一种智能车辆编队控制方法、计算机设备、可读存储介质和程序产品技术

一种智能车辆编队控制方法、计算机设备、可读存储介质和程序产品，属于智能车辆控制技术领域，解决现有技术中因没有解决轨迹抖动问题而导致的安全性、稳定性不足的问题。本发明专利技术的方法包括：设置各跟随车辆和领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度；通过惯导系统获取领航车辆和跟随车辆的位姿和运动状态；在满足所有跟随车辆保持各自线速度大于零的条件下，获取领航车辆的角速度范围；根据领航车辆的角速度范围，更新领航车辆的位姿和运动状态；获取跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度；将每个跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度转换为可执行的油门、制动、方向盘转角，完成车辆编队控制。本发明专利技术适用于对智能车辆的编队控制。队控制。队控制。

【技术实现步骤摘要】
一种智能车辆编队控制方法、计算机设备、可读存储介质和程序产品


[0001]本申请涉及智能车辆控制
，尤其涉及智能车辆编队控制方法。

技术介绍

[0002]智能车编队是通过车辆间的协调合作，定位自身位置，以保证队形稳定为核心，本质是多智能体的共同协作。目前智能车辆编队在联合巡逻、环境探索等方面展现出了广阔的应用前景，具有非常重要的科学意义，将推动车辆智能化技术的进一步发展。
[0003]当智能车编队行驶时很难获得全局环境信息，因此需要为编队内指定一个参考点，编队内车辆根据自身相对于该参考点的位置做出调整，形成指定队形。领航
‑
跟随法是选取编队内一台车辆作为领航车辆，由其主导编队的行为和运行轨迹，跟随车辆通过领航车辆的运动状态即可规划自身运动，降低了编队的控制难度；同时这种编队控制方法有利于简化系统内智能车辆的信息交互。目前，智能车辆在复杂队形的编队行驶中还存在安全性、稳定性不足等亟待解决的问题。
[0004]现有技术如公告号为CN107943071A，公开日为2018年04月20日的中国专利公开的无人车的编队保持控制方法及系统，同样使用了领航
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跟随法进行编队控制，但未对领航
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跟随法会产生的轨迹抖动问题进行说明和改进。
[0005]现有技术如公告号为CN107943071A，公开日为2017年05月24日的中国专利公开的一种智能车辆编队行驶方法中，同样使用领航
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跟随法编队，区别是领航车辆可以根据跟随车辆的状态进行动态调整，提高编队安全性，但同样未对领航
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跟随法会产生的轨迹抖动问题进行说明和改进。
[0006]智能车辆以领航
‑
跟随模式进行编队行驶时，如果领航车辆出现高速转向行为，编队中跟随车辆可能出现原地反复进退的情况，这种情况称为轨迹抖动。当轨迹抖动出现时，整个车辆编队的稳定程度将受到极大影响，严重时将导致编队行为崩溃。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的是为了解决现有技术中因没有解决轨迹抖动问题而导致的安全性、稳定性不足的问题，提供了一种智能车辆编队控制方法、计算机设备、可读存储介质和程序产品。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术一方面，提供一种智能车辆编队控制方法，所述方法包括：
[0009]步骤1、确定领航车辆，设置各跟随车辆和所述领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度；
[0010]步骤2、通过惯导系统获取所述领航车辆和跟随车辆的位姿和运动状态；
[0011]步骤3、在满足所有跟随车辆保持各自线速度大于零的条件下，根据所述各跟随车辆和所述领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度，获取所述领航车辆的角速度范
围；
[0012]步骤4、根据所述领航车辆的角速度范围，重设所述领航车辆的角速度，并更新所述领航车辆的位姿和运动状态；
[0013]步骤5、根据所述更新后领航车辆的位姿和运动状态，获取每个跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度；
[0014]步骤6、利用横纵向控制系统，将每个跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度转换为可执行的油门、制动、方向盘转角并输入到整车控制器中，完成车辆编队控制。
[0015]进一步地，所述位姿包括经纬度和航向角，所述运动状态包括线速度和角速度。
[0016]进一步地，步骤3，具体包括：
[0017]步骤3.1、根据跟随车辆和所述领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度，获取跟随车辆相关领航车辆的角速度范围；
[0018]步骤3.2、重复步骤3.1，获取每个跟随车辆相关领航车辆的角速度范围；
