具路径误差修正的车辆轨迹追踪装置及方法制造方法及图纸

一种具路径误差修正的车辆轨迹追踪装置及方法，该方法主要包含：根据车辆即时信息建立一预测轨迹；根据车辆即时信息判断出一车辆横摆率门槛值；计算该车辆横摆率门槛值所对应的一转向角；估算该转向角所对应的一侧向误差修正量，其中，当侧向误差修正量不大于目标轨迹与预测轨迹的误差值，以该侧向误差修正量所对应的转向角控制车辆转向，反之，当侧向误差修正量大于目标轨迹与预测轨迹的误差值，以该误差值所对应的转向角控制车辆转向。本发明专利技术利用该误差值作为一误差修正门槛，在未超过该修正门槛的情形下，根据该误差修正量控制车辆的偏转幅度，避免车辆转向幅度过大而发生意外，令车辆可以适应各种道路状况追踪该目标轨迹而平稳行驶。

【技术实现步骤摘要】
具路径误差修正的车辆轨迹追踪装置及方法
本专利技术涉及一种车辆轨迹追踪装置及方法，特别是一种具路径误差修正的车辆轨迹追踪装置及方法。
技术介绍
先进驾驶辅助系统(Advanced-DriverAssistanceSystem,ADAS)是自动驾驶车辆中的主要基础之一，诸如障碍物辨识感测、辅助驾驶决策、车间与车内通讯等各方面都算是先进驾驶辅助系统中的重要子系统，主要透过各类感测器取得车辆自身信息、周围路况信息等，再由电子控制单元进行信息分析处理，以产生相应的控制信号。请参考图9，为传统车辆轨迹追踪的控制逻辑示意图，图中表示先进驾驶辅助系统中的一控制器100可依据一已知的目标轨迹200及回授得到的车辆行驶的实际轨迹，比较该目标轨迹200与实际轨迹之间的误差量，根据该误差量估算出一转向角度，以该转向角度控制车辆适当地调整移动路径，目的是希望车辆尽可能地追踪该目标轨迹200而进行运动。再请参考图10，当车辆依据图9中的控制逻辑自动调整自身行驶路径时，实际上可能发生如第一修正路径310或第二修正路径320的运动情况。第一修正路径310代表在修正过程中，因为修正过慢，车辆在变换路径时(如转向)与目标轨迹200产生明显差距。另一种情况是第二修正路径320，代表在修正过程中，因幅度过大，偏移过头后而再次修正回目标轨迹200。会产生如图10所述的第一修正路径310或第二修正路径320问题，原因在于控制器100仅比较该目标轨迹200与实际轨迹之间的误差量，未考虑在修正过程中车辆本身的动态变化。当车辆的运动过程是如同第一修正路径310或第二修正路径320时，因短时间内偏移幅度明显且频繁，恐会对车上乘客造成不适或有车辆翻覆的风险。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可维持车辆稳定转向，避免发生车辆翻覆等意外的具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，包含：撷取车辆即时信息及一目标轨迹；根据该车辆即时信息，建立一预测轨迹；根据该车辆即时信息，判断出一车辆横摆率门槛值；计算该车辆横摆率门槛值所对应的一转向角；估算该转向角所对应的一侧向误差修正量；判断该侧向误差修正量是否小于或等于该目标轨迹与该预测轨迹之间的一误差值；当该侧向误差修正量小于或等于该目标轨迹与该预测轨迹的误差值，以该侧向误差修正量所对应的转向角控制车辆转向；当该侧向误差修正量大于该目标轨迹与该预测轨迹的误差值，以该误差值所对应的转向角控制车辆转向。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种具路径误差修正的车辆轨迹追踪装置，包含：多个感测器，用以分别感测多种不同的车辆即时信息；一轨迹预测单元，依据该些车辆即时信息，建立一预测轨迹；及一轨迹修正单元，依据该些车辆即时信息计算出一侧向误差修正量，并判断该侧向误差修正量是否大于一误差值，该误差值为该目标轨迹与该预测轨迹的误差；当该侧向误差修正量小于或等于该误差值，输出该侧向误差修正量所对应的转向角；当该侧向误差修正量大于该误差值，输出该误差值所对应的转向角；其中，该轨迹修正单元在计算该误差修正量时，根据车辆即时信息，判断出一车辆横摆率门槛值，计算该车辆横摆率门槛值所对应的一转向角，并根据该转向角估算出该侧向误差修正量。小于或等于小于或等于本专利技术的技术效果在于：本专利技术将该预测轨迹与目标轨迹的误差值作为一合理的误差修正门槛，并参考车辆即时信息，估算出一误差修正量，在不超过该修正门槛的前提下，可根据该误差修正量控制车辆的偏转幅度，避免车辆转向幅度过大而发生意外，令车辆可以因应各种道路状况追踪该目标轨迹而平稳行驶。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为本专利技术的控制逻辑示意图；图2为本专利技术车辆轨迹追踪的路径示意图；图3为本专利技术的方法流程图；图4为本专利技术估算预测轨迹的计算示意图；图5为本专利技术利用脚踏车模型计算转向角的示意图；图6为本专利技术依据侧向误差修正量控制车辆行进的示意图；图7为本专利技术依据目标轨迹与预测轨迹的误差值ê控制车辆行进的示意图；图8为本专利技术装置的方块图；图9为传统车辆轨迹追踪的控制逻辑示意图；图10为传统车辆轨迹追踪的路径示意图。其中，附图标记10感测器20轨迹预测单元30轨迹修正单元100控制器200目标轨迹310第一修正路径320第二修正路径TP预测轨迹TG目标轨迹TE规划轨迹具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：请参考图1、2所示，本专利技术根据车辆的即时信息建立一预测轨迹TP，该预测轨迹TP与一己获得的目标轨迹TG比较而得出一误差值ê，并根据车辆的即时信息计算出一侧向误差修正量以决定应利用该误差值ê或侧向误差修正量所对应之转向角度，控制车辆变换路径。首先说明图2，目标轨迹TG是以实线表示，为根据现有技术即能建立，故不再赘述；预测轨迹TP是本专利技术中所建立，后面将有更进一步的说明；本专利技术依据车辆的即时信息所计算出之侧向误差修正量即对应于一规划轨迹TE，其中，在控制车辆行进时，视计算结果选用依据预测轨迹TP或规划轨迹TE而前进，以使车辆的实际运动路径尽可能维持与该目标轨迹TG一致。以下将详细说明本专利技术方法的详细技术。请参考图3，本专利技术的方法包含有下述步骤：S31：撷取车辆即时信息及一目标轨迹TG，其中车辆即时信息可包含但不限于车速、侧向加速度、驾驶者车辆模型、行驶情境等。S32：建立一预测轨迹TP，利用车辆即时信息，估算预测轨迹TP。本实施例以图4所示的模型为例说明，车辆前轮(以矩形图案示意)的轮距中心以(x,y)表示其目前位置，在下一时间的预测位置以表示，其中D代表轮距中心(x,y)至转向瞬心的长度，δf代表前轮转角的角度。因此基于车辆从过去到目前位置所构成的历史轨迹，可连续估算出不同时间的预测位置藉此形成一预测轨迹TP，如与目标轨迹TG有所不同，即存在目标轨迹TG与预测轨迹TP的误差值ê。S33：判断车辆横摆率门槛值γth，根据车辆即时信息通过查表方式，判断出对应目前车辆即时信息的车辆横摆率门槛值γth，因为是利用查表法判断出，可利用现有的车辆模型配备模拟程序，预先建立一对照表，该对照表记录车辆不同状态下所对应的车辆横摆率门槛值γth。在本实施例中，该对照表记录不同车速分别对应的车辆横摆率门槛值γth，即根据车辆的即时车速进行查表，判断对应该即时车速的横摆率门槛值γth。S34：计算转向角，根据查表得到的该横摆率门槛值γth，计算出一对应的转向角δf，本实施例利用如图5的脚踏车模型，依据下式计算出转向角δf：其中，代表横摆率，L代表车辆长度，vx代表纵向车速，vch代表车速。S35：估算侧向误差修正量当转向角δf计算出来，再结合车辆的即时车速，计算出侧向误差修正量可利用下面所列的车辆侧向运动状态空间方程序求出：各已知参数代表的意义如下：vch为车速vx为纵向车速vy为侧向车速Cαf为前轮转向刚性Cαr为后轮转向刚性L为车辆长度m为车辆质量a为前轴至重心长度b为后轴至重心长度Iz为转动惯量y为车辆侧向位移ψ为偏航角r为横摆率δf为前轮转角其中，侧向误差修正量即是上述方程式中的S36：判断侧向误差修正量e是否小于或等于目标轨迹与预测轨迹的误差值S37：若侧向误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，其特征在于，包含：撷取车辆即时信息及一目标轨迹；根据该车辆即时信息，建立一预测轨迹；根据该车辆即时信息，判断出一车辆横摆率门槛值；计算该车辆横摆率门槛值所对应的一转向角；估算该转向角所对应的一侧向误差修正量；判断该侧向误差修正量是否小于或等于该目标轨迹与该预测轨迹之间的一误差值；当该侧向误差修正量小于或等于该目标轨迹与该预测轨迹的误差值，以该侧向误差修正量所对应的转向角控制车辆转向；当该侧向误差修正量大于该目标轨迹与该预测轨迹的误差值，以该误差值所对应的转向角控制车辆转向。

