【技术实现步骤摘要】
本申请属于车辆智能控制，提供一种基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法。
技术介绍
1、基于车路协同的车辆智能协同编队技术能够有效缓解当前交通系统存在的交通安全、环境保护及运输效率等方面的问题，是下一代智能交通系统的关键技术之。车辆协同编队技术指通过一定的控制算法，多种传感器的综合运用以及合适的路径规划算法实现车辆的智能编队行驶、编队避障以及编队队形变换等功能。
2、领航跟随法是一种较为成熟的车辆协同编队控制方法，该方法将车辆编队划分为领航车辆与跟随车辆，跟随车辆根据获取到的领航车辆的位姿信息以及并预设的控制律对随领航车辆进行跟随，从而将编队控制问题转化为跟随者跟踪领航者轨迹的问题。
3、在实际领航-跟随过程中，跟随车辆编队队形的保持情况受领航者行驶状态变化的影响较大，特别是在领航车辆发生突然加速、减速或变向时，单纯受领航跟随控制率控制的跟随车辆将会很难在适当的时间内做出反应并判断，进而导致编队队形出现偏差，编队轨迹也会出现一定的误差，或呈发散状或呈收敛状，进而导致编队队形发生严重形变，编队溃败。
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，对现有的领航跟随法进行改进，以使跟随车辆能够在各种复杂状况下实现对领航车辆的良好跟踪，并保持良好的协同编队队形。
2、本申请通过实施例提供一种基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，包括以下步骤：
3、s1，获取领航车辆i与其各个跟随车辆j在当前时刻的运行状
4、s2，基于领航跟随法确定领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量，所述控制量为车辆的线速度及角速度；
5、s3，如果领航车辆i的运行状态未发生突变，则基于所述控制量在下一时刻对领航车辆i的各个跟随车辆j进行控制，否则基于人工势场法对领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量进行修正，并基于修正后的控制量对领航车辆i的各个跟随车辆j进行控制。
6、具体地，步骤s2中，采用如下式所示的基于的领航跟随控制率确定领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量：
7、
8、其中，l、分别为领航车辆i与跟随车辆j之间的相对距离和相对角度，ld、分别为领航车辆i与跟随车辆j之间的理想相对距离和理想相对角度，d为跟随车辆j的旋转中心与参考点之间的位移，vi、wi、θi分别为领航车辆i的线速度、角速度及迎角，vj、wj、θj分别为跟随车辆j的线速度、角速度及迎角，α1、α2为比例控制系数。
9、优选地，步骤s3中所述基于人工势场法对领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量进行修正，进一步包括以下步骤：
10、分别构建领航车辆i与跟随车辆j之间的相对距离势场及相对角度势场
11、分别基于及确定领航车辆i与跟随车辆j之间的相对距离的势场力及相对角度的势场力得到领航车辆i与跟随车辆j之间的总势场力
12、通过调节所述总势场力对跟随车辆j的控制量进行修正。
13、进一步地，所述具体为：
14、
15、其中，a、b分别为相对距离势场与相对角度势场的增益系数，l、分别为领航车辆i与跟随车辆j之间的距离和相对角度，ld、分别为领航车辆i与跟随车辆j之间的理想距离和理想相对角度；
16、所述及具体为：
17、
18、优选地，所述基于人工势场法对领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量进行修正，还包括以下步骤：
19、基于下式构建领航车辆i的各个跟随车辆j之间的防碰撞斥力势场
20、
21、其中，d为两个跟随车辆之间的距离，d0为跟随车辆之间的安全距离，τ为防碰撞斥力势场的增益系数，μ为距离增益系数；
22、基于下式确定领航车辆i的各个跟随车辆j之间的防碰撞斥力
23、
24、通过调节所述防碰撞斥力对各个跟随车辆j的控制量进行修正。
25、优选地，所述基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法还包括基于人工势场法确定领航车辆i在下一时刻的控制量的步骤。
26、本申请的实施例提供的一种基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，结合人工势场法构建跟随车辆与领航车辆之间的距离及相对角度势场，以及对应的势场力，进而通过调节势场力，在领航车辆运行状态发生突变时对跟随车辆的控制量进行修正，从而有效地提升了传统的领航跟随法的稳定性，特别是在领航车辆发生急加速、刹车及变向等情况时，能够保证跟随车辆对领航车辆的良好跟踪以及保持良好的协同编队队形。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，步骤S2中，采用如下式所示的基于的领航跟随控制率确定领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量：
3.根据权利要求1所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，步骤S3中所述基于人工势场法对领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量进行修正，进一步包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，所述具体为：
5.根据权利要求3所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，步骤S3中所述基于人工势场法对领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量进行修正，还包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，步骤s2中，采用如下式所示的基于的领航跟随控制率确定领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制量：
3.根据权利要求1所述的基于领航跟随法及人工势场法的车辆协同编队控制方法，其特征在于，步骤s3中所述基于人工势场法对领航车辆i的各个跟随车辆j在下一时刻的控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨娜，郭凤鑫，王剑锋，刘逸群，李卫华，李仲玉，贾永凯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。