[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

本發明公開了一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，特點是步驟如下：（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橫擺角速度數據；（2）激光雷達里程計模塊通過標準ICP算法獲得激光雷達相對于車輛啟動時刻的位姿數據；（3）車輛質心相對于車輛啟動時刻的位姿數據；（4）通過卡爾曼濾波模塊進行數據融合得到車輛縱向的車速數據和加速度數據以及車輛的橫擺角速度數據；（5）根據車輪的動力學方程，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，優點是能達到更好地啟動控制效果，減小加速時間，提高整車動力性。

技術領域

本發明涉及一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法。

背景技術

隨著無人駕駛汽車的發展，越來越多的先進傳感器技術被加入到無人駕駛汽車中，這不僅為上層感知決策層帶來好處，而且對于車輛底層控制而言也是福音。更關鍵的是這些傳感器對于無人車是必須的，也就是說在無人車的配置上，這些新的控制算法在不增加傳感器甚至減少傳統車輛某些傳感器的前提下，提高整車的控制性能。如果用一句抽象的話說就是，我們如果能盡可能的了解系統，并將這些先驗知識運用于控制系統的設計上，我們就可能得到更好的控制效果。最顯而易見的一個例子是車速，因為車速對于無論是車輛防滑控制、牽引力控制還是車輛穩定性控制以及由它們組成的集成控制系統而言都是必不可少的，然而不幸的是，車輛的速度估計一直是車輛運動控制的一個難題。傳統控制方法的難點在于，低速時很難通過輪速傳感器來估計車速，對于四輪驅動汽車更是如此。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能達到更好地啟動控制效果，減小加速時間，提高整車動力性的基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于激光雷達車速估計的車輛啟動控制方法，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v_wheel，通過車載IMU慣性測量單元獲得車輛的加速度數據a_imu和車輛的角速度數據w_imu；

(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x_lidar，y_lidar，z_lidar，航向角數據θ_yaw，俯仰角數據θ_pitch，橫滾角數據θ_roll；

(4)將步驟(1)得到的數據v_wheel、a_imu和w_imu與步驟(3)得到的數據x_lidar，y_lidar，z_lidar，θ_yaw，θ_pitch和θ_roll，通過ROS(Robot Operating System)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v_x和車輛的縱向加速度a_x以及車輛的橫擺角速度ω；

(5)建立車輪的動力學方程