[發明專利]一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法

有效

• 申請號: 202010061746.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN110871801B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 史津竹;馬芳武;馮曙;葛林鶴;代凱;仲首任;吳量;單子桐;郭榮輝
• 申請（專利權）人: 浙江天尚元科技有限公司
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W40/105
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 何仲

1.一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，其特征在于步驟如下：

（1）首先通過車輛的輪式編碼器獲得車輛的速度數據，通過車載IMU慣性測量單元獲得車輛的加速度數據和車輛的角速度數據；

（2）激光雷達里程計模塊通過標準ICP算法對激光雷達傳感器獲得的三維點云數據進行運動位姿估計，從而獲得激光雷達相對于車輛啟動時刻的位姿數據；

（3）將步驟（2）得到的激光雷達位姿數據通過外參數據進行激光雷達與車輛質心的齊次坐標變換，變換到車輛質心相對于車輛啟動時刻的位姿數據，即得到車輛的位置數據，，，航向角數據，俯仰角數據，橫滾角數據；

（4）將步驟（1）得到的數據、和與步驟（3）得到的數據，，，，和，通過ROS軟件包下的卡爾曼濾波模塊進行數據融合，得到車輛的縱向速度和車輛的縱向加速度以及車輛的橫擺角速度；

（5）建立車輪的動力學方程

，

其中為車輛的橫擺角速度，為車輛的縱向速度，為車輛的縱向加速度， R為車輪半徑，J為車輪的轉動慣量，由輪胎參數獲得；其中為車輪垂向力，由車輪垂向力傳感器獲得；為附著系數，由查表獲得；T為驅動電機輸出到車輪的扭矩；為車輛的滑移率；表示橫擺角速度的變化率，是車輛的橫擺角速度的導數；表示車輛的滑移率的變化率，是車輛的滑移率的導數；

（6）根據步驟（5）建立的車輪動力學方程，通過PID控制方法，控制驅動電機輸出到車輪的扭矩T，使得車輛的滑移率保持在預設最佳值附近。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，其特征在于步驟（2）中ICP算法流程具體如下：首先對激光雷達獲取的前后連續兩個激光雷達采樣時刻的三維點云數據進行誤差計算，然后采用最小二乘法進行迭代優化，優化目標是誤差最小，優化變量是位姿數據，當迭代次數超過30次或者誤差小于0.05m，則優化結束，獲得優化后的位姿數據。

3.根據權利要求1所述的一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，其特征在于步驟（3）中通過外參數據將激光雷達相對于車輛啟動時刻的位姿數據變換到車輛質心相對于車輛啟動時刻的位姿數據，具體過程如下：

a.首先將外參標定數據，通過齊次坐標變換方法表示成齊次坐標變換矩陣；

b.將激光雷達得到的位姿數據，通過齊次坐標變換方法表示成齊次坐標位姿矩陣；

c.計算得到車輛坐標系下的齊次坐標位姿矩陣；

d.通過齊次坐標逆變換方法將表示為車輛坐標系下的位置數據，，，航向角數據，俯仰角數據，橫滾角數據。

4.根據權利要求1所述的一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，其特征在于：步驟（6）中車輛的滑移率的預設最佳值為0.25。

5.根據權利要求1所述的一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，其特征在于步驟（6）具體過程為：

a．控制量為驅動電機輸出到車輪的扭矩T，控制前，車輪的扭矩為，其中控制初始化為；

b．根據步驟（5）的動力學方程，計算得到滑移率時的驅動電機輸出到車輪的目標扭矩；

c．計算扭矩誤差，；

d．通過PID控制算法，對輸出扭矩進行控制，PID算法如下：

，其中，為比例系數，取值為0.3；為積分系數，取值為0.1；為微分系數，取值為0.2；

e．對控制采樣序號加1，即；

f. 重復從a步驟開始，如果e_k小于或等于0.5N*m，則PID收斂后，得到當前時刻的車輪的扭矩為。