CN113296508B - 一种自主变速循迹方法及无人车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自主变速循迹方法及无人车，在直线段位置时，接收目标速度，并将接收目标速度的时刻作为第一时刻；获取当前时刻和当前速度，计算目标速度与当前速度之间的第一差值，若第一差值的绝对值大于第一预设值，则计算目标速度与当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算第一差值与所述第二差值之间的第三，并获取目标速度与第一时刻至当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；根据第一差值、累计差值及第三差值调整当前速度，直至当前速度与目标速度相同；本发明据多个参数共同对速度进行调节使得无人车的行驶方式更难以被判定，提升了无人车前进路径的复杂度；特别适用于当无人车作为靶车的情景。

Description

一种自主变速循迹方法及无人车

技术领域

本发明涉及无人驾驶领域，尤其涉及一种自主变速循迹方法及无人车。

背景技术

无人循迹车是无人驾驶汽车技术的一种应用方式，无人驾驶汽车是汽车领域今后发展的主要趋势。无人驾驶汽车通过车载传感***感知道路环境、车辆位置、交通信号以及障碍物等信息，在此基础上自动规划行车路线并通过一定的控制逻辑实现车辆的纵、横向耦合控制，使车辆根据行车路线前进安全到达预定目的地，在此期间不需要人工额外干预；然而在有些应用场景下较为简单的行进线路无法满足使用需要，如对于一些先进的武器装备的性能鉴定，不能再依靠于简单的固定靶车或者匀速的靶车来进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自主变速循迹方法及无人车，提升无人车前进路径的复杂度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种自主变速循迹方法，包括步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种无人车，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同。

本发明的有益效果在于：实时接收目标速度，根据当前速度与目标速度的差值、累计差值及相邻两个时刻的速度差共同作为调节参数对速度进行调整，实现了在无人车行驶过程中速度的实时改变，且根据多个参数共同对速度进行调节增强了无人车速度变化的随机性，使得无人车的行驶方式更难以被判定，提升了无人车前进路径的复杂度；特别适用于当无人车作为靶车时需要作为较难被瞄准的目标的情景。

附图说明

图1为本发明实施例的一种自主变速循迹方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的一种无人车的结构示意图；

图3为本发明实施例的接收目标速度的方式的示意图；

图4为本发明实施例的无人车循迹路线示意图；

图5为本发明实施例的一种无人车速度调整的步骤流程图；

标号说明：

1、一种无人车；2、处理器；3、存储器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1及图3至图5，一种自主变速循迹方法，包括步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：实时接收目标速度，根据当前速度与目标速度的差值、累计差值及相邻两个时刻的速度差共同作为调节参数对速度进行调整，实现了在无人车行驶过程中速度的实时改变，且根据多个参数共同对速度进行调节增强了无人车速度变化的随机性，使得无人车的行驶方式更难以被判定，提升了无人车前进路径的复杂度；特别适用于当无人车作为靶车时需要作为较难被瞄准的目标的情景。

进一步地，所述S2还包括：

若所述目标速度小于所述当前速度且所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一预设值，则控制油门停止从而实现减速。

由上述描述可知，在当前速度与目标速度差值较小的情况下，直接采用收油门减速的方式，减少了对刹车的损耗。

进一步地，所述S4还包括：

若所述调整当前速度为加速操作，则获取所述当前时刻与弯道的第一距离；

判断所述第一距离是否大于第二预设值，若是，则维持所述加速操作；

否则，获取弯道速度，以所述弯道速度为目标速度执行所述S2至所述S4。

由上述描述可知，在进行加速的过程中获取与弯道的距离，在距离弯道过近的情况下以弯道距离作为目标速度进行速度的调整，保证了无人车在过弯道时的安全，避免无人车冲出弯道的事故。

