基于Pure Pursuit算法的避障控制速度方法技术

本发明专利技术公开一种基于Pure Pursuit算法的避障控制速度方法，在pure pursuit算法思想的基础上同时实现横向速度和纵向速度的控制。本发明专利技术增加了纵向速度控制，可以根据转弯的大小自动、实时改变加速度的大小，从而自动调节运动速度的大小，使智能汽车在转弯的时候自动实时控制纵向速度，即使在转弯情况下也可以实现走直线时的精确控制，提高乘坐的舒适性。

【技术实现步骤摘要】
基于PurePursuit算法的避障控制速度方法
本专利技术属于智能汽车控制
，特别是涉及一种智能汽车的避障控制速度方法。
技术介绍
无人驾驶智能汽车是汽车电子、智能控制以及互联网等技术发展融合的产物，其原理为自动驾驶系统利用感知与定位系统，获取车辆自身方位以及外界环境信息，经过计算系统分析信息、做出决策，控制执行系统实现车辆加速、减速或转向，从而在无需驾驶员介入的情况下，完成自动行驶。无人驾驶智能汽车在进行变道和转弯时，为了保证车辆行驶安全，需要准确判断周围障碍物的运动状态，及时进行避让，因此每种智能汽车都有自己的避障控制方法。无人驾驶智能汽车的控制主要包括横向控制和纵向控制两部分，其中横向控制主要指对车辆转向系统的控制，路径跟踪是智能车横向控制的一个主要应用。所谓的路径跟踪是指在已经得到一条期望路径的前提下，智能汽车根据大地坐标系中的位置信息，按照一定的控制策略，使智能汽车的实际行驶路径可以与规划路径达到一致。目前被广泛应用在无人驾驶智能汽车路径跟踪的算法基本上都是通过调节实际路径与规划路径之间存在的偏差以实现对目标路径进行跟踪，如方位误差、距离误差等。其中PurePursuit算法、斯坦利算法、环形预瞄算法是几类常见的路径跟踪算法。基于PurePursuit算法的路径跟踪算法，其主要思想是：根据当前智能汽车的位置选择前方路径上的某个路径点作为预瞄点，这时，智能汽车的位置与预瞄点之间的连线和车身的朝向有个角度偏差，根据这个角度偏差来调整智能汽车的方向盘的转角，从而实现横向控制。中国专利CN104960520B《基于PurePursuit算法的预瞄点确定方法》详细披露了这一技术。该算法思想简单有效，可实现较高精度的路径跟踪，但是只是有横向速度的控制，没有考虑到纵向速度的控制(即运动速度方面的控制)。中国专利CN108001447A《一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法》揭示了一种控制方法，通过设计纵向车速模糊控制器来确定纵向车速，将实时纵向车速和目标车速的差作为车轮转矩PID控制器的输入值，该方法中同样将纵向基准速度设为被控车辆的参考基准车速，为已知设定值，同样没有实时的纵向车速的控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述技术问题，提供一种基于purepursuit算法的的避障控制速度方法，同时具有横向速度和纵向速度的实时控制。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于PurePursuit算法的避障控制速度方法，包括:S1、获取智能汽车的偏航角变化量和转弯半径；S2、根据purepursuit算法，获得智能汽车的横向速度；S3、获取智能汽车的最终转角角度T和当前车速V0；S4、比较所述转角角度T与预设阈值的大小；当所述转角角度T小于该阈值，则保持智能汽车的当前速度V0，当所述转角角度T不小于该阈值，则调整智能汽车的纵向加速度，实时控制纵向速度。优选的，所述步骤S3中，通过PurePursuit算法得到智能汽车的转角角度T，通过行车传感器读取当前车速V0。优选的，所述步骤S4中，所述预设阈值为10°-12°。优选的，所述“调整智能汽车的纵向加速度”的具体步骤包括，将智能汽车的当前车速V0设置为PID控制器的智能汽车输入速度targetV_in；按以下公式设置PID控制器的智能汽车输出速度targetV_out，targetV_out＝targetV_in*(K/T)，其中K是比例系数，(K/T)的取值范围是(0，1)；将targetV_out和targetV_in作为所述PID控制器的输入值，纵向加速度作为所述PID控制器的输出值，通过调节所述PID控制器的参数控制智能汽车的纵向速度。所述步骤S1中，根据所述偏航角变化量和转弯半径确定所述智能汽车的位置变化信息,根据所述位置变化信息确定所述智能汽车的未来行驶轨迹；利用所述智能汽车的感知模块获取障碍物与所述智能汽车的相对位置变化信息；根据所述相对位置变化信息和所述障碍物的运动时间确定所述障碍物的运动速度和运动方向；根据所述运动速度和运动方向确定所述障碍物的未来运动轨迹。所述“获取智能汽车的偏航角变化量和转弯半径”具体包括:根据所述智能汽车的行驶速度和行驶时间确定行驶距离；根据所述行驶距离和所述智能汽车的轴距确定偏航角变化量；根据所述智能汽车的轴距和转向角度确定所述转弯半径。所述“根据所述偏航角变化量和转弯半径确定所述智能汽车的位置变化信息,”具体包括:利用所述智能汽车上安装的激光雷达获取障碍物的位置变化信息；根据所述智能汽车的位置变化信息和所述障碍物的位置变化信息确定所述障碍物与所述智能汽车的相对位置变化信息。所述“根据所述位置变化信息确定所述智能汽车的未来行驶轨迹”具体包括:根据所述位置变化信息确定多个离散的位置点；将所述位置点按照时间先后顺序进行连接，得到所述未来行驶轨迹。所述“根据所述运动速度和运动方向确定所述障碍物的未来运动轨迹”具体包括:根据所述运动速度和运动方向确定所述障碍物的未来位置变化信息；根据所述未来位置变化信息确定多个离散的未来位置点；将所述未来位置点按照时间先后顺序进行连接，得到所述未来运动轨迹。本专利技术的有益效果主要体现在：在purepursuit算法思想的基础上同时实现纵向速度的控制，使得路径跟踪的精度更高；由于增加了纵向速度控制，可以根据转弯的大小自动、实时改变加速度的大小，从而自动调节运动速度的大小，这样在转弯的时候就可以把速度降下来，即使在转弯情况下也可以实现走直线时的精确控制，提高乘坐的舒适性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。智能汽车在直线行驶的时候，速度较大；在转弯的时候，速度会变慢，而且是转角越大，速度也需要越慢，从而实现在转弯的时候也时候实现精确的路径跟踪，且可以保证运动的平稳性。本专利技术基于上述的思想，揭示了一种基于PurePursuit算法的避障控制速度方法，如图1所示，包括:S1、获取智能汽车的偏航角变化量和转弯半径；S2、根据purepursuit算法，获得智能汽车的横向速度；S3、获取智能汽车的最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Pure Pursuit算法的避障控制速度方法，其特征在于，包括:/nS1、获取智能汽车的偏航角变化量和转弯半径；/nS2、根据pure pursuit算法，获得智能汽车的横向速度；/nS3、获取智能汽车的最终转角角度T和当前车速V0；/nS4、比较所述转角角度T与预设阈值的大小；当所述转角角度T小于该阈值，则保持智能汽车的当前速度V0，当所述转角角度T不小于该阈值，则调整智能汽车的纵向加速度，实时控制纵向速度。/n

