[發明專利]一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法及系統

在審

• 申請號: 202210570780.8
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114954437A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 石鈞仁;王皓;樸昌浩;邵慧爽;孫榮利;李珂欣;蘇永康
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: B60W30/06
• 分類號: B60W30/06;B60W30/14;B60W30/165;B60W50/00;G06F17/13;G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 盧勝斌

1.一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，包括：

S1：構建鉸接車運動學模型和跟蹤偏差模型；

S2：根據鉸接車運動學模型和跟蹤偏差模型，設計不確定非線性系統；

S3：根據不確定非線性系統，構建目標函數和約束函數，得到不確定非線性系統最優化問題描述；

S4：求解不確定非線性系統最優化問題，得到泊車軌跡規劃和跟蹤控制方案；鉸接式車輛根據泊車軌跡規劃和跟蹤控制方案實現自動泊車。

2.根據權利要求1所述的一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，鉸接車運動學模型的表達式為：

其中，x_f表示前橋中點的橫坐標，y_f表示前橋中點的縱坐標，θ_f表示前橋航向角，l_f表示前橋與鉸接點的距離，l_r表示后橋與鉸接點的距離，γ表示鉸接轉向角，v_f表示鉸接車前橋的運動速度。

3.根據權利要求1所述的一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，跟蹤偏差模型的表達式為：

其中，e₁表示橫向位置偏差，e₂表示航向角偏差，v表示整車的運動速度，K表示行駛路徑的曲率，θ表示前橋航向角。

4.根據權利要求1所述的一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，不確定非線性系統的表達式為：

其中，表示鉸接車在第j種泊車場景下k+1時刻的狀態，表示鉸接車在對應的父節點第j種泊車場景下k時刻的狀態，表示鉸接車在第j種泊車場景下k時刻的控制輸入，表示需要實現控制輸入對應的第j種泊車場景下k時刻的不確定參數。

5.根據權利要求1所述的一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，得到不確定非線性系統最優化問題描述的過程包括：采用場景樹表示泊車過程中面臨的不確定因素；根據場景樹，將泊車過程劃分為若干階段；在不同階段構建與泊車場景相統一的目標函數和約束函數；根據目標函數和約束函數，得到不確定非線性系統最優化問題描述。

6.根據權利要求5所述的一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，目標函數為：

其中，J_i表示第i種泊車場景的目標，N_p表示預測時域，表示鉸接車在第j種泊車場景下k+1時刻的狀態，x_s表示期望狀態，表示鉸接車在第j種泊車場景下k時刻的控制輸入，u_s表示期望輸入，Δu_k表示k時刻的輸入增量，Q表示第一對角矩陣，R表示第二對角矩陣，R_Δ表示第三對角矩陣。

7.根據權利要求1所述的一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，不確定非線性系統最優化問題描述為：

若則

其中，ω_i表示第i種泊車場景的目標權重，J_i表示第i種泊車場景的目標，I表示場景樹分支取值范圍，N表示泊車場景數量，表示鉸接車在第j種泊車場景下k時刻的狀態，表示鉸接車在對應的父節點第j種泊車場景下k時刻狀態，X表示鉸接車狀態取值范圍，表示鉸接車在第j種泊車場景下k時刻的控制輸入，U表示鉸接車控制輸入取值范圍，表示需要實現控制輸入對應的第j種泊車場景下k時刻的不確定參數，表示鉸接車在對應的父節點第l種泊車場景下k時刻的狀態，表示鉸接車在第l種泊車場景下k時刻的控制輸入。

8.一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制系統，該系統用于執行權利要求1-7所述的任意一種面向鉸接式車輛的泊車軌跡規劃和跟蹤控制方法，其特征在于，包括：模型構建模塊、不確定非線性系統設計模塊、優化問題構建模塊、解算模塊和控制模塊；

所述模型構建模塊用于構建鉸接車運動模型和跟蹤偏差模型；

所述不確定非線性系統設計模塊用于根據鉸接車運動模型和跟蹤偏差模型，設計不確定非線性系統；

所述優化問題構建模塊用于根據不確定非線性系統構建不確定非線性系統最優化問題；

所述解算模塊用于求解不確定非線性系統最優化問題，得到泊車軌跡規劃和跟蹤控制方案；

所述控制模塊用于根據泊車軌跡規劃和跟蹤控制方案實現自動泊車。