进一步地，所述S1还包括：

在弯道位置时若接收到目标速度，维持当前速度。

由上述描述可知，若接收到目标速度时处于弯道内，不进行速度的改变，因无人车在过弯道时较易出现事故，保持过弯道时的行进速度稳定有利于无人车的安全行驶。

进一步地，所述S4具体为：

根据所述第一差值D(t)、所述累计差值ΣD(t)及所述第三差值ΔD调整当前速度：OUT＝Kp×D(t)+Ki×ΣD(t)+Kd×ΔD；

其中，ΣD(t)＝D(t)+D(t-1)+D(t-2)+...D(t’)，ΔD＝D(t)-D(t-1)，OUT为调整量，Kp、Ki及Kd为预设值，t为所述当前时刻，t’为所述第一时刻；

若所述调整量为正值，则根据所述调整量控制油门加速；

若所述调整量为负值，则根据所述调整量控制刹车减速。

由上述描述可知，直接计算出调整量，根据调整量的正负进行速度控制，每次获取当前速度后调整量都会做出相应改变，实现车辆由第一时刻的速度到目标速度的自动调整。

请参照图2，一种无人车，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同。

本发明的有益效果在于：实时接收目标速度，根据当前速度与目标速度的差值、累计差值及相邻两个时刻的速度差共同作为调节参数对速度进行调整，实现了在无人车行驶过程中速度的实时改变，且根据多个参数共同对速度进行调节增强了无人车速度变化的随机性，使得无人车的行驶方式更难以被判定，提升了无人车前进路径的复杂度；特别适用于当无人车作为靶车时需要作为较难被瞄准的目标的情景。

进一步地，所述S2还包括：

若所述目标速度小于所述当前速度且所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一预设值，则控制油门停止从而实现减速。

由上述描述可知，在当前速度与目标速度差值较小的情况下，直接采用收油门减速的方式，减少了对刹车的损耗。

进一步地，所述S4还包括：

若所述调整当前速度为加速操作，则获取所述当前时刻与弯道的第一距离；

判断所述第一距离是否大于第二预设值，若是，则维持所述加速操作；

否则，获取弯道速度，以所述弯道速度为目标速度执行所述S2至所述S4。

由上述描述可知，在进行加速的过程中获取与弯道的距离，在距离弯道过近的情况下以弯道距离作为目标速度进行速度的调整，保证了无人车在过弯道时的安全，避免无人车冲出弯道的事故。

进一步地，所述S1还包括：

在弯道位置时若接收到目标速度，维持当前速度。

由上述描述可知，若接收到目标速度时处于弯道内，不进行速度的改变，因无人车在过弯道时较易出现事故，保持过弯道时的行进速度稳定有利于无人车的安全行驶。

进一步地，所述S4具体为：

根据所述第一差值D(t)、所述累计差值ΣD(t)及所述第三差值ΔD调整当前速度：OUT＝Kp×D(t)+Ki×ΣD(t)+Kd×ΔD；

其中，ΣD(t)＝D(t)+D(t-1)+D(t-2)+...D(t’)，ΔD＝D(t)-D(t-1)，OUT为调整量，Kp、Ki及Kd为预设值，t为所述当前时刻，t’为所述第一时刻；

若所述调整量为正值，则根据所述调整量控制油门加速；

若所述调整量为负值，则根据所述调整量控制刹车减速。

由上述描述可知，直接计算出调整量，根据调整量的正负进行速度控制，每次获取当前速度后调整量都会做出相应改变，实现车辆由第一时刻的速度到目标速度的自动调整。

请参照图1，本发明的实施例一为：

请参在一种一种自主变速循迹方法，包括步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

若在弯道位置时接收到目标速度，维持当前速度；

请参照图3，在一种可选的实施方式中，通过远程指控平台与无人车建立无线通信，通过无线通信下发目标速度；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3；

其中，若所述目标速度小于所述当前速度且所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一预设值，则控制油门停止从而实现减速；

所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻，即所有获取过的当前时刻中的第一个当前时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同，具体为“根据所述第一差值D(t)、所述累计差值ΣD(t)及所述第三差值ΔD调整当前速度：OUT＝Kp×D(t)+Ki×ΣD(t)+Kd×ΔD；

