CN210011734U - 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置 - Google Patents
一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210011734U CN210011734U CN201920476278.4U CN201920476278U CN210011734U CN 210011734 U CN210011734 U CN 210011734U CN 201920476278 U CN201920476278 U CN 201920476278U CN 210011734 U CN210011734 U CN 210011734U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tracking
- vehicle
- module
- point
- path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，控制装置由GPS数据采集模块、车辆速度采集模块、数据预处理模块、计算模块和线控执行***组成。控制方法，包括实时采集和获取车辆的GPS位置和姿态信息，采集跟踪轨迹路径上点的GPS坐标；将轨迹信息进行预处理，使用高斯滤波的方法将跟踪轨迹平滑化；确定跟踪路径参考点的预瞄窗口，预瞄间隔，预瞄点，计算当前车辆坐标点与选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差，依据位置偏差和航向角偏差，计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，各前轮转角按照等权重进行加和输出，达到路径跟踪的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，特别涉及一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置。
背景技术
路径跟踪是无人驾驶汽车中执行规划决策层指令必不可少的一个环节，路径跟踪能力的好坏直接影响无人驾驶汽车行驶安全性。对于路径跟踪方法而言，跟踪参考点选择的好坏与否对于路径跟踪能力有很大的影响，其将影响路径跟踪精度，甚至影响无人驾驶汽车的安全性。
与传统的路径跟踪采用单点预瞄方法的不同，动态调整的多点预瞄路径跟踪方法不仅可以根据车辆状态变化调整预瞄点的位置，还可以根据车辆运行信息来调整预瞄点的数目和各个预瞄点的对应输出权重。随着无人驾驶技术的逐渐发展，针对多点预瞄的路径跟踪研究也逐渐深入，以此提高路径跟踪精度，提高无人驾驶车辆的舒适性和安全性。
中国专利CN201810409217.6公开了一种基于纯追踪模型的工业机器人路径跟踪方法，根据纯跟踪的方法，使用目标点集内所有点的角度偏差和位置偏差的平均值，其本质上还是单点预瞄，没有根据车辆行驶状态和道路参数来动态调整目标点集的位置，很可能达不到理想的跟踪精度。
中国专利CN201711183868.X公开了一种无人车路径跟踪前馈控制方法，进行路径跟踪的控制方法中，在传统车辆路径跟踪***模型中加入道路曲率作为干扰输入项。另外，该专利中,仅仅以横向位置偏差趋于零作为目标函数设计了一种前馈控制方法。没有考虑航向角偏差而引起的跟踪误差，这将会在某些道路条件下造车车辆“画龙”现象。
中国专利CN200910160909.2公开了一种智能车辆路径跟踪前轮转角补偿控制方法，使用了改进的Pure Pursuit算法，在其路径跟踪控制器中前视距离通过纵向车速模糊控制器和路径曲率信息在线自适应得到，本质上是单点预瞄，不能够全面的考虑车辆行驶过程中预瞄的远点轨迹和近点轨迹对于路径跟踪的同时共同影响。
发明内容
本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，从提高路径跟踪精度的角度出发，采用动态调整的多点预瞄方法，提高车辆的路径跟踪精度和安全性。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，由GPS数据采集模块1、车辆速度采集模块2、数据预处理模块3、计算模块4和线控执行***5组成。所述GPS数据采集模块1和车辆速度采集模块2分别经数据预处理模块3、计算模块4与线控执行***5相连。
所述GPS数据采集模块1和车辆速度采集模块2为数据预处理模块3提供原始数据，所述数据预处理模块3将处理好的信息传递给计算模块4，所述计算模块的输出与线控执行***5相连。
所述GPS数据采集模块1和车辆速度采集模块2采集数据与获取数据的周期均为T1，计算模块4的信号输出周期为T2；GPS数据采集模块1实时采集和获取车辆的位置和姿态信息，并采集需跟踪路径上的GPS坐标点，车速采集模块2采集车速信息。
所述数据预处理模块3将的跟踪路径上的坐标点进行预处理，将预处理好的GPS坐标路径点作为路径跟踪的参考点。
所述计算模块4计算跟踪路径参考点的选择预瞄窗口，即预瞄最远距离和预瞄最近距离；确定预瞄间隔，过滤选择若干预瞄点；计算当前车辆坐标点选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差；计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角；根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角的权重，最后各前轮转角按照之前的权重进行加和输出。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型根据车辆的运行状态和道路环境的信息动态调整预瞄窗口的上下限，并且动态调整了预瞄窗内预瞄间隔，使预瞄点的确定更加合理，对不同行驶状态和不同的路况都有较大的适应性。本发明进一步还使用航向偏差和位置偏差的共同作用，使前轮转角的计算时考虑的信息更加全面，最后通过各预瞄点按等权重计算出了最终输出的方向盘转角。
附图说明
图1为基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制方法流程示意图；
图2为基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置示意图；
