【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铰接式无人驾驶车辆横向控制系统、方法、设备与介质，属于工程机械。
技术介绍
1、无人驾驶技术越来越成熟，已经应用到各行各业。铰接式车辆由于自身结构的原因，使用场景也很多。铰接式车辆转弯半径小，车身可以“折叠”，可以在城市密集区域、窄小道路等狭缩空间运动，具有转弯半径小的优势。由于铰接式车辆采用前后车身连接的方式，车轮之间存在空隙，因此可以通过更坑洼不平的道路，适合于运输建筑材料、大型设备等重量物品，通常用于市政路桥、大型工地和矿山等重载工程。铰接式车辆通常具有大容量的储物空间，同时能够按照需要灵活调整车身，能够在运输过程中提高效率。因此对无人驾驶的铰接式车辆研究和推广意义重大。
2、铰接式车辆与刚性的相比中间铰接点的设计增加了车辆的自由度，铰接点两侧的两个转向油缸伸缩产生的转向力矩来使前、后车架形成一定夹角实现转向。由于铰接式车辆的控制系统的非线性及不确定性，使得铰接式车辆在前进或后退时的跟踪行驶的精度较低，主要存在以下问题：
3、1.铰接式车辆对车辆前进时横向误差和航向误差都需要精准的控制，如贴边工作；
4、2.无人车辆倒车行使时，如入库或物料倾倒都要求车辆准确的停车到位；
5、3.无人车辆快行驶到机群系统下发的路径终点时一般会存在车辆到终点的实际预瞄距离小于期望预瞄距离，导致转向角计算错误车辆偏离车道情况。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供铰接式无人驾驶车辆横向控制系统、方法、设备与介
2、为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，包括横向算法选择模块、中心点选择模块、误差计算模块和转向角度计算模块；
4、横向算法选择模块，用于接收车辆本体发送的档位，选择合适的横向控制算法并发送到转向角度计算模块；
5、中心点选择模块，用于接收车辆本体发送的档位选择车辆中心点位置，并发送车辆中点位置信息到误差计算模块；
6、误差计算模块，用于接收车辆本体发送的位姿信息、中心点选择模块发送的中心点位置信息和机群下发的路径信息，计算横向误差和航向误差，发送给转向角度计算模块；
7、转向角度计算模块，用于接收车辆本体发送的位姿信息、横向算法选择模块发送的横向算法信息和机群下发的路径信息计算出最终的转向角度，并发送给车辆本体的转向系统。
8、进一步地，前述横向算法选择模块，用于接收车辆本体发送的档位，选择合适的横向控制算法的步骤包括：当档位是前进挡时，横向算法选择前轮反馈控制，当档位是倒车时，选择横向算法选择纯跟踪控制。
9、进一步地，前述中心点选择模块，用于接收车辆本体发送的档位选择车辆中心点位置的步骤包括：当档位是前进档时，车辆中心点位置为前轴中心点；当档位是倒车档时，车辆中心点位置为后轴中心点。
10、进一步地，前述转向角度计算模块包括前轮反馈控制子模块、预瞄点处理子模块和纯跟踪控制子模块；
11、前轮反馈控制子模块，用于接收误差计算模块发送的横向误差和航向误差、本体发送的位姿信息，根据前轮反馈控制算法计算车辆前进时的转向角度并发送给车辆本体的转向系统；
12、预瞄点处理子模块，用于接收机群系统发送的路径信息和车辆本体发送的位姿信息，根据期望预瞄距离、路径上预瞄点坐标和车辆中心点的坐标判断实际预瞄距离与期望预瞄距离的大小：若实际预瞄距离小于期望预瞄距离，则根据预瞄点坐标、航向角和期望预瞄距离计算出虚拟预瞄点坐标并发送给纯跟踪控制子模块，否则发送预瞄点坐标到纯跟踪控制子模块；
13、纯跟踪控制子模块，用于接收集群系统发送的路径信息、车辆本体发送的位姿信息和预瞄点处理子模发送的预瞄点坐标或虚拟预瞄点坐标，根据纯跟踪控制算法计算出车辆倒车时的转向角度并发送给车辆本体的转向系统。
14、一种铰接式无人驾驶车辆横向控制方法，包括如下步骤：
15、采集机群系统的路径信息和车辆本体的档位和位姿信息，档位信息包括前进、倒车；
16、当档位为前进时，横向算法选择前轮反馈控制，中心点设置为前轴中心，根据横向误差和航向误差计算出转向角发送到车辆本体转向系统；
17、当档位为倒车时，横向算法选择纯跟踪控制，中心点设置为后轴中心，并判断实际预瞄距离与期望预瞄距离的大小：若实际预瞄距离小于期望预瞄距离，计算虚拟预瞄点坐标，根据接收的路径信息、姿态信息和虚拟预瞄点坐标计算出转向角发送车辆本体转向系统，否则根据接收的路径信息、姿态信息和预瞄点坐标计算出转向角发送车辆本体转向系统。
18、进一步地，前述车辆本体的位姿信息包括：车辆航向角、位置坐标。
19、进一步地，前述，机群系统的路径信息包括若干离散点信息，每个离散点信息包括坐标、参考航向角。
20、进一步地，前述计算虚拟预瞄点坐标的步骤包括：
21、根据车辆后轴中心点坐标(x,y)和路径终点坐标(x0,y0)求出实际预瞄与路径终点x轴的夹角θ：
22、
23、计算实际预瞄与虚拟路径的夹角β：
24、
25、式中，heading是路径终点的参考航向角；
26、基于车辆中心点到路径终点的实际预瞄距离ldreal、期望预瞄距离ld，以及实际预瞄与虚拟路径的夹角β，利用正弦定理计算虚拟路径的距离ldvir；
27、计算虚拟预瞄点坐标(x1,y1)：
28、x1＝ldvir*sin(heading)+x0