其中，ΣD(t)＝D(t)+D(t-1)+D(t-2)+...D(t’)，ΔD＝D(t)-D(t-1)，OUT为调整量，Kp、Ki及Kd为预设值，t为所述当前时刻，t’为所述第一时刻；

若所述调整量为正值，则根据所述调整量控制油门加速；

若所述调整量为负值，则根据所述调整量控制刹车减速；

其中，S4还包括：

若所述调整当前速度为加速操作，则获取所述当前时刻与弯道的第一距离；

判断所述第一距离是否大于第二预设值，若是，则维持所述加速操作；

否则，获取弯道速度，以所述弯道速度为目标速度执行S2至S4。

请参照图3至图5，本发明的实施例二为：

将上述的一种自主变速循迹方法应用于实际场景中：

无人车按照预先设定好的路线、预先设定的初始速度20km/h和预先设定的弯道速度20km/h行驶；

无人车中的主控制器实时检测无人车的CAN数据、GPS数据等，并将所收集的数据上传至远程指控平台；

S1、接收目标速度，若此时无人车位于直线段，则记录接收目标的时刻为第一时刻并执行S2；

若接收目标速度时无人车位于弯道上，则维持当前速度；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值D(t)＝目标速度-当前速度，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

其中，若目标速度小于当前速度且第一差值D(t)的绝对值小于或等于第一预设值，则直接控制油门停止从而实现减速；否则，执行S3；

在一种可选的实施方式中，第一预设值为5；

在一种可选的实施方式中，每间隔预设时间段100ms获取当前时刻和当前速度，所间隔的预设时间段与GPS获取位置的间隔相同；

S3、计算目标速度与当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值D(t-1)，计算所述第一差值D(t)与所述第二差值D(t-1)之间的差值，记为第三差值ΔD＝D(t)-D(t-1)，并获取目标速度与第一时刻至当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值ΣD(t)＝D(t)+D(t-1)+D(t-2)+...D(t’)；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同；

在一种可选的实施方式中，通过PID算范调整速度，其中第一差值D(t)是面向比例项用的变动数据，累计差值ΣD(t)是面向积分项用的变动数据，第三差值ΔD是面向微分项的变动数据，最后输出OUT＝Kp×D(t)+Ki×ΣD(t)+Kd×ΔD，若所述调整量为正值，则根据所述调整量控制油门加速，若所述调整量为负值，则根据所述调整量控制刹车减速；

其中，在计算ΣD(t)时，采用向上取整百的方式，且若向上取整百后的值超过最大值，则ΣD(t)等于最大值；

在一种可选的实施方式中，若0＜ΣD(t)＜-100，则ΣD(t)＝-100；其中若ΣD(t)＜-200，则ΣD(t)＝-200，保证刹车量不会无限制的增加；若0＞ΣD(t)＞100，则ΣD(t)＝100；其中若ΣD(t)＞200，则ΣD(t)＝200，保证油门量不会无限制的增加；

在S4中还包括：

若为加速，每间隔预设时间段监测与弯道的距离s，所间隔的时间段与GPS获取位置的间隔相同；

若s≤(车辆当前速度/2)，立即停止加速，并开始减速至弯道速度Vs；

若s＞(车辆当前速度/2)，持续加速，直到当前车速等于Vt后保持匀速行驶；

此处速度单位为km/h，即若s＝35km，车辆当前速度为140km/h，因s＜70，故立即停止加速并开始减速至弯道速度；

在一种可选的实施方式中，预设时间段为100ms。

请参照图2，本发明的实施例三为：

一种无人车1，包括处理器2、存储器3及存储在存储器3上并可在所述处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现实施例一中的各个步骤。