【技术特征摘要】
1.基于PurePursuit算法的避障控制速度方法，其特征在于，包括:
S1、获取智能汽车的偏航角变化量和转弯半径；
S2、根据purepursuit算法，获得智能汽车的横向速度；
S3、获取智能汽车的最终转角角度T和当前车速V0；
S4、比较所述转角角度T与预设阈值的大小；当所述转角角度T小于该阈值，则保持智能汽车的当前速度V0，当所述转角角度T不小于该阈值，则调整智能汽车的纵向加速度，实时控制纵向速度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过PurePursuit算法得到智能汽车的转角角度T，通过行车传感器读取当前车速V0。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述预设阈值为10°-12°。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“调整智能汽车的纵向加速度”的具体步骤包括，
将智能汽车的当前车速V0设置为PID控制器的智能汽车输入速度targetV_in；
按以下公式设置PID控制器的智能汽车输出速度targetV_out，
targetV_out＝targetV_in*(K/T)，其中K是比例系数，(K/T)的取值范围是(0，1)；
将targetV_out和targetV_in作为所述PID控制器的输入值，纵向加速度作为所述PID控制器的输出值，通过调节所述PID控制器的参数控制智能汽车的纵向速度。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据所述偏航角变化量和转弯半径确定所述智能汽车的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾士伟，孙忠潇，
申请(专利权)人：坤泰车辆系统常州有限公司，泰牛汽车技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32