[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

本發明涉及一種基于修正比例導引的智能車自動駕駛的方法，該方法測量智能車偏離車道中心線的距離，然后估算該偏差距離的微分，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。該方法巧妙設計較好地解決了車輛位置偏差與前輪轉向角的角度折算問題，經實驗表明該智能車自動導引方法在消除位置偏差上具有消除速度快，而且動態響應比較平滑，無明顯波動與振蕩情況，具有非常舒適的乘坐品質，能夠廣泛應用于各種無人駕駛車輛。

技術領域

本發明屬于自動駕與智能交通領域，尤其是涉及一種基于修正比例導引的智能車自動駕駛的方法。

背景技術

目前各種車輛自動駕駛技術在車輛與車道線中心偏差的測量技術上差別不大，但在位置偏差的消除上，各種方法百花齊放。其中絕大部分是采用基于被控車輛精確建模，分析其動力學與運動學特性，然后采用經典或現代自動控制技術來實現測向位置誤差的消除。其中經典控制注意是采用誤差的比例、積分、微分來形成閉環控制消除誤差。而各種現代控制方法，如自適應控制主要被用于消除車輛模型建模的不確定性，滑模控制則用于提高車輛側線位置誤差消除的速度。此外，反演控制與神經網絡控制、模糊控制、魯棒控制等方法也被廣泛應用于車輛自動駕駛。但以上方法均需要知道車輛的模型特點，而且測量上也希望越多的車輛狀態被測量得越準確越好。而人類在駕駛汽車時主要是依靠視覺角度偏差與駕駛經驗來消除偏差，相反汽車模型的精確數據，人類大腦無法掌握也無需掌握。因此本發明提出了一類新穎的類似于武器系統自動對準與自動導引方式的修正比例導引方法來消除智能車自動駕駛過程中的位置偏差，該方法完全不需要車輛模型的任何信號，僅需測量車輛位置偏差，而且通過實驗表明，能夠實現很好的車道線自動駕駛功能，同時自動駕駛的舒適性品質也非常高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于修正比例導引的智能車自動駕駛方法，解決了現有控制方法中必須依賴車輛模型的特點，要求車輛狀態被測量的越精確越好的問題。該方法完全不需要車輛模型的任何信號，僅需測量車輛位置偏差，測量簡單，提高自動駕駛的舒適性品質。

本發明的基于修正比例導引的智能車自動駕駛方法是通過以下技術方案實現的：

一種基于修正比例導引的智能車自動駕駛方法，其特殊之處在于：該方法采用位置傳感器測量智能車偏離車道中心線的距離，然后采用數字微分與濾波器估算該偏差距離的微分，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。

上述方法具體包括以下步驟：

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：

ΔT：前后兩次測量數據的時間間隔周期，

y_s(n)：當前時刻的車輛位置誤差測量值，

y_s(n-1)：比當前時刻早一個采樣周期所獲得的車輛位置誤差測量值；

最后將上述數字微分信號通過下面的低通濾波器，濾掉前面程序求導算法引入的高頻噪聲：

S：代表傳遞函數的微分算子；