一种无人车横纵向协同控制方法技术

本发明专利技术涉及一种无人车横纵向协同控制方法，包括：获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；整车控制器发出控制指令控制车辆按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；控制无人车行进间的模式切换。本发明专利技术限定了各模式下的横向与纵向控制动作序列的生成，最大程度上保证了行驶安全；在行驶过程中根据无人车路径跟踪的实际要求，约束了车辆在纵向速度跟随、行进间转向和原地转向之间的跳转规则，保证了横向控制系统和纵向控制系统之间的平稳过渡。

Horizontal longitudinal cooperative control method for unmanned vehicle

The invention relates to an unmanned vehicle longitudinal cooperative control method, including: obtaining the desired trajectory, the desired speed, the recommended gear and desired starting gear as unmanned vehicle longitudinal coordination control system needs input; the vehicle controller sends out the control command and control the vehicle to the desired trajectory, the desired speed, the recommended gear, expected starting gear expected steering mode and expected deviation correction of course start; control mode switching between the unmanned vehicle. The invention defines a generation of horizontal and vertical control action sequence of each mode, the maximum extent to ensure the driving safety; in the driving process according to the actual requirements of unmanned vehicle path tracking, the constraint rules between the vehicle longitudinal speed jump, follow road between the steering and steering, to ensure a smooth transition between lateral control system and longitudinal control system.

