[發明專利]一種智能駕駛自適應曲線預瞄方法

在審

• 申請號: 202010916636.6
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112109732A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 陳剛;蔣一辰;姜俊豪;齊東潤;王陶;王良模
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W10/20;B60W30/045
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明屬于轉向自動駕駛操縱領域，具體涉及一種智能駕駛自適應曲線預瞄方法。包括以下步驟：根據離散化后的目標路徑和作業平臺的絕對坐標，利用提出的自適應曲線預瞄方法確定預瞄點在大地坐標系下的位置；通過坐標轉換得到預瞄點相對于作業平臺的橫向偏移量；根據橫向偏移量與方向盤轉角之間的關系，表征出方向盤目標轉角并作為轉向操縱控制器的跟蹤目標，同時作業平臺輸出運動狀態信息并計算其絕對坐標。本發明的方法，能夠適用于各種具有自動駕駛功能的作業平臺，實現的轉向操縱能夠在速度和路徑曲率發生變化時，通過改變預瞄點的位置達到自適應調整的目標。

技術領域

本發明屬于轉向自動駕駛操縱領域，具體涉及一種智能駕駛自適應曲線預瞄方法。

背景技術

預瞄式橫向操縱策略作為智能駕駛中的一項核心和關鍵技術，依據不同的要求和目標，可以應用到各類作業平臺上，包括但不僅限于對底盤進行改裝的無人駕駛作業平臺、駕駛機器人操縱的作業平臺、具備自動駕駛功能的工程機械等。區別于非預瞄式橫向操縱策略中最小化橫向偏差或航向偏差的做法，預瞄式橫向操縱策略以作業平臺前方預瞄點處的位姿誤差為輸入，橫向穩定性好且不存在轉向過度的問題，但是以單點預瞄為主的傳統預瞄方法在速度變化和大曲率轉向情況下的精度會急劇下降，如何優化預瞄式橫向操縱策略在上述工況下的表現是完善預瞄方法的關鍵所在。

專利CN107097785B根據車輛的運動信息以及參考路徑曲率計算預瞄點處的橫向誤差和方向誤差，并將上述誤差按一定權重組成綜合誤差，通過最小化綜合誤差的方式從而達到提高跟蹤精度和操縱穩定性的目的。在預瞄距離的設計環節中，通過加入預瞄距離補償，從而達到預瞄距離自適應的目標，但是補償方法屬于一種滯后性的操縱，并沒有從根源上對預瞄距離進行設計。

專利CN107264621B提出了一種預瞄距離計算方法，其值的計算以固定步長向前延伸，并乘以相應的權重，最后累加得到。在權重設計中，距離車輛越遠，航向角累積變化越大，權重越小。該方法通過累積航向角來設置權重的方式，充分考慮了路徑曲率變化的影響，具有較好的路徑曲率自適應性，但是對于速度變化的適應能力卻沒有研究。

專利CN106882185A綜合了道路信息和駕駛員視野特性來設計預瞄區域，根據離預瞄焦點的距離為預瞄焦點附近的區域設置不同權重。通過權重的設計，給出了融合預瞄路徑上所有點信息的橫向誤差計算方式，然后再計算預瞄偏差量并作為方向盤目標轉角的設計依據。該方法提高了彎曲道路情況下的跟蹤精度，但是預瞄焦點與車輛質心之間的距離相對固定，沒有考慮到速度的影響。

專利CN102358287A公開了一種用于車輛自動駕駛機器人的軌跡跟蹤控制方法，該方法在單點預瞄方法的基礎上，根據預設的速度閾值為預瞄距離設置了分段固定增益，有效地解決了以往單點預瞄方法在速度變化時適應性差的問題，但是在進行大曲率路徑跟蹤時會產生較大的橫向誤差。

專利CN104571112B公開了一種根據估計轉彎曲率獲取預瞄距離的方法，首先基于道路的曲率設定預瞄距離和兩個預瞄點，然后計算最優轉彎曲率和方向盤轉角控制量，并輸出到自動駕駛儀以完成車輛的橫向控制。該方法充分考慮了道路曲率對跟蹤精度的影響，通過估計道路曲率來動態調整預瞄距離，有效提高了跟蹤的精度，但是沒有涉及速度變化對預瞄效果的影響這一方面的研究。

綜上所述，上述預瞄式橫向操縱策略的發明專利，沒有兼顧路徑曲率和速度的自適應性需求，采用補償的方式來修正預瞄距離存在一定的滯后性，引入權重來設計預瞄距離的方案以及增加預瞄點的方案會極大地增加預瞄的復雜程度。本專利通過改變預瞄距離的定義方式，同時為預瞄距離引入關于速度和預瞄時間的一階校正項，從而使提出方法對于路徑曲率和速度具有較好的自適應能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自適應曲線預瞄方法，通過引入自適應曲線預瞄方法，可以使得彎曲道路和速度變化情況下的跟蹤效果得到明顯優化。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種智能駕駛自適應曲線預瞄方法，包括如下步驟：