【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及矿山车辆自动驾驶，具体涉及一种矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法及介质。
技术介绍
1、目前国内外车辆自动驾驶技术正在如火如荼的发展，矿山环境作为一个相对封闭与固定的环境，自动驾驶技术更容易技术落地。卡车的自动驾驶应用可以减少剥离、装卸、运输等露天矿山上关键生产环节的人工需求，并实现生产环节之间的高效协同，助力矿山高效发展建设。
2、但是矿山道路条件相对复杂，坡度大、坡距长且弯道多。常规的道路限速根据车辆载重、一段道路最大坡度得到限速值，而实际车辆运行过程中由于坡道值变化，在变化的坡道下计算车辆制动距离能否满足停车安全要求、停车阶段车辆的安全合理速度规划是目前存在的技术难点。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种保证车辆自动驾驶安全可靠性的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法及介质。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，包括步骤：
4、1）对车辆进行动力学分析，建立车辆动力学模型；
5、2）基于车辆动力学模型得到车辆的防护速度曲线；
6、3）基于车辆动力学模型和车辆的防护速度曲线，得到最优速度规划曲线；
7、在步骤1）中，对车辆进行动力学分析的具体过程为：
8、整车纵向受力分析：
9、
10、其中为原车与装载质量总和，为车辆加速度
11、牵引力与制动力之和：
12、
13、其中为第一电机转矩，为第二电机转矩，为传动比，为传动效率，为车轮半径；
14、滚动阻力：
15、
16、其中为坡道角度；为摩擦系数；为重力加速度常量；
17、空气阻力：
18、
19、其中是空气质量密度，是空气动力阻力系数，是迎风面积，为纵向车速，为风速；
20、坡道阻力：
21、。
22、优选地，步骤2）的具体过程为：基于车辆动力学模型得到车辆闭口防护速度曲线，再结合道路限速、弯道曲率限速和车辆自身限速得到最终车辆的防护速度曲线。
23、优选地，基于车辆动力学模型得到车辆闭口防护速度曲线的具体过程为：
24、车辆在终点点之前的任意点记为，对应速度；
25、假设电制动前的工况为牵引工况，信号延迟导致牵引工况维持时间为，车辆将会从位置到，维持原工况时间至速度；
26、假设牵引工况消失到制动实际施加的延迟时间为，该时间内车辆维持惰性从位置到；
27、车辆运动到位置时速度，此时制动完全施加，从位置到最大电制动施加时间直到停车速度=0；
28、在上述运动过程中有受坡道影响的重力做功、牵引力做功、制动力做功、空气阻力做功和滚动阻力做功；
29、从位置到终点的运动过程中满足能量守恒定律：
30、
31、其中为车辆终点前任意位置的动能，为车辆在位置处的动能；
32、计算停车点前任意点的防护速度，将防护速度 v连续化得到能量守恒的闭口防护速度曲线。
33、优选地，得到最终车辆的防护速度曲线的过程为：
34、)
35、其中为限速曲线，通过将固定限速、弯道限速和车辆本身限速连续化取最小值而得到。
36、优选地，在步骤3）中，基于车辆动力学模型建立状态方程，并基于车辆的防护速度曲线设计变量约束，再以状态方程为基础，变量约束为规则，设计代价函数作为目标，以最小的代价得到最优速度规划曲线。
37、优选地，建立状态方程的过程为：
38、假设控制问题状态变量为，输入变量,初始状态，终止状态，根据车辆运动学方程得到状态方程如下：
39、
40、表示位移，表示路点速度，表示路点加速度，表示车辆从初始状态运动到终止状态的时间。
41、优选地，代价函数为：
42、
43、其中为加速度平方项的权重系数。
44、本专利技术进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
45、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
46、本专利技术的基于能量守恒防护的自动驾驶卡车速度规划，考虑道路坡道变化、车辆载重变化、车辆制动性能、牵引切除时间、制动施加时间等因素影响，综合车辆纵向动力学性能计算自动驾驶卡车停车点前的防护速度曲线，保证自动驾驶卡车在防护速度曲线下进行速度规划，进而保证车辆自动驾驶的安全可靠性。
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1.一种矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，步骤2）的具体过程为：基于车辆动力学模型得到车辆闭口防护速度曲线，再结合道路限速、弯道曲率限速和车辆自身限速得到最终车辆的防护速度曲线。
3.根据权利要求2所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，基于车辆动力学模型得到车辆闭口防护速度曲线的具体过程为：
4. 根据权利要求3所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，得到最终车辆的防护速度曲线的过程为：
5.根据权利要求4所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，在步骤3）中，基于车辆动力学模型建立状态方程，并基于车辆的防护速度曲线设计变量约束，再以状态方程为基础，变量约束为规则，设计代价函数作为目标，以最小的代价得到最优速度规划曲线。
6.根据权利要求5所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，建立状态方程的过程为：
<...【技术特征摘要】
1.一种矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，步骤2）的具体过程为：基于车辆动力学模型得到车辆闭口防护速度曲线，再结合道路限速、弯道曲率限速和车辆自身限速得到最终车辆的防护速度曲线。
3.根据权利要求2所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，基于车辆动力学模型得到车辆闭口防护速度曲线的具体过程为：
4. 根据权利要求3所述的矿区场景下非结构化道路车辆的自动驾驶控制方法，其特征在于，得到最终车辆的防护速度曲线的过程为：
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡云卿，刘良杰，黄佳德，王佳，黄帅，黄鹏，吕亮，康远荣，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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