29、y1＝ldvir*cos(heading)+y0。
30、一种电子设备，包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机介质，上计算机介质由处理器执行时，运行前述任一项的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法。
31、一种计算机介质，计算机介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行前述任一项的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法。
32、本专利技术所达到的有益效果：
33、1.根据铰接式特殊的结构和无人作业的需求，当无人车辆前进时采用以前轴中心为中心点的前轮反馈控制，当倒车时采用以后轴为中心点的纯跟踪控制，这种控制方法保证的无人车辆的横向控制精度和在泊车点的停车精准；
34、2.采用前轮反馈控制和纯跟踪算法的两种横向控制算法技术已经很成熟，设计计算简单，对运算能力要求不高，因此降低了无人车辆对硬件设计的要求，节约了硬件成本，适合面更广；
35、3.针对无人车辆快到路径终点预瞄距离不足问题提出虚拟预瞄点的做法，保证了车辆在快到路径终点的阶段精准倒车跟踪和停靠，满足各种倒车工况的需要。
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1.一种铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，包括横向算法选择模块、中心点选择模块、误差计算模块和转向角度计算模块；
2.根据权利要求1所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，所述横向算法选择模块，用于接收车辆本体发送的档位，选择合适的横向控制算法的步骤包括：当档位是前进挡时，横向算法选择前轮反馈控制，当档位是倒车时，选择横向算法选择纯跟踪控制。
3.根据权利要求1所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，所述中心点选择模块，用于接收车辆本体发送的档位选择车辆中心点位置的步骤包括：当档位是前进档时，车辆中心点位置为前轴中心点；当档位是倒车档时，车辆中心点位置为后轴中心点。
4.根据权利要求1所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，所述转向角度计算模块包括前轮反馈控制子模块、预瞄点处理子模块和纯跟踪控制子模块；
5.一种铰接式无人驾驶车辆横向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法，其特征在于，所述车辆本体的位姿信息包括：车辆航向角、位置
7.根据权利要求5所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法，其特征在于，所述机群系统的路径信息包括若干离散点信息，所述每个离散点信息包括坐标、参考航向角。
8.根据权利要求5所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法，其特征在于，所述计算虚拟预瞄点坐标的步骤包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机介质，上所述计算机介质由所述处理器执行时，运行如权利要求5至8任一项所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法。
10.一种计算机介质，其特征在于，所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求5至8任一项所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，包括横向算法选择模块、中心点选择模块、误差计算模块和转向角度计算模块；
2.根据权利要求1所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，所述横向算法选择模块，用于接收车辆本体发送的档位，选择合适的横向控制算法的步骤包括：当档位是前进挡时，横向算法选择前轮反馈控制，当档位是倒车时，选择横向算法选择纯跟踪控制。
3.根据权利要求1所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，所述中心点选择模块，用于接收车辆本体发送的档位选择车辆中心点位置的步骤包括：当档位是前进档时，车辆中心点位置为前轴中心点；当档位是倒车档时，车辆中心点位置为后轴中心点。
4.根据权利要求1所述的铰接式无人驾驶车辆横向控制系统，其特征在于，所述转向角度计算模块包括前轮反馈控制子模块、预瞄点处理子模块和纯跟踪控制子模块；
5.一种铰接式无人驾驶...
【专利技术属性】
技术研发人员：司冠楠，王凯，唐建林，
申请(专利权)人：江苏徐工国重实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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