[發明專利]一種基于修正比例導引的智能車自動駕駛的方法

有效

• 申請號: 201810935019.3
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109062213B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 馬照瑞;李霞;周蘊文;王浩;栗娜;雷軍委
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 張增輝

1.一種基于修正比例導引的智能車自動駕駛方法，其特征在于：該方法采用位置傳感器測量智能車輛相對道路中心線的位置偏差，然后采用數字微分與濾波器估算該位置偏差的微分，在此基礎上假想有一目標位于車道中心線并伴隨智能車的運動而運動，采用比例導引法，計算該假想的視線角變化速率，再在此基礎上進行修正，得到修正比例導引的視線角速率，最終采用上述比例導引的視線角速率與修正視線角速率形成自動駕駛規律，實現車輛沿車道線的自動駕駛；

包括以下步驟：

步驟一：測量智能車與道路中心線的位置偏差并估算位置偏差微分

首先采用前后兩保險杠上安裝的位置傳感器測量智能車輛橫向位置相對道路中心線的位置偏差，把該偏差記作：y_s；

在獲得位置偏差測量值后，采用數字微分，求取位置測量誤差的微分信號，即：采用位置信號的前后兩次測量差，按照下式求取：

表示車輛位置誤差測量值y_s數字微分信號；

△T為前后兩次測量數據的時間間隔周期；

最后將上述數字微分信號通過低通濾波器，濾掉前面求導算法引入的高頻噪聲：

T_a為濾波時間常數，

S代表傳遞函數的微分算子，微分算子表示求取信號的導數，也叫信號的一階導數，即信號的變化速率；

步驟二：構建假想目標，設置其運動信息和智能車輛的運動信息

假設在智能車輛期望行使的道路中心線上，有一假想目標位于車道線上，它的側向位移為記為z_m，

側向位移以垂直于當前道路中心線的方向為軸，與道路中心線的交點為原點，左為負，右為正，由于其位于車道線上，故記作z_m＝0；

而假想目標縱向位移記為x_m，以智能車當前位置與車道線垂直方向的交點為原點，其坐標記作x_m＝x_c+d，

其中x_c：車輛的位移，

d：表示假想目標位于智能車輛前方的距離，d＝v_dt+d₀，其中v_d表示假想目標的速度，d₀為假想目標與智能車輛最初的距離；

再設置智能車輛的位置，其側線位移為記為z_c，采用步驟一中的測量真實值y_s，車輛的縱向位移記為x_c；

其中z_c＝y_s，此時以小車位于車道線右為正，左為負；

x_c按照如下公式設置，x_c＝v_ct，

其中t：表示時間，v_c：表示智能車輛的速度；

步驟三：求解虛擬視線角速率

按照假想目標與智能車的位置定義假想視線角q，該假想視線角是以小車位置為坐標原點o，平行于車道線當前切線方向為x軸，垂直于y軸為z軸建立動坐標系xoz，虛擬目標與車輛兩點位置連線在所建坐標系中與x軸的夾角即為q；其中q的定義為在此無需計算q值；

而△x定義為假想目標與智能車輛兩點距離在x軸的分量，即△x＝x_m-x_c，△z定義為假想目標與智能車輛兩點在z軸的分量，即△z＝z_m-z_c；

虛擬視線角速率按照q的定義求導得：

其中其中采用步驟一中所求數字微分；

步驟四：求解基于修正比例導引的視線角導數計算方法

在上一步虛擬視線角的求取基礎上，設計修正比例導引率，即設計

其中c₁、c₂為常數，v_a：作為引入的修正參數；

步驟五：構建基于修正比例導引的自動駕駛規律

在步驟三和步驟四的基礎上，構建未考慮飽和因素的智能車輛自動駕駛規律為

δ_a為未考慮飽和因素的智能車輛的車輪轉角指令信號；再考慮疊加抗飽和因子，其自動駕駛規律設計為

其中參數k₁、k₂、k₃、k₄與ε為常數；

δ為疊加抗飽和因子的智能車輛的車輪轉角指令信號；

步驟六：參數調試并最終確定智能車輛自動駕駛規律

通過多次精選調試上述自動駕駛規律中的各項參數，最終確定智能車輛的自動駕駛規律與全部參數。