引导式自动驾驶物流车辆控制系统及方法技术方案

本申请公开了引导式自动驾驶物流车辆控制系统及方法，该系统由人工驾驶引导车和自动驾驶跟随车组成，采用柔性物理连接和无线连接混合的编队驾驶联网方案，实现近距离编队行驶。采用引导车人工驾驶的模式，跟随车实时模仿引导车驾驶行为，并依据相对轨迹重建进行路径跟随控制，而不完全依赖基于感知系统和高精度卫星定位系统的自动驾驶和编队驾驶技术，整体方案可靠性优于现有基于卫星定位和纯无线通信的编队驾驶方式，且复杂度大大降低。通过本申请中的技术方案，将高度自动驾驶卡车的运行场景降维为有人监督式跟随自动驾驶场景，实现一种低成本新型引导—跟随式自动驾驶车列系统，更加满足物流行业智慧转型需求。更加满足物流行业智慧转型需求。更加满足物流行业智慧转型需求。

【技术实现步骤摘要】
引导式自动驾驶物流车辆控制系统及方法


[0001]本申请涉及自动驾驶的
，具体而言，涉及引导式自动驾驶物流车辆控制系统及引导式自动驾驶物流车辆控制方法。

技术介绍

[0002]随着区域经济的发展以及公路基础设施和车辆的不断改进，中长距离公路运输需求增加，公路货运向快速、长途、重载方向发展。大吨位、重型专用运输车因高速安全、单位运输成本低而成为我国未来公路运输车辆的主力。专用车产品向重型化、专用功能强、技术含量高的方向发展。然而一方面，因资源和能源限制，公路路网里程和货运车辆保有量均不可能等倍数增长；另一方面传统的公路货运物流因为其低效率、劳动强度高、工作环境恶劣，面临驾驶员短缺、成本高、无法适应新需求。现阶段的公路货物运输呈现出堵、缺、危、差的问题，因此公路货物周转量快速增长对于货运物流提出了快、准、安全的新要求。
[0003]智能运输系统可提高公路交通安全水平，减少交通堵塞，提高公路网的通行能力，降低汽车运输对环境的污染，提高汽车运输生产率和经济效益。随着智能运输系统技术的发展，电子技术、信息技术、通信技术和系统工程等高科技在公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.引导式自动驾驶物流车辆控制系统，其特征在于，所述系统适用于物流车辆队列中跟随车的自动驾驶控制，所述物流车辆队列包括引导车和至少一辆所述跟随车，所述系统包括：车车相对定位系统(3)、车辆状态信息采集系统(4)、跟随车规划与控制系统(5)，以及跟随车控制执行系统(6)；所述车车相对定位系统(3)用于采集车车相对定位信息；所述车辆状态信息采集系统(4)用于采集所述引导车和所述跟随车的车辆状态信息；所述跟随车规划与控制系统(5)用于根据所述车车相对定位信息与所述车辆状态信息，在跟随车坐标系中，计算所述引导车的相对位姿，并通过拟合算法，确定所述跟随车的跟随车参考路径，所述跟随车规划与控制系统(5)还用于根据所述跟随车参考路径和所述车辆状态信息，确定所述跟随车的跟随行驶参数；所述跟随车控制执行系统(6)用于根据所述跟随行驶参数，控制所述跟随车进行自动跟随驾驶，其中，所述跟随行驶参数至少包括跟随车期望踏板开度、跟随车期望转向柱角度。2.如权利要求1所述的引导式自动驾驶物流车辆控制系统，其特征在于，所述跟随车规划与控制系统(5)包括引导车相对位姿计算模块(51)，所述引导车相对位姿计算模块(51)用于计算所述引导车的相对位姿，所述引导车的相对位姿的计算过程具体包括：分别根据所述车辆状态信息中的引导车转向柱角度δ
s1
、跟随车转向柱角度δ
s2
、引导车纵向车速v
x1
、跟随车纵向车速v
x2
