一种自动驾驶弯道行驶加速度规划方法与流程

本发明涉及车辆自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶弯道行驶加速度规划方法。

背景技术：

汽车自动驾驶过程中平稳安全驶入驶出弯道对车辆安全以及驾乘人员的安全极其重要，尤其是在高速路以及城市快速路高速行驶过程中更为重要，一方面，如果不能安全降速，有极大可能性使车辆横向控制失效，冲出车道；另一方面，弯道行驶加速度控制也会提高自动驾驶整体体验，提高自动驾驶系统的可靠性和稳定性，使整个自动驾驶过程更加受控。因此，需要在自动驾驶算法中引入弯道加速度规划以提升自动驾驶安全性和舒适性。目前，以特斯拉为代表的各大主机厂纷纷加入自动驾驶量产开发，但是在弯道智能限速方面的算法开发少之又少，又或是弯道智能限速功能尚不稳定，无法实现自动驾驶过程中稳定、安全、舒适过弯，尤其是高速过弯。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动驾驶弯道行驶加速度规划方法，能对自动驾驶弯道行驶进行智能限速，还能实现车辆在高速自动驾驶时及时和平稳降速驶入弯道，出弯道后恢复设定速度行驶，提升自动驾驶安全性与舒适性，体验较好。

为实现上述目的，本发明提供了一种自动驾驶弯道行驶加速度规划方法，包括以下步骤：

获取目标车道的车道线信息，以及本车车速与偏航率，根据目标车道的车道线信息计算出目标车道预瞄位置的第一曲率curvature_lane，根据本车车速与偏航率计算出第二曲率curvature-yawrate；

根据第一曲率curvature_lane和第二曲率curvature_yawrate规划出弯道目标车速的弯道曲率curvature-csc，所述弯道目标车速的弯道曲率curvature-csc的公式为：

curvature_csc＝max(|curvature_lane|，|curvature_yawrate|)；

根据规划出的弯道目标车速的弯道曲率curvature-csc与过弯时允许的横向加速度a规划出弯道目标车速vcsc；

若弯道目标车速vcsc与本车车速hstvhcspe之差verror大于等于弯道降速阈值threshold_csc，则弯道目标加速度acsc为第一预设值；

若弯道目标车速vcsc与本车车速hstvhcspe之差verror小于弯道降速阈值threshold_csc，大于等于弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror，则弯道目标加速度acsc＝coeff-csc×verror；

若弯道目标车速vcsc与本车车速hstvhcspe之差verror小于弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror，则弯道目标加速度acsc为第二预设值。

进一步，coeff-csc的取值范围为0.1～0.5。

进一步，所述第一预设值的取值范围为2m/s²～5m/s²。

进一步，所述第一预设值为2m/s²。

进一步，若verror同时小于弯道降速阈值threshold-csc和弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror，则弯道目标加速度acsc为第二预设值。

进一步，所述第二预设值的取值范围为-5m/s²～-1m/s²。

进一步，所述弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror的取值范围为-15m/s～-5m/s。

进一步，所述弯道降速阈值threshold_csc的取值范围为-5km/h～0km/h。

进一步，所述车道线信息包括传感器输出的车道线当前位置曲率、当前位置车道线曲率变化率和车辆当前位置到预瞄位置的距离，所述第一曲率curvature_lane的公式为：

curvature_lane＝2c+6dx；

其中，c为传感器输出的车道线当前位置曲率，d为当前位置车道线曲率变化率，x为车辆当前位置到预瞄位置的距离。

进一步，所述第二曲率curvature-yawrate的公式为：

curvature-yawrate＝yawrate/hstvhcspe；

其中，hstvhcspe为本车车速，yawrate为偏航率。

进一步，还执行以下步骤：当弯道目标加速度acsc为正时，将弯道目标加速度acsc的变化率控制在0.5cm/s³～1cm/s³范围内；当弯道目标加速度acsc为负时，将弯道目标加速度acsc的变化率控制在-0.1cm/s³～1cm/s³范围内。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

本发明的自动驾驶弯道行驶加速度规划方法，能对自动驾驶弯道行驶进行智能限速，还能实现车辆在高速自动驾驶时及时和平稳降速驶入弯道，出弯道后按照在弯道限速之前驾驶员设定的自动驾驶或辅助驾驶巡航速度恢复行驶，提升自动驾驶安全性与舒适性，体验较好。

附图说明

图1为本发明自动驾驶弯道行驶加速度规划方法的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

参见图1所示，本实施例公开了一种自动驾驶弯道行驶加速度规划方法，包括以下步骤：

获取目标车道的车道线信息，以及本车车速与偏航率，根据目标车道的车道线信息计算出目标车道预瞄位置的第一曲率curvature-lane，根据本车车速与偏航率计算出第二曲率curvature-yawrate；