【技术特征摘要】
1.一种具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，其特征在于，包含：撷取车辆即时信息及一目标轨迹；根据该车辆即时信息，建立一预测轨迹；根据该车辆即时信息，判断出一车辆横摆率门槛值；计算该车辆横摆率门槛值所对应的一转向角；估算该转向角所对应的一侧向误差修正量；判断该侧向误差修正量是否小于或等于该目标轨迹与该预测轨迹之间的一误差值；当该侧向误差修正量小于或等于该目标轨迹与该预测轨迹的误差值，以该侧向误差修正量所对应的转向角控制车辆转向；当该侧向误差修正量大于该目标轨迹与该预测轨迹的误差值，以该误差值所对应的转向角控制车辆转向。2.如权利要求1所述的具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，其特征在于，在判断该车辆横摆率门槛值步骤中，根据该车辆即时信息在一预先建立的对照表中，判断出对应的该横摆率门槛值。3.如权利要求2所述的具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，其特征在于，该对照表记录不同车速分别对应的车辆横摆率门槛值，利用一即时车速进行查表以得到对应的该横摆率门槛值。4.如权利要求1至3中任一项所述的具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，其特征在于，在计算该车辆横摆率门槛值所对应的转向角步骤中，根据下式计算出该转向角：其中，代表横摆率，L代表车辆长度，vx代表纵向车速，vch代表车速，δf为转向角。5.如权利要求4所述的具路径误差修正的车辆轨迹追踪方法，其特征在于，在估算该转向角对应的侧向误差修正量步骤中，依据下列方程式估算出该侧向误差修正量：

【专利技术属性】
技术研发人员：张统凱，徐锦衍，陈俊傑，
申请(专利权)人：财团法人车辆研究测试中心，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71