[發明專利]單舵輪無人車的導航方法、裝置和單舵輪無人車

有效

• 申請號: 201911418490.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111044053B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 孫國岐
• 申請（專利權）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01S17/06;B62D63/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張琪

本發明涉及單舵輪無人車的導航方法、裝置和單舵輪無人車，該導航方法通過獲取當前預估周期的舵角測量值和輪向速度測量值并根據當前預估周期的舵角測量值和輪向速度測量值計算單舵輪無人車在下一預估周期所對應的下一預估速度，獲取單舵輪無人車在下一觀測周期所對應的位姿測量數據，位姿測量數據包括對應的位置測量數據，根據當前預估速度和下一預估速度對位置測量數據進行卡爾曼濾波處理，得到下一觀測周期所對應的位置濾波結果，根據位置濾波結果、位置測量數據和預設比例系數計算得到輪向速度偏差，根據輪向速度偏差對下一預估周期對應的輪向速度測量值進行修正以得到輪向速度輸出值，提高了導航數據輸出頻率。

技術領域

本發明涉及控制領域，尤其涉及一種單舵輪無人車的導航方法、裝置和單舵輪無人車。

背景技術

單舵輪無人車上設置的激光雷達可測量出單舵輪無人車的準確位置信息，然而激光雷達的數據輸出頻率往往過低，而且往往容易受換將影響。

發明內容

鑒于此，提供一種單舵輪無人車的導航方法、裝置和單舵輪無人車，能夠融合單舵輪無人車的輪速數據和激光雷達數據，將快速更新的預估周期的輪速參數引入卡爾曼濾波器，進而利用激光雷達的位姿測量數據中的位置測量數據進行卡爾曼濾波，得到對應的位置濾波結果，進一步根據位置濾波結果、位置測量數據和預設比例系數計算得到輪向速度偏差，最后根據輪向速度偏差對下一預估周期對應的輪向速度測量值進行修正以得到輪向速度輸出值作為導航數據進行輸出，兩者相互融合彌補各自的缺點，達到了增加導航數據輸出頻率的目的，同時也保證導航數據輸出的穩定性，為單舵輪無人車的導航提供了準確的導航基礎。

一種單舵輪無人車的導航方法，單舵輪無人車上設置輪速傳感器和激光雷達，導航方法包括：

通過輪速傳感器獲取當前預估周期的舵角測量值和輪向速度測量值并根據當前預估周期的舵角測量值和輪向速度測量值計算單舵輪無人車在下一預估周期所對應的下一預估速度；

通過激光雷達獲取單舵輪無人車在下一觀測周期所對應的位姿測量數據，位姿測量數據包括對應的位置測量數據；其中，每個觀測周期包括至少兩個對應的預估周期；

根據當前預估速度和下一預估速度對位置測量數據進行卡爾曼濾波處理，得到下一觀測周期所對應的位置濾波結果；

根據位置濾波結果、位置測量數據和預設比例系數計算得到輪向速度偏差，預設比例系數根據輪速傳感器的輸出噪聲確定；

根據輪向速度偏差對下一預估周期對應的輪向速度測量值進行修正以得到輪向速度輸出值作為導航數據進行輸出。

在一個實施例中，根據當前預估速度和下一預估速度對位置測量數據進行卡爾曼濾波處理，得到下一觀測周期所對應的位置濾波結果的步驟包括：

根據當前預估速度和下一預估速度確定當前觀測周期所對應的速度增加率；

將速度增加率作為卡爾曼濾波的輸入控制量以對位置測量數據進行卡爾曼濾波處理，得到下一觀測周期所對應的位置濾波結果。

在一個實施例中，根據當前預估速度和下一預估速度確定當前觀測周期所對應的速度增加率的步驟包括：

根據下一預估速度與當前預估速度之間的速度差值計算得到當前預估周期對應的速度增加量；

根據當前預估周期對應的速度增加量和當前觀測周期計算確定當前觀測周期所對應的速度增加率。

在一個實施例中，卡爾曼濾波為四階卡爾曼濾波，將速度增加率作為卡爾曼濾波的輸入控制量以對位置測量數據進行卡爾曼濾波處理，得到下一觀測周期所對應的位置濾波結果中對應的計算公式為：