，计算引导车横摆角速度ω1与跟随车横摆角速度ω2；根据所述引导车横摆角速度ω1与所述跟随车横摆角速度ω2，计算引导车相对位姿估计值，并根据所述引导车相对位姿估计值对所述UWB定位系统的引导车相对位姿测量值q
U
、所述车车连接机构的引导车相对位姿q
G
进行融合计算，生成所述引导车的相对位姿q。3.如权利要求1所述的引导式自动驾驶物流车辆控制系统，其特征在于，所述跟随车规划与控制系统(5)还包括跟随车参考路径构建模块(52)，所述跟随车参考路径构建模块(52)用于确定所述跟随车的跟随车参考路径，具体包括：根据跟随车坐标系的移动与转动量，对上一采样周期的引导车相对路径进行坐标更新和前移；将当前采样周期的引导车相对位姿，作为当前采样周期中的引导车相对路径的初始点；利用拟合算法，对引导车相对路径进行拟合，确定所述跟随车参考路径。4.如权利要求1所述的引导式自动驾驶物流车辆控制系统，其特征在于，所述跟随车规划与控制系统(5)还包括：跟随车纵向控制模块(53)，跟随车横向失稳判定模块(54)，跟随车横向控制模块(55)；所述跟随车纵向控制模块(53)用于根据所述跟随车参考路径，构造目标方程x
1RP
(a)＝0，并计算所述目标方程的数值解a
y2
，根据所述数值解a
y2
和所述跟随车参考路径，计算所述跟随车期望踏板开度；所述跟随车横向失稳判定模块(54)用于根据所述数值解a
y2
和所述跟随车参考路径，计算跟随车横向偏差e
y2
、以及跟随车朝向偏差e
θ2
，并根据所述跟随车横向偏差e
y2
、以及所述跟随车朝向偏差e
θ2
，计算轨迹跟随横向失稳程度D
us
；所述跟随车横向控制模块(55)用于根据所述跟随车横向偏差e
y2
和所述轨迹跟随横向
失稳程度D
us
，确定所述跟随车期望转向柱角度5.如权利要求1至4中任一项所述的引导式自动驾驶物流车辆控制系统，其特征在于，所述车车相对定位系统(3)中还包括：车车连接机构(33)；所述引导车与所述跟随车以及相邻的两辆所述跟随车之间通过所述车车连接机构(33)相连，所述车车连接机构(33)用于有线数据传输。6.引导式自动驾驶物流车辆控制方法，其特征在于，所述方法适用于物流车辆队列中跟随车的自动驾驶控制，所述物流车辆队列包括引导车和至少一辆所述跟随车，所述方法包括：步骤1，根据采集到的车车相对定位信息与车辆状态信息，在跟随车坐标系中，计算所述引导车的相对位姿；步骤2，将所述引导车的相对位姿作为当前采样周期的引导车相对路径的初始点，根据上一个采样周期的引导车相对路径和当前采样周期所述跟随车坐标系的移动与转动量，更新所述当前采样周期的引导车相对路径，并通过拟合算法，确定所述跟随车的跟随车参考路径，其中，所述跟随车坐标系的移动与转动量由所述跟随车在当前采样周期的跟随车车速、跟随车横摆角速度确定；步骤3，根据所述跟随车参考路径和所述车辆状态信息，确定所述跟随车的跟随行驶参数，所述跟随行驶参数至少包括跟随车期望踏板开度、跟随车期望转向柱角度。7.如权利要求6所述的引导式自动驾驶物流车辆控制方法，其特征在于，所述引导车与所述跟随车、以及所述跟随车与前一辆跟随车之间通过车车连接机构相连，所述引导车和所述跟随车上设置有UWB定位系统，所述步骤1中计算所述引导车的相对位姿q，具体包括：步骤11，分别根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晋，贾一帆，钟志华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：