[0019]步骤3.3、根据所述每个跟随车辆相关领航车辆的角速度范围，获取所述领航车辆的角速度范围。
[0020]进一步地，步骤3.1中，所述获取跟随车辆相关领航车辆的角速度范围的方法，具体包括：
[0021]根据角速度范围公式获取跟随车辆相关领航车辆的角速度范围，所述角速度范围公式为：
[0022][0023]其中，v1和ω1分别为领航车辆的线速度和角速度，l
d
和分别为领航车辆和跟随车辆之间的期望相对距离和期望相对角度。
[0024]进一步地，步骤3.3，所述领航车辆的角速度范围，具体为：所述领航车辆的角速度范围包含于全部跟随车辆相关领航车辆的角速度范围的交集。
[0025]进一步地，步骤4中，所述重设所述领航车辆的角速度，具体为：
[0026]将所述领航车辆的角速度设置为所述领航车辆的角速度范围中的任意值。
[0027]进一步地，步骤5中，所述获取跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度的方法，具体包括：
[0028]根据如下公式，获取跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度，
[0029][0030]其中，v1和ω1分别为领航车辆的线速度和角速度；v2和ω2分别为跟随车辆的线速度和角速度；d为车辆坐标系原点到车辆旋转中心的距离；l
d
和分别为领航车辆和跟随车辆之间的期望相对距离和期望相对角度；l
12
和分别为领航车辆与跟随车辆的实际相对距离和实际相对角度，其中，θ1为领航车辆的航向角，θ2为跟随车辆的航向
角，角，和为常增益系数。
[0031]第二方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时执行如上文所述的一种智能车辆编队控制方法。
[0032]第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有多条计算机指令，所述多条计算机指令用于使计算机执行如上文所述的一种智能车辆编队控制方法。
[0033]第四方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的一种智能车辆编队控制方法。
[0034]本专利技术的有益效果：
[0035]本专利技术提出一种基于车联网的高稳定性智能车辆编队控制策略，通过限制领航车辆角速度，能够有效消除编队轨迹抖动，保证智能车辆编队行驶的平滑稳定。
[0036]1.当智能车辆以领航
‑
跟随法编队行驶时，根据可以实现所有跟随车辆保持各自线速度大于零的控制律对领航车辆的角速度进行限制，进而可以有效消除跟随车辆的轨迹抖动，保证编队的稳定行驶。
[0037]2.在有效消除跟随车辆的轨迹抖动的基础上，进一步解决了智能车辆在复杂队形的编队行驶中还存在安全性、稳定性不足等亟待解决的问题
[0038]本专利技术适用于对智能车辆的编队控制。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1为本专利技术的车辆运动模型；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能车辆编队控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、确定领航车辆，设置各跟随车辆和所述领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度；步骤2、通过惯导系统获取所述领航车辆和跟随车辆的位姿和运动状态；步骤3、在满足所有跟随车辆保持各自线速度大于零的条件下，根据所述各跟随车辆和所述领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度，获取所述领航车辆的角速度范围；步骤4、根据所述领航车辆的角速度范围，重设所述领航车辆的角速度，并更新所述领航车辆的位姿和运动状态；步骤5、根据所述更新后领航车辆的位姿和运动状态，获取每个跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度；步骤6、利用横纵向控制系统，将每个跟随车辆下一时间步长的线速度和角速度转换为可执行的油门、制动、方向盘转角并输入到整车控制器中，完成车辆编队控制。2.根据权利要求1所述的一种智能车辆编队控制方法，其特征在于，所述位姿包括经纬度和航向角，所述运动状态包括线速度和角速度。3.根据权利要求1所述的一种智能车辆编队控制方法，其特征在于，步骤3，具体包括：步骤3.1、根据跟随车辆和所述领航车辆之间的期望相对距离和期望相对角度，获取跟随车辆相关领航车辆的角速度范围；步骤3.2、重复步骤3.1，获取每个跟随车辆相关领航车辆的角速度范围；步骤3.3、根据所述每个跟随车辆相关领航车辆的角速度范围，获取所述领航车辆的角速度范围。4.根据权利要求3所述的一种智能车辆编队控制方法，其特征在于，步骤3.1中，所述获取跟随车辆相关领航车辆的角速度范围的方法，具体包括：根据角速度范围公式获取跟随车辆相关领航车辆的角速度范围，所述角速度范围公式为：其中，v1和ω1分别为领航车辆的线速度和角速度，l
d
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟霆，刘涛，吴振昕，赵朋刚，张正龙，赵思佳，赵悦岑，周忠贺，杨渊泽，耿家宝，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：