一种基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法，建立直道安全速度约束和弯道安全速度约束，根据道路曲率，对车辆运动速度进行判定，并根据曲率范围，建立自适应预瞄距离模型，得到最优预瞄距离；以车辆当前位置为原点，根据车辆参数及最优预瞄距离，设置五次多项式轨迹拟合方程；按车辆位置偏差与斜率偏差平方和最小的原则，求解五次多项式路径拟合问题得到自适应预瞄路径，同时利用道路边界约束条件，使预瞄路径处于车道内，保证车辆运动的安全性；根据车辆位置几何及位姿信息建立预瞄误差模型，通过预瞄误差模型，计算车辆此刻的跟踪误差，根据车辆转向关系式方程，计算前轮转角，实现车辆的轨迹跟踪控制。实现车辆的轨迹跟踪控制。实现车辆的轨迹跟踪控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能的不断发展，智能驾驶汽车成为现代科技的重要领域，其中智能驾驶的轨迹跟踪性能决定了车辆在智能驾驶过程中的行驶稳定与安全，因此，轨迹跟踪控制技术逐渐成为当前的方法热点,轨迹跟踪技术作为实现智能驾驶的基本要素之一，能够使车辆在无人操纵的情况下，根据期望路径坐标信息，自主输出相应控制变量，保证车辆按照规划路径行驶，因此，尽可能的提高智能驾驶过程中的轨迹跟踪精度是该技术的重要目标。
[0003]针对智能驾驶过程中存在的跟踪精度不足问题，国内外方法人员对此进行了大量的探索，其中最优预瞄控制法因算法计算简单方便而被广泛应用于自动驾驶车辆。该算法是在行驶车辆的前方设置一段预瞄距离，根据车身位置及预瞄距离计算预瞄点，并分析预瞄点与行驶轨迹的相对状态及车辆本身位姿参数，以此模拟驾驶员的前视动作，从而输出方向盘转角，提前做出控制动作实现跟踪控制，但因为跟踪过程中预瞄距离始终为固定值，导致该算法面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)根据车辆位姿及道路信息，建立直道安全速度约束和弯道安全速度约束，根据道路曲率，对车辆运动速度进行判定，并根据曲率范围，采用数学函数的形式，建立自适应预瞄距离模型，得到最优预瞄距离；步骤2)以车辆当前位置为原点，根据车辆参数及最优预瞄距离，设置五次多项式轨迹拟合方程；步骤3)按车辆位置偏差与斜率偏差平方和最小的原则，求解五次多项式路径拟合问题得到自适应预瞄路径，同时利用道路边界约束条件，使预瞄路径处于车道内，保证车辆运动的安全性；步骤4)根据车辆位置几何及位姿信息建立预瞄误差模型，通过预瞄误差模型，计算车辆此刻的跟踪误差，在车辆考虑安全行驶的横摆角速度约束、前轮转角约束条件下，根据车辆转向关系式方程，计算前轮转角，实现车辆的轨迹跟踪控制。2.如权利要求1所述的基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述直道、弯道安全速度约束具体为：1)在道路曲率k
a
＝0时，采取直道安全速度约束；2)在道路曲率k
a
≠0时，采取弯道安全速度限制。3.如权利要求2所述的基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述直道安全速度约束的函数表达式为：式中：v
h
为期望高速，取54km
·
h
‑1；v
m
为期望中速，取45km
·
h
‑1；v
s
为期望低速，取36km
·
h
‑1；λ表示驾驶风格系数；μ为路面附着系数。4.如权利要求2所述的基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述弯道安全速度约束的函数表达式为：式中:k
min
表示最小道路曲率，取0.01m
‑1；k
max
表示最大道路曲率，取0.05m
‑1；k
safe
表示为安全系数，取0.8；
g为重力常数，取10N
·
kg
‑1；λ表示驾驶风格系数；μ为路面附着系数。5.如权利要求1所述的基于自适应预瞄路径的非连续曲率轨迹跟踪控制方法，其特征在于：步骤1)中，建立自适应预瞄距离模型时，依据道路曲率k
a
的范围，当道路曲率|k
a
|<0.01时，预瞄距离受安全车速、道路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冉冉，李杭宇，姜宇，王文豪，李峰，郭威，徐鸿翔，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：