一种基于预瞄点位的模糊控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于预瞄点位的模糊控制方法及系统，通过多预瞄点位的设置，并配合一个主传感器多个辅传感器获取车辆中心线，根据车辆中心线与预瞄点位的差异，转动方向盘调整整车姿态，更贴近人类的驾驶行为，不需要根据车辆的运动学及动力学控制，其不考虑车辆的公差及性能衰减，控制精度高

【技术实现步骤摘要】
一种基于预瞄点位的模糊控制方法及系统


[0001]本专利技术属于自动驾驶
，涉及自动驾驶车辆的转向控制，具体涉及到一种基于预瞄点位的模糊控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]自动驾驶车辆的转向控制技术总体可以分为两大类，分别为基于运动学及动力学的几何追踪算法及最优解控制算法
。
[0003]基于运动学及动力学的几何追踪算法的主要缺点为：
1.
整车的侧偏角及轴转向不能准确估计，导致出现控制偏差；
2.
为保证一定的控制精度，每辆样车均需进行标定；
3.
对每辆车的装配精度敏感，随着车辆的使用，控制精度会越来越差
。
[0004]最优解控制算法包含
LQR
（线性二次型调节器）和
MPC
（模型预测控制）；
LQR
算法是计算未来固定时间段内的最优，只计算一次，没有考虑执行时的误差及干扰对系统的影响，对误差敏感，抗干扰能力差；
MPC
算法是计算未来一小段时间内的最优，只执行第一个序列的控制值，下一个周期继续滚动计算最优控制序列，主要缺点是对算力的要求高
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的主要目的在于设计一种基于预瞄点位的模糊控制方法及系统，通过多预瞄点控制，结合车辆自带传感器，解决算力要求高
、
抗干扰能力差
、
稳定性差的技术问题
。
[0006]为了实现上述目的本专利技术采用如下技术方案：一种基于预瞄点位的模糊控制方法，用于自动驾驶车辆行驶方向的控制，所述车辆自带传感器，且配备用于判定车辆位置的控制器，以及用于主动地进行方向控制的转向器，该方法通过预瞄前方位置，并根据整车姿态与前方预瞄点位的位置差异，转动方向盘调整整车姿态；该方法包括的步骤如下：步骤1：根据当前车辆位姿，选取行驶路线上车辆前方的预瞄点位；步骤2：通过车辆自带传感器确定车辆中心位置；步骤3：通过车辆控制器判定车辆中心位置与预瞄点位的相对位置，并基于判定结果，控制车辆转向器进行转动方向盘调整整车姿态，实现整车行驶方向的控制
。
[0007]作为本专利技术进一步的描述，步骤1中，所述的预瞄点位至少包括三个，且分为主预瞄点和辅助预瞄点，分别为主预瞄点
P1、
辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3。
[0008]作为本专利技术进一步的描述，所述预瞄点位的选取根据车辆的速度和报文周期进行确定，确定方式为：主预瞄点
P1
距车辆的距离表示为：
S1=V1×
（
T1+T2+2
×
T3）；
辅助预瞄点
P2
距车辆的距离表示为：
S2=2
×
S1；辅助预瞄点
P3
距车辆的距离表示为：
S3=3
×
S1；其中，
V1为车辆速度，
T1为车辆执行器响应延时
T2为执行时间，
T3为报文周期
。
[0009]作为本专利技术进一步的描述，步骤2中，所述的车辆自带传感器安装在车辆的纵向中心线上，并根据车辆需求进行标定
。
[0010]作为本专利技术进一步的描述，步骤3中，车辆控制器对车辆中心相对于预瞄点的相对位置进行判定，所述相对位置包括车辆中心在预瞄点的左侧
、
车辆中心在预瞄点的右侧
、
车辆中心与预瞄点方向重合；其判定方式为：车辆中心点与预瞄点的连线，与车辆自带传感器确认的车辆中心线夹角为
α
，通过夹角
α
的大小进行判定；若
α
为正值，则车辆中心在预瞄点的右侧，若
α
为负值，则车辆中心在预瞄点的左侧，若
α
为0，则车辆中心与预瞄点重合
。
[0011]作为本专利技术进一步的描述，车辆方向盘的转动方向及速度通过车辆中心与主预瞄点的
P1
的关系进行确定；方向盘转动的方向，通过车辆中心与主预瞄点
P1
的相对位置确定，若车辆中心在主预瞄点
P1
的左侧，则车辆转向器向右转动
α
角度，若车辆中心在主预瞄点
P1
的右侧，则车辆转向器向左转动
α
角度，若车辆中心与主预瞄点
P1
方向重合，则车辆转向器保持运动；方向盘转动的速度，通过车辆中心与主预瞄点
P1
的距离及车辆的当前速度进行确定，方向盘转动速度表示为：
ω1=
α
×
V1/S1；其中，
ω1为方向盘转动速度，
V1为车速，
S1为车辆到主预瞄点
P1
的距离
。
[0012]作为本专利技术进一步的描述，车辆与辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3