图3为航向角偏差和横向位置偏差示意图。
图中，1.GPS数据采集模块 2.车辆速度采集模块 3.数据预处理模块 4.计算模块5.线控执行***。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
如图1和图2所示，基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，由GPS数据采集模块1、车辆速度采集模块2、数据预处理模块3、计算模块4和线控执行***5组成。所述GPS数据采集模块1和车辆速度采集模块2为数据预处理模块3提供原始数据，所述数据预处理模块3将处理好的信息传递给计算模块4，所述计算模块的输出与线控执行***5相连。结合图3，a为预瞄窗口内的一个预瞄点，b为预处理过的理想参考轨迹，c为车辆后轴中心线中点与预瞄点的横向偏差，d为车辆，e为车辆纵轴线与车辆后轴中心线中点和预瞄窗口上界参考点的连线的夹角，以车辆纵轴线为参考线以逆时针方向旋转至车辆后轴中心线中点和预瞄窗口上界参考点的连线的到的角度为正。
GPS数据采集模块1和车辆速度采集模块2采集数据与获取数据的周期均为T1，本实施例中取0.002秒，计算模块4的信号输出周期为T2，本实例中取0.005秒。
GPS数据采集模块1实时采集和获取车辆的位置和姿态信息，并采集需跟踪路径上的GPS坐标点，车速采集模块2采集车速信息；
数据预处理模块3将的跟踪路径上的坐标点进行预处理，将预处理好的GPS坐标路径点作为路径跟踪的参考点；
计算模块4计算跟踪路径参考点的选择预瞄窗口，即预瞄最远距离和预瞄最近距离；
计算模块4确定预瞄间隔，过滤选择若干预瞄点；
计算模块4计算当前车辆坐标点选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差；
计算模块4计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角；
计算模块4根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角的权重，最后各前轮转角按照之前的权重进行加和输出；
数据预处理模块3计算时，包含以下步骤：
第一步、将GPS数据采集模块1采集的GPS经纬度坐标信息转化为直角坐标，转化时忽略海拔高度上的因素，假定数据采集处理单元采集的GPS坐标点在同一水平高度上，选择参考路径上的第一个点为直角坐标原点，得到直角坐标系下的跟踪路径轨迹坐标；
第二步、将转化得到的跟踪路径上的点用高斯滤波的方法滤掉路径上的毛刺点；
计算模块4计算跟踪路径参考点的选择的预瞄窗口，包括以下步骤：
第一步、预瞄窗口的上界距离的确定按下式计算：
其中，k1为预瞄窗口上界的车速系数，取值范围为0.1-3本实例中取3，vcar为车辆的实际速度，本实例计算时的取值为单位为m/s时的速度数值，k2为预瞄窗口上界的角度系数，取值范围为0-20，本实例取10，θ为车辆纵轴线与车辆后轴中心线中点和预瞄窗口上界参考点的连线的夹角，以车辆纵轴线为参考线以逆时针方向旋转至车辆后轴中心线中点和预瞄窗口上界参考点的连线的到的角度为正，k3为预瞄窗口上界的最小预瞄距离，取值为5-10，本实例中取8；
第二步、预瞄窗口的下界距离的确定按下式计算：
Llow＝i1×vcar+i2×|sinθ|2+i3，
其中，i1为预瞄窗口下界的车速系数，取值范围为0.1-3，本实例中取1，vcar为车辆的实际速度，计算时的取值速度数值，i2为预瞄窗口上界的角度系数，取值范围为0-20，本实例中，取值为10，θ为车辆纵轴线与车辆后轴中心线中点和预瞄窗口上界参考点的连线的夹角，以车辆纵轴线为参考线以逆时针方向旋转至车辆后轴中心线中点和预瞄窗口上界参考点的连线的到的角度为正，i3为预瞄窗口上界的最小预瞄距离，取值为5-10，本实例中取5；
计算模块4计算预瞄间隔的确定及预瞄点，包含以下步骤：
步骤一、预瞄点间的间隔的确定按下式计算：
其中，l为相邻预瞄点之间的间隔，Lup为预瞄窗口的上界距离，Llow为预瞄窗口的下界距离，a为预瞄间隔系数本实例中取1，R为预瞄窗口中的弧线的最大曲率半径；
步骤二、预瞄窗口内预瞄点的确定，按照下面的方法确定：
如果l≥(Lup-Llow)，则只取Lup，Llow两个预瞄距离对应的预瞄点，具体的确定方法为，以车辆后轴中点为原点，以Lup，Llow为半径画圆，取与参考路径在车辆前方的交点为预瞄点；
如果l＜(Lup-Llow)，则各个预瞄点对应的预瞄距离为Llow，Llow+l,Llow+2×l,…,Lup，同样以车辆的后轴中心点为，为圆心，以Llow，Llow+l,Llow+2×l,…,Lup为半径画圆，取与参考路径在车辆前方的交点为预瞄点；
计算模块4计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，计算公式如下：
式中，δ’为前轮转角，L车辆前轴与后轴之间的距离，α为航行角偏差，Ld为预瞄距离，kk为横向偏差系数，本实例取值0.05，derr为横向位置偏差；
计算模块4根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角的权重，最后各前轮转角按照等权重进行加和输出，计算公式如下：
式中，δ为输出前轮转角，δ’i为每一个预瞄点对应的输出的前轮转角，n为预瞄点个数。
本实施例提供了一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制方法。依照本实施例的控制方法，能够针对不同的曲率的路径进行跟踪，以此提高无人驾驶车辆的转向安全性和路径跟踪精度。
Claims (2)
1.一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，其特征在于：由GPS数据采集模块(1)、车辆速度采集模块(2)、数据预处理模块(3)、计算模块(4)和线控执行***(5)组成；所述GPS数据采集模块(1)和车辆速度采集模块(2)分别经数据预处理模块(3)、计算模块(4)与线控执行***(5)相连；