【技术实现步骤摘要】
一种无人车横纵向协同控制方法
本专利技术涉及无人车控制领域，尤其涉及一种无人车横纵向协同控制方法。
技术介绍
无人驾驶技术作为当今无人车的前沿技术受到了各国学者的广泛关注。无人车的运动控制是导航控制体系结构中操纵控制层的关键技术，运动控制方法是该层的核心研究内容。这里的运动控制是基于规划轨迹的跟踪控制。无人车的控制技术是无人的核心技术之一，可被细分为横向控制与纵向控制。其中横向控制系统的目标是实现无人车对于特定行车轨迹的跟随，纵向控制系统的目标是实现对于特定行车速度的跟随。但目前无人车的横向控制系统与纵向控制系统领域的研究主要以提升单方面的性能作为方法的目标，没有将横纵向控制作为一个整体去考量，忽略了无人车的横纵向耦合特性对最终控制效果的显著影响。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种无人车横纵向协同控制方法，用以解决上述技术问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：在基于本专利技术方法的一个实施例中，提供了一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，包括：S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；S3、整车控制器发出控制指令控制无人车行进间的模式切换。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，还包括整车控制器发出控制指令控制无人车紧急制动模式切换。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，S2具体包括：S21、控制无人车由发动机熄火模式进入发动机启动控制模式；S22、控制无人车由发动机启动控制模式进入驻车模式；S23、控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；S24、控制无人车由停车制动控制模式进入起步控制模式，通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同模式或原地转向模式。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，S3具体包括：控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式具体为：判断无人车运行状态，判断档位是否为空挡：是，则无人车处于驻车模式，否，则当期望转角小于等于0时；或者，当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器小于500时；或者，当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器小于500时，是无人车处于纵向速度跟随模式；判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器大于等于500时；或者当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器大于等于500时，无人车处于行进间转向模式；判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X01或0X02且主动轮转速小于等于300r/min时，无人车处于转向模式；否则处于状态机状态维持。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，控制无人车紧急制动模式切换具体包括：S41、判断是否触发了急停开关；是，则控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；否，则判断接收上位机信号是否异常；异常，则进入紧急停车模式；正常，则进入驻车模式。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤S24具体包括：通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同控制模式或原地转向控制模式。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，无人车控制指令具体包括：发动机期望转速控制指令、AMT变速箱档位控制指令和两侧操纵杆期望位置控制指令；其中，发动机期望转速控制指令和AMT变速箱挡位控制指令根据期望速度和推荐档位确定；两侧操纵杆期望位置控制指令根据期望转向模式和期望航向校正偏差确定。本专利技术有益效果如下：本专利技术约束了无人车从起步到停车全过程的模式跳转，并限定了各模式下的横向与纵向控制动作序列的生成，最大程度上保证了行驶安全；在行驶过程中根据无人车路径跟踪的实际要求，约束了无人车在纵向速度跟随、行进间转向和原地转向之间的跳转规则，保证了横向控制系统和纵向控制系统之间的平稳过渡；在行进间转向与原地转向控制过程中，充分考虑到速差转向无人车的横纵向耦合特性，纵向控制系统时刻监测横向控制系统的运行模式实时进行基于转向功率需求的纵向控制修正，保证横向控制效果。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为横纵向协同控制模式切换流程图；图2为无人车路径跟踪方法流程图；图3为无人车起步操纵杆位置判定方法流程图；图4为无人车起步模式判定方法流程图；图5为无人车的紧急制动控制模式切换流程图图6为行进间转向计数器工作示意图(左转向)；图7为行进间状态切换控制流程图；图8为纵向速度跟随控制流程图；图9为行进间转向操纵杆寻优控制子状态流程图(左转向)；图10为行进间转向操纵杆回位时机控制子状态流程图；图11为行进间转向操纵杆回位控制子状态流程图；图12为原地转向控制模式流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。根据本专利技术的一个具体实施例，公开了一种无人车横纵向协同控制方法，如图1所示，具体包括：S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；期望速度和推荐档位由整车控制器结合速差无人车动力学特性，实际行驶阻力等条件生成。在本实施例中，所生成的期望速度区间为5-65km/h,推荐档位为：1-5挡和倒挡。期望起步档位具体包括空挡、前进挡、倒挡；整车控制器通过路径跟踪方法将无人车实际位置与期望轨迹之间的航向偏差和横向偏差作为输入，处理后得到速差转向无人车的两个控制量，分别为期望转向模式和期望航向校正偏差。如附图2所示，路径跟踪方法会依据无人车实际位置和期望轨迹计算搜寻得到与无人车最近的期望路点作为预瞄点。计算预瞄点和无人车实际位置的偏差Δx和航向偏差ψ。如果Δx大于1m则认为偏差过大，向上层反馈信息请求路径重规划；否则，求解期望航向校正偏差θ＝ψ+arctan(k*Δx/v)。期望航向校正偏差与期望转向模式的对应关系如下表所示：期望航向校正偏差范围期望转向模式0≤θ≤3°纵向速度跟随模式3°<θ≤15°行进间转向模式θ>15°原地转向模式S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；面向无人车起停的模式切换方法约束了无人车从发动机熄火模式、发动机启动控制模式、驻车控制模式、停车制动控制模式到起步控制模式之间的模式跳转规则，附图3为无人车起步操纵杆位置判定方法流程图、附图4为无人车起步模式判定方法流程图。无人车控制指令具体包括：发动机期望转速控制指令、AMT(AutomatedMechanicalTransmission，电控机械式自动变速箱)变速箱档位控制指令和两侧操纵杆期望位置控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，包括：S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；S3、整车控制器发出控制指令控制无人车行进间的模式切换。

【技术特征摘要】
1.一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，包括：S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；S3、整车控制器发出控制指令控制无人车行进间的模式切换。2.如权利要求1所述的无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，还包括整车控制器发出控制指令控制无人车紧急制动模式切换。3.如权利要求1所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，所述S2具体包括：S21、控制无人车由发动机熄火模式进入发动机启动控制模式；S22、控制无人车由发动机启动控制模式进入驻车模式；S23、控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；S24、控制无人车由停车制动控制模式进入起步控制模式，通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同模式或原地转向模式。4.如权利要求1所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，所述S3具体包括：控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式。5.如权利要求4所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，所述控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式具体为：判断无人车运行状态，判断档位是否为空挡：是，则无人车处于驻车模式，否，则当期望转角小于等于0时；或者，当期望转角大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚建伟，王博洋，刘一荻，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11