的位置，为判定执行车辆与主预瞄点
P1
后的位置偏差，所述位置偏差包括车辆中心在辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3
的左侧
、
车辆中心在辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3
的右侧
、
车辆中心与辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3
方向重合；车辆相对于辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3
的转动方向与转动速度同主预瞄点
P1
的方法一致
。
[0013]一种基于预瞄点位的模糊控制系统，该系统包括预瞄点位获取模块
、
车辆中心线获取模块
、
控制器判定模块
、
转向控制器模块；所述预瞄点位获取模块，用于获取车辆前部的预瞄点位，并将获取的预瞄点位传输到控制器判定模块；所述车辆中心线获取模块，用于获取行驶过程中车辆的纵向中心线，并将获取的中心线传输到控制器判定模块；所述控制器判定模块，用于将预瞄点位与车辆的中心线进行对比，进行判定车辆的相对位置，并将相对位置信息传输到转向控制器模块；所述转向控制器模块，用于根据所述控制器判定模块判定的相对位置信息，计算车辆的转向方向与转向速度，并以相应的速度向目标方向转动
。
[0014]作为本专利技术进一步的描述，所述的车辆中心线获取模块包括主传感器与辅传感器，所述主传感器与所述辅传感器自上而下依次安装在车辆的纵向中心线上；
所述主传感器为多目摄像头，多目摄像头安装在车辆的纵向中心线上，其视觉区域中心为车辆的中心；所述辅传感器包括红外摄像头
、
变焦摄像头
、
微光摄像头，红外摄像头
、
变焦摄像头
、
微光摄像头在车辆的纵向中心线自上而下依次设置；所述红外摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于预瞄点位的模糊控制方法，用于自动驾驶车辆行驶方向的控制，所述车辆自带传感器，且配备用于判定车辆位置的控制器，以及用于主动地进行方向控制的转向器，其特征在于：该方法通过预瞄前方位置，并根据整车姿态与前方预瞄点位的位置差异，转动方向盘调整整车姿态；该方法包括的步骤如下：步骤1：根据当前车辆位姿，选取行驶路线上车辆前方的预瞄点位；步骤2：通过车辆自带传感器确定车辆中心位置；步骤3：通过车辆控制器判定车辆中心位置与预瞄点位的相对位置，并基于判定结果，控制车辆转向器进行转动方向盘调整整车姿态，实现整车行驶方向的控制
。2.
根据权利要求1所述的一种基于预瞄点位的模糊控制方法，其特征在于：步骤1中，所述的预瞄点位至少包括三个，且分为主预瞄点和辅助预瞄点，分别为主预瞄点
P1、
辅助预瞄点
P2、
辅助预瞄点
P3。3.
根据权利要求2所述的一种基于预瞄点位的模糊控制方法，其特征在于：所述预瞄点位的选取根据车辆的速度和报文周期进行确定，确定方式为：主预瞄点
P1
距车辆的距离表示为：
S1=V1×
（
T1+T2+2
×
T3）；辅助预瞄点
P2
距车辆的距离表示为：
S2=2
×
S1；辅助预瞄点
P3
距车辆的距离表示为：
S3=3
×
S1；其中，
V1为车辆速度，
T1为车辆执行器响应延时，
T2为执行时间，
T3为报文周期
。4.
根据权利要求1所述的一种基于预瞄点位的模糊控制方法，其特征在于：步骤2中，所述的车辆自带传感器安装在车辆的纵向中心线上，并根据车辆需求进行标定
。5.
根据权利要求3所述的一种基于预瞄点位的模糊控制方法，其特征在于：步骤3中，车辆控制器对车辆中心相对于预瞄点的相对位置进行判定，所述相对位置包括车辆中心在预瞄点的左侧
、
车辆中心在预瞄点的右侧
、
车辆中心与预瞄点方向重合；其判定方式为：车辆中心点与预瞄点的连线，与车辆自带传感器确认的车辆中心线夹角为
α
，通过夹角
α
的大小进行判定；若
α
为正值，则车辆中心在预瞄点的右侧，若
α
为负值，则车辆中心在预瞄点的左侧，若
α
为0，则车辆中心与预瞄点重合
。6.
根据权利要求5所述的一种基于预瞄点位的模糊控制方法，其特征在于：车辆方向盘的转动方向及速度通过车辆中心与主预瞄点的
P1
的关系进行确定；其中，方向盘转动的方向，通过车辆中心与主预瞄点
P1
的相对位置确定，若车辆中心在主预瞄点
P1
的左侧，则车辆转向器向右转动
α
角度，若车辆中心在主预瞄点
P1
的右侧，则车辆转向器向左转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝新刚，毛向阳，
申请(专利权)人：上海友道智途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：