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龙图腾网恭喜哈尔滨工业大学(威海);威海天特智能科技有限公司申请的专利一种无人驾驶方程式赛车的路径规划和控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115048715B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210473520.9，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权一种无人驾驶方程式赛车的路径规划和控制方法是由朱彦;王剑锋;王泉清;陈雨航;张坤;李书杰设计研发完成，并于2022-04-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种无人驾驶方程式赛车的路径规划和控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种无人驾驶方程式赛车的路径规划和控制方法，主要包括测绘无人驾驶赛车的参数；无人驾驶赛车结构分析和模型建立；对赛道和赛车进行数学建模；根据赛道和赛车性能设置约束条件和求解目标；利用最优控制理论求解最优曲线赛道；对规划好的赛道进行离散化处理；对每个离散点根据约束条件使用模型预测控制进行规划；求解车辆控制率，下发方向盘转角和踏板开度；执行器执行控制率，无人驾驶赛车按照规划的路径和控制率行进。本发明算法能够规划给定赛道的最优赛道线使赛车实现达到最小圈时并能发挥车辆极限，提供了一种抗干扰性和适应性很强的路径跟随算法，可应用于赛车设计环节、赛车参数选取、驾驶员训练等领域。

本发明授权一种无人驾驶方程式赛车的路径规划和控制方法在权利要求书中公布了：1.一种无人驾驶方程式赛车的路径规划和控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1测绘无人驾驶赛车的参数；S2无人驾驶赛车结构分析和模型建立；S3对赛道和赛车进行数学建模；S4根据赛道和赛车性能设置约束条件和求解目标；S5利用最优控制理论求解最优曲线赛道；S6对规划好的赛道进行离散化处理；S7对每个离散点根据约束条件使用模型预测控制进行规划；S8求解车辆控制率，下发方向盘转角和踏板开度；S9执行器执行控制率，无人驾驶赛车按照规划的路径和控制率行进；所述步骤S4中，考虑刚体系统的轨迹求解问题使完成给定轨迹所需的时间最小化；固定起始点和终止点，轨道边界约束为刚性约束，指定控制量和状态量的边界，状态量的改变量做柔性约束；目标函数为:其中xtf是终点时刻车辆状态，xt为车辆行驶中的实时状态，ut为车辆行驶中的实时控制量； u＝{Δ,fd,fb}其中v是车辆速度，β是车辆航向角，是车头朝向与世界坐标系x轴夹角，n是车辆行驶路径的切向加速度，θ是车道坐标系和世界坐标系的夹角，Δ是方向盘的转角，fd是车辆制动力矩，fb是车辆加速力矩；赛道约束为：其中N为赛道宽度，b为车辆宽度，bsafe为安全距离；控制率约束为：其中m整车质量，是方向盘转角速度，R是车辆允许通过的半径，a是车辆加速度；车辆动力学约束： ρ＝ρα,V其中ρ为加速度圆的半径，ax和ay代表横向加速度和纵向加速度，α是ax和ay之间的夹角，V是车辆行驶速度；所述步骤S5中，采用内点法求解非线性优化问题，把目标函数改写为内点法形式：其中，f0x代表车辆起始时刻状态量所引起的代价函数，fix代表车辆每个离散点时刻状态量所引起的代价函数，m为离散化的时刻点总数，i为离散化的时刻点，I_为内点法障碍项，它的作用是阻挡迭代的解穿出可行域，在约束范围以内时，I_函数值为0；在约束范围以外时，I_函数值为无穷大；所述步骤S7中，构建以轨迹误差、航向误差、转向误差、速度损失、转角变化率和速度变化率六个方面组成的代价函数；代价函数表达式为： ωcte、ωepsi、ωδ、ωv、ωrates和分别是六个方面的权重系数，ctei代表车辆位移偏差，epsii代表车辆航向角偏差，δi代表车辆转角偏差，vi是车辆在i时刻的速度，vref是车辆参考速度，vi-vref表示速度变化量，δfi+1是车辆在i+1时刻的转角，δfi是车辆在i时刻的转角，δfi+1-δfi代表着转角变化量，vi+1是车辆在i+1时刻的速度，vi是车辆在i时刻的速度，vi+1-vi代表着速度变化量。

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