根据第一曲率curvature-lane和第二曲率curvature-yawrate规划出弯道目标车速的弯道曲率curvature-csc，所述弯道目标车速的弯道曲率curvature-csc的公式为：

curvature-csc＝max(curvature_lane，curvature_yawrate)；

根据规划出的弯道目标车速的弯道曲率curvature_csc与过弯时允许的横向加速度a规划出弯道目标车速vcsc；

若弯道目标车速vcsc与本车车速hstvhcspe之差verror大于等于弯道降速阈值threshold_csc，则弯道目标加速度acsc为第一预设值；

若弯道目标车速vcsc与本车车速hstvhcspe之差verror小于弯道降速阈值threshold_csc，大于等于弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror，则弯道目标加速度acsc＝coeff_csc×verror；

若弯道目标车速vcsc与本车车速hstvhcspe之差verror小于弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror，则弯道目标加速度acsc为第二预设值。其中，弯道降速阈值threshold_csc大于弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror。

在本实施例中，在计算出弯道目标车速的弯道曲率curvature_csc后，还执行以下步骤：对规划出的弯道目标车速的弯道曲率curvature_csc进行gaussian滤波处理。由于传感输出的车道线曲率等信号存在噪声，为保证减少弯道目标车速跳变导致的弯道降速不平顺，对规划弯道曲率进行gaussian滤波处理，本算法是基于matlab平台进行实车开发，这里滤波采用matlab中的smoothdata函数进行gaussian滤波处理。

在本实施例中，coeff_csc的取值范围为0.1～0.5。

在本实施例中，所述第一预设值的取值范围为2m/s²～5m/s²。可选的，所述第一预设值为2m/s²。该第一预设值设定的取值不会影响到巡航和跟车速度的调整，安全性高，可靠性更好。

在本实施例中，若verror同时小于弯道降速阈值threshold_csc和弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror，则弯道目标加速度acsc为第二预设值。

在本实施例中，所述第二预设值的取值范围为-5m/s²～-1m/s²。

在本实施例中，所述弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror的取值范围为-15m/s～-5m/s。可选的，弯道规划加速度车速差阈值threshold_verror为-10m/s。

在本实施例中，所述弯道降速阈值threshold-csc的取值范围为-5km/h～0km/h。

在本实施例中，所述车道线信息包括传感器输出的车道线当前位置曲率、当前位置车道线曲率变化率和车辆当前位置到预瞄位置的距离，所述第一曲率curvature_lane的公式为：

curvature_lane＝2c+6dx；

其中，c为传感器输出的车道线当前位置曲率，d为当前位置车道线曲率变化率，x为车辆当前位置到预瞄位置的距离。x根据本车车速hstvhcspe以及预瞄时间t进行计算得到。假设车道线方程为：y＝a+bx+cx²+dx³，第一曲率curvature-lane即根据车道线方程经过两次求导得到的目标车道的车道线方程曲率。

在本实施例中，所述第二曲率curvature-yawrate的公式为：

curvature-yawrate＝yawrate/hstvhcspe；

其中，hstvhcspe为本车车速，yawrate为偏航率。

在本实施例中，还执行以下步骤：当弯道目标加速度acsc为正时，将弯道目标加速度acsc的变化率控制在0.5cm/s³～1cm/s³范围内；当弯道目标加速度acsc为负时，将弯道目标加速度acsc的变化率控制在-0.1cm/s³～1cm/s³范围内。通过对弯道目标加速度acsc的变化率进行限制，保证了车辆驶入弯道时降速更加平顺。

在本实施例中，所述弯道目标车速vcsc的公式为：

其中，c为前面规划出的道路曲率curvature_csc，a为自动驾驶过弯时允许的横向加速度。根据本车车速标定允许的横向加速度，能够实现舒适安全过弯。弯道目标车速vcsc为车辆过弯时允许的最大车速。

本发明可通过自动驾驶车辆摄像头以及地图等传感器输出的道路曲率等信息以及车辆信息首先规划出安全过弯的弯道目标车速，并根据弯道目标车速计算弯道目标加速度，实现车辆自动驾驶弯道行驶智能限速。

本发明的自动驾驶弯道行驶加速度规划方法，能对自动驾驶弯道行驶进行智能限速，还能实现车辆在高速自动驾驶时及时和平稳降速驶入弯道，出弯道后按照在弯道限速之前驾驶员设定的自动驾驶或辅助驾驶巡航速度恢复行驶，提升自动驾驶安全性与舒适性，体验较好。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。