵或前方突发状况造成的，则自车进入紧急刹车状态。
在一些实施例中，所述碰撞距离为所设定的自车与障碍物发生碰撞的极限
距离。
在一些实施例中，所述步骤03之后还包括：将多目标速度规划得到的结果
发送到车辆控制模块；车辆控制模块根据所述结果控制智能驾驶的速度。
在一些实施例中，所述步骤01中，所述目标速度包括：车辆当前速度、前
方动态障碍物速度、过弯速度、避障速度。
在一些实施例中，所述步骤01中，所述目标对象包括：自车、前方动态障
碍物。
在一些实施例中，所述步骤02具体包括：
对单个目标分别进行速度规划，并对结果综合考虑，选取最低速度作为最终结果，如下：
Figure BDA0001897726350000041
a为加速度，Vplan为针对障碍物规划速度。
本发明的智能驾驶中纵向规划方法，采用基于插值和多目标综合规划的方法，可以保证车辆的纵向安全性，并重点保障其加减速过程中具有的舒适性；可以响应前方多目标的信息进行速度规划(如包括弯道、弯道前障碍物、弯道中障碍物和弯道后障碍物这类复杂多目标的速度规划)，从而保证纵向上的安全性；本技术可以实现稳定的速度保持功能，在正常工况下速度误差不超过正负1km/h；本技术可以实现定点停车，在正常工况下停车误差不超过正负20cm，还可以有效处理静动态障碍物、红绿灯与停止线、减速带等纵向规划场景；本技术针对燃油车和电动车、乘用车和商用车等不同车型时均具有明显的实用性；针对不同精度的刹车系统(从用于刹车精度亮度良好的0.01g到仅能用于紧急刹车AEB场景的0.1g)，均能实现自动驾驶车辆的纵向规划。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的智能驾驶中纵向规划方法的流程示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合附图1和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例的一种智能驾驶中纵向规划方法，其包括：
步骤01：获取多个目标对象的目标速度；
具体的，步骤01中，目标速度包括：车辆当前速度、前方动态障碍物速度、过弯速度、避障速度等。目标对象包括：自车、前方动态障碍物等。
步骤02：对目标速度分别进行多目标速度规划；
具体的，对单个目标分别进行速度规划，并对结果综合考虑，选取最低速度作为最终结果，如下：
Figure BDA0001897726350000051
a为加速度，Vplan为针对障碍物规划速度。
步骤03：根据多目标速度规划得到的结果，选取其中最低速度为当前的规划结果。
具体的，本步骤03中，还包括安全策略规划。这里的安全策略规划包括基本安全策略规划和紧急安全策略规划。基本安全策略规划包括：在非突发情况下，根据满足多目标约束的纵向规划策略来保持安全距离并保证纵向安全性。紧急安全策略规划包括：在突发情况下，在障碍物与车辆过于接近碰撞距离时，自动触发紧急安全策略并进行紧急刹车。这里的碰撞距离为所设定的自车与障碍物发生碰撞的极限距离。一旦小于该极限距离，会出现车辆碰撞。
这里，突发情况包括：动态障碍物过于逼近、刹车系统执行效果变差等。基于该安全策略规划，本实施例的步骤03中，最低速度如果是由于自车刹车系统失灵或前方突发状况造成的，则自车进入紧急刹车状态。
此外，本实施例中，步骤03之后还包括：将多目标速度规划得到的结果发送到车辆控制模块；车辆控制模块根据所述结果控制智能驾驶的速度。
综上所述，本发明的智能驾驶中纵向规划方法，采用基于插值和多目标综合规划的方法，可以保证车辆的纵向安全性，并重点保障其加减速过程中具有的舒适性；本技术可以响应前方多目标的信息进行速度规划(如包括弯道、弯道前障碍物、弯道中障碍物和弯道后障碍物这类复杂多目标的速度规划)，从而保证纵向上的安全性；本技术可以实现稳定的速度保持功能，在正常工况下速度误差很小；本技术可以实现定点停车，在正常工况下停车误差很小；本技术可以有效处理静动态障碍物、红绿灯与停止线、减速带等纵向规划场景，并且针对燃油车和电动车、乘用车和商用车等不同车型时均具有明显的实用性；针对不同精度的刹车系统，均能实现自动驾驶车辆的纵向规划。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (3)

1.一种智能驾驶中纵向规划方法，其特征在于，包括：
步骤01：获取多个目标对象的目标速度；
步骤02：对目标速度分别进行多目标速度规划；
步骤03：根据多目标速度规划得到的结果，选取其中最低速度为当前的规划结果；
所述步骤01中，所述目标速度包括：车辆当前速度、前方动态障碍物速度、过弯速度、避障速度；
所述步骤01中，所述目标对象包括：自车、前方动态障碍物；
所述步骤02具体包括：
对单个目标分别进行速度规划，并对结果综合考虑，选取最低速度作为最终结果；
所述步骤03中，还包括安全策略规划；
所述安全策略规划包括基本安全策略规划和紧急安全策略规划；
基本安全策略规划包括：在非突发情况下，根据满足多目标约束的纵向规划策略来保持安全距离并保证纵向安全性；
紧急安全策略规划包括：在突发情况下，在障碍物与车辆过于接近碰撞距离时，自动触发紧急安全策略并进行紧急刹车；
所述突发情况包括：动态障碍物过于逼近、刹车系统执行效果变差；
所述步骤03中，所述最低速度如果是由于自车刹车系统失灵或前方突发状况造成的，则自车进入紧急刹车状态。
2.根据权利要求1所述的纵向规划方法，其特征在于，所述碰撞距离为所设定的自车与障碍物发生碰撞的极限距离。
3.根据权利要求1所述的纵向规划方法，其特征在于，所述步骤03之后还包括：将多目标速度规划得到的结果发送到车辆控制模块；车辆控制模块根据所述结果控制智能驾驶的速度。
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