综上所述，本发明提供了一种自主变速循迹方法及无人车，无人车在预设的循迹线路上按照预设速度行驶时，若接收到目标速度，则判断目前所处位置，若处于直线段位置，则根据目标速度结合PID算法对自身的速度进行调整，若处于弯道，则维持当前速度不做调整，实现了根据下发的目标速度灵活改变自身前进速度从而增加轨迹被捕捉的难度，并且保证了弯道行驶的安全性，适用于将无人车作为靶车等需要较为复杂且机动的循迹路线的情形下；具体的，计算目标速度与当前速度的第一差值；计算目标速度与第一时刻至当前时刻每一时刻中速度的差值的和，记为累计差值；计算目标速度与当前速度前一时刻的第二速度的第二差值，并计算第一差值与第二差值之间的第三差值，根据第一差值、累计差值及第三差值计算出调整量，若调整量为正值，则对应控制油门量，若调整量为负值，则对应控制刹车量，实现根据当前速度的值实时计算调整量；并且，若为加速，还实时判断与弯道之间的距离，若小于安全距离则调整以弯道速度作为目标速度进行减速操作，在实现机动性的同时保证了无人车前进的安全性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种自主变速循迹方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同；

所述S4具体为：

根据所述第一差值D(t)、所述累计差值ΣD(t)及所述第三差值ΔD调整当前速度：OUT＝Kp×D(t)+Ki×ΣD(t)+Kd×ΔD；

其中，ΣD(t)＝D(t)+D(t-1)+D(t-2)+...D(t’)，ΔD＝D(t)-D(t-1)，OUT为调整量，Kp、Ki及Kd为预设值，t为所述当前时刻，t’为所述第一时刻；

若所述调整量为正值，则根据所述调整量控制油门加速；

若所述调整量为负值，则根据所述调整量控制刹车减速。

2.根据权利要求1所述的一种自主变速循迹方法，其特征在于，所述S2还包括：

若所述目标速度小于所述当前速度且所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一预设值，则控制油门停止从而实现减速。

3.根据权利要求1所述的一种自主变速循迹方法，其特征在于，所述S4还包括：

若所述调整当前速度为加速操作，则获取所述当前时刻与弯道的第一距离；

判断所述第一距离是否大于第二预设值，若是，则维持所述加速操作；

否则，获取弯道速度，以所述弯道速度为目标速度执行所述S2至所述S4。

4.根据权利要求1所述的一种自主变速循迹方法，其特征在于，所述S1还包括：

在弯道位置时若接收到目标速度，维持当前速度。

5.一种无人车，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、在直线段位置时，接收目标速度，并将接收所述目标速度的时刻作为第一时刻；

S2、获取当前时刻和当前速度，计算所述目标速度与所述当前速度之间的第一差值，若所述第一差值的绝对值大于第一预设值，则执行S3，所述第一时刻为所述当前时刻的第一个时刻；

S3、计算所述目标速度与所述当前时刻的前一时刻的第二速度之间的第二差值，计算所述第一差值与所述第二差值之间的差值，记为第三差值，并获取所述目标速度与所述第一时刻至所述当前时刻中每一个时刻的速度的差值的累计值，记为累计差值；

S4、根据所述第一差值、所述累计差值及所述第三差值调整当前速度，直至所述当前速度与所述目标速度相同；

所述S4具体为：

根据所述第一差值D(t)、所述累计差值ΣD(t)及所述第三差值ΔD调整当前速度：OUT＝Kp×D(t)+Ki×ΣD(t)+Kd×ΔD；

其中，ΣD(t)＝D(t)+D(t-1)+D(t-2)+...D(t’)，ΔD＝D(t)-D(t-1)，OUT为调整量，Kp、Ki及Kd为预设值，t为所述当前时刻，t’为所述第一时刻；

若所述调整量为正值，则根据所述调整量控制油门加速；

若所述调整量为负值，则根据所述调整量控制刹车减速。

6.根据权利要求5所述的一种无人车，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现所述S2时还包括：

若所述目标速度小于所述当前速度且所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一预设值，则控制油门停止从而实现减速。

7.根据权利要求5所述的一种无人车，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现所述S4时还包括：

若所述调整当前速度为加速操作，则获取所述当前时刻与弯道的第一距离；

判断所述第一距离是否大于第二预设值，若是，则维持所述加速操作；

否则，获取弯道速度，以所述弯道速度为目标速度执行所述S2至所述S4。

8.根据权利要求5所述的一种无人车，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现所述S1时还包括：

在弯道位置时若接收到目标速度，维持当前速度。

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