所述GPS数据采集模块(1)用于实时采集和获取车辆的位置和姿态信息，并采集需跟踪路径上的GPS坐标点；所述车辆速度采集模块(2)用于采集车速信息；所述数据预处理模块(3)用于将处理好的信息传递给计算模块(4)；所述计算模块(4)用于计算跟踪路径参考点的选择预瞄窗口；确定预瞄间隔，过滤选择若干预瞄点；计算当前车辆坐标点选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差；计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角；根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角的权重；所述计算模块(4)的输出与线控执行***(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，其特征在于：所述GPS数据采集模块(1)，车辆速度采集模块(2)采集数据与获取数据的周期均为0.002秒，计算模块(4)的信号输出周期为0.005秒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920476278.4U CN210011734U (zh) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920476278.4U CN210011734U (zh) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210011734U true CN210011734U (zh) | 2020-02-04 |
Family
ID=69314751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920476278.4U Expired - Fee Related CN210011734U (zh) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210011734U (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110001637A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 吉林大学 | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法 |
| CN111619588A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-04 | 三一汽车制造有限公司 | 行驶方向控制***、方法和无人驾驶装置 |
| CN111796521A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-20 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种前视距离确定方法、装置、设备及存储介质 |
| CN112269388A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-26 | 广东杜尼智能机器人工程技术研究中心有限公司 | 无人驾驶扫地车自动导航控制方法、装置及存储介质 |
| CN112572437A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-30 | 北京京东乾石科技有限公司 | 一种行驶方向的确定方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114291117A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-08 | 中山大学 | 一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法 |
| CN114355924A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-15 | 北京理工大学 | 一种改进型纯跟踪路径跟踪方法 |
| CN114995436A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-02 | 桂林电子科技大学 | 一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法 |
| CN116749950A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-15 | 云创智行科技(苏州)有限公司 | 一种自适应转向判定方法及装置 |
-
2019
- 2019-04-10 CN CN201920476278.4U patent/CN210011734U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110001637B (zh) * | 2019-04-10 | 2023-09-29 | 吉林大学 | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法 |
| CN110001637A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-12 | 吉林大学 | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法 |
| CN111619588A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-04 | 三一汽车制造有限公司 | 行驶方向控制***、方法和无人驾驶装置 |
| CN111796521B (zh) * | 2020-07-08 | 2022-06-10 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种前视距离确定方法、装置、设备及存储介质 |
| CN111796521A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-20 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种前视距离确定方法、装置、设备及存储介质 |
