[發明專利]一種無人車編隊控制方法

在審

• 申請號: 201910820091.6
• 申請日: 2019-08-31
• 公開（公告）號: CN110488840A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 褚端峰;李正磊;呂小磊;彭威風;史美林;吳超仲
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 鐘鋒<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種無人車編隊控制方法，包括以下步驟：1)建立無人車運動學模型；2)根據無人車隊的編隊控制需要確定編隊圖形，然后進行基于圖結構的無人車隊隊形規劃；3)根據無人車隊隊形規劃獲得軌跡規劃，對原始的軌跡規劃進行避障軌跡規劃；4)確定圖結構和人工勢場綜合規劃結果，并對圖結構和人工勢場綜合規劃結果進行跟蹤；5)根據跟蹤對圖結構和人工勢場綜合規劃的結果，建立無人車穩定編隊結構模型；6)根據無人車穩定編隊結構模型，控制無人車隊隊形保持穩定。本發明通過建立無人車運動學模型，分別利用圖結構和人工勢場進行無人車軌跡規劃，可以實現時變編隊的編隊控制。

技術領域

本發明涉及協同控制技術，尤其涉及一種無人車編隊控制方法。

背景技術

目前，多無人車協同編隊是協同控制領域的重要課題之一，引起了廣泛關注，通過調整各無人車之間的相對位置，使得多無人車系統形成特定的隊形，可以為協同探測、偵查、圍捕等任務創造有利條件，提供技術保障。由于外部環境多變，任務需求不一，多無人車系統的編隊隊形往往不能固定不變，需要根據環境以及實際需求實時動態調整，即需要時變編隊控制。

常見的編隊控制策略主要有基于行為法、虛擬結構法、領航—跟隨者法等等，現有方法大多只能實現隊形不變的編隊，不能應對復雜環境變化以及任務需求變化，無法滿足多任務模式下編隊需求。如何實現多無人車系統的時變編隊控制是有待突破的一大技術難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種無人車編隊控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種無人車編隊控制方法，包括以下步驟：

1)建立無人車運動學模型；

2)根據無人車隊的編隊控制需要確定編隊圖形，編隊圖形包括車輛數量、車隊隊形、車車理想間距、隊形中心即隊列領航者；然后進行基于圖結構的無人車隊隊形規劃；

3)根據無人車隊隊形規劃獲得軌跡規劃，對原始的軌跡規劃進行避障軌跡規劃；

4)確定圖結構和人工勢場綜合規劃結果，并對圖結構和人工勢場綜合規劃結果進行跟蹤；

5)根據跟蹤對圖結構和人工勢場綜合規劃的結果，建立無人車穩定編隊結構模型；

6)根據無人車穩定編隊結構模型，控制無人車隊隊形保持穩定。

按上述方案，所述步驟1)中，建立無人車運動學模型，所述無人車運動學模型具體如下：

X'＝v cosθ

Y'＝v sinθ

其中，X，Y，θ，L分別表示大地坐標系下車輛后軸中心縱向坐標、橫向坐標、車輛航向角、軸距，v，δ表示車輛當前速度、前輪轉角。X'、Y'為大地坐標系下車輛縱向速度、橫向速度，θ'為橫擺角速度。

按上述方案，所述步驟2)中，基于圖結構的無人車隊形規劃如下：

由點集V＝{v_i,i＝1...N}和邊集E組成的有向圖定義為G＝(V,E)，E中元素為e_k＝(v_i,v_j)，k＝{1...|E|}，e_k＝(v_i,v_j)表示圖中第k條連接點v_i與點v_j的邊，|E|表示邊集的大小，對于一個有向圖，定義其關聯矩陣I^N*|E|如下：

根據關聯矩陣，定義拉普拉斯矩陣L如下:

L＝I·W·IT