| CN112269388A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-26 | 广东杜尼智能机器人工程技术研究中心有限公司 | 无人驾驶扫地车自动导航控制方法、装置及存储介质 |
| CN112572437A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-30 | 北京京东乾石科技有限公司 | 一种行驶方向的确定方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114355924A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-15 | 北京理工大学 | 一种改进型纯跟踪路径跟踪方法 |
| CN114355924B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-10-13 | 北京理工大学 | 一种改进型纯跟踪路径跟踪方法 |
| CN114291117B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-05-09 | 中山大学 | 一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法 |
| CN114291117A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-08 | 中山大学 | 一种四轮转向无人车辆轨迹跟踪控制方法 |
| CN114995436A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-02 | 桂林电子科技大学 | 一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法 |
| CN114995436B (zh) * | 2022-06-10 | 2024-05-21 | 桂林电子科技大学 | 一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法 |
| CN116749950A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-15 | 云创智行科技(苏州)有限公司 | 一种自适应转向判定方法及装置 |
| CN116749950B (zh) * | 2023-07-25 | 2024-01-26 | 云创智行科技(苏州)有限公司 | 一种自适应转向判定方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210011734U (zh) | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置 | |
| CN110001637B (zh) | 一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法 | |
| CN111610780B (zh) | 一种自动驾驶车路径跟踪控制方法及其装置 | |
| CN102591332B (zh) | 用于无人驾驶汽车局部路径规划的装置及方法 | |
| CN110568758B (zh) | 一种自动驾驶汽车的参数自适应横向运动lqr控制方法 | |
| US10737717B2 (en) | Trajectory tracking for vehicle lateral control using neural network | |
| CN109910878B (zh) | 基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法及*** | |
| US9244462B2 (en) | Vehicle trajectory planning for autonomous vehicles | |
| CN108732921B (zh) | 一种自动驾驶汽车横向可拓预瞄切换控制方法 | |
| CN109733395B (zh) | 一种基于可拓优度评价的自动驾驶汽车横向协调控制方法 | |
| CN110036353A (zh) | 用于跟踪路线的地面车辆中的自适应控制方法和***，尤其是在自动驾驶场景中 | |
| CN106080598A (zh) | 实时预期速度控制 | |
| CN113104037B (zh) | 一种车辆方向盘转向角度确定方法及*** | |
| CN109532834A (zh) | 自适应巡航***过弯目标探测与筛选方法、装置及计算机可读存储介质 | |
| CN111487976B (zh) | 一种倒车轨迹跟踪方法 | |
| CN112109732A (zh) | 一种智能驾驶自适应曲线预瞄方法 | |
| CN109814550A (zh) | 一种用于封闭园区的无人运输车 | |
| Takai et al. | Autonomous navigation system of crawler-type robot tractor | |
| CN111746537A (zh) | 基于路面平整度的自适应巡航车速控制***、方法及车辆 | |
| CN110502004B (zh) | 一种面向智能车辆激光雷达数据处理的行驶区域重要性权值分布建模方法 | |
| CN111452786A (zh) | 一种无人车辆避障方法及*** | |
| CN110654386B (zh) | 弯道下多智能电动汽车协作式巡航纵横向综合控制方法 | |
| JP5768442B2 (ja) | 車両運動制御装置及びプログラム | |
| CN114275041B (zh) | 自动驾驶车辆横向控制的方法、装置、车辆及存储介质 | |
| CN113325849A (zh) | 一种针对高地隙植保机的运动控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200204 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |