一种结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法与流程

本发明涉及车辆控制，尤其涉及一种结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法。

背景技术：

1、当前自动驾驶车辆横向控制方法主要有基于模型的模型预测控制、基于模型的线性二次最优控制、纯跟踪控制方法。

2、基于模型的相关控制方法设计及实现时需要用到车辆横向动力学模型，建立车辆横向动力学模型需考虑轮胎和地面的作用力，包括轮胎的侧偏刚度，转动惯量等相关参数，但这些参数大多难以精准辨识，同时随着地形、地表附着特性、车辆载荷的变化，车辆动力学模型参数也会发生变化，很难在线实时辨识，因此该类方法在车辆横向控制工程应用上较为复杂；

3、纯跟踪控制方法不依赖于车辆横向动力学模型，同时对路径的光滑性没有较高要求，被广泛应用在车辆横向控制问题上，但纯跟踪控制方法主要问题在预瞄点预瞄距离的选择问题上，较大的预瞄距离能够保持系统稳定，但跟踪误差会变大，较小的预瞄距离能够减小跟踪误差，但会造成系统不稳定，通常将预瞄距离设计为随车辆车速单调递增的函数，实际应用时通过手动调节相关系数，实现在不同控制条件下控制系统稳定性和跟踪误差的折中；

4、针对此，中国专利号cn 111731381b公开车辆横向自适应控制方法、控制装置和车辆，预瞄点的确定上，根据第一预瞄点和第二预瞄点处的曲率关系，判断车辆处于直道、进弯道、在弯道中、出弯道情况，最终确定的预瞄点位置和第一预瞄点、第二预瞄点处的位置具有直接关系，系统适应性不强，仍不能很好地解决纯跟踪控制方法中预瞄点预瞄距离自适应选择的问题；同时系统输出未考虑转向不足问题，车辆控制的稳态转向性能无法保证。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足从而提供一种结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法。

2、本发明是采用如下技术方案来实现的：

3、一种结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，包括：

4、步骤1)根据上层规划路径系统下发的规划路径，生成左右两条虚拟道路边界；

5、步骤2)根据车辆状态信息及预瞄规则，得到最近预瞄点距离和最远预瞄点距离；根据车辆状态信息、最近预瞄点距离和最远预瞄点距离，得到最近预瞄点位置和最远预瞄点位置；

6、步骤3)根据规划路径、虚拟道路边界、车辆状态信息、最近预瞄点位置和最远预瞄点位置，得到最优预瞄点位置及最优预瞄点位置曲率；

7、步骤4)根据最优预瞄点位置曲率，基于阿克曼转向关系得到预瞄前馈控制量；

8、步骤5)根据车辆状态信息和规划路径信息，得到误差反馈控制量；

9、步骤6)根据车辆状态信息及最优预瞄点位置曲率，得到转向不足补偿控制量；

10、步骤7)根据预瞄前馈控制量、转向不足补偿控制量和误差反馈控制量构成复合控制量，得到最终车辆转向控制量。

11、作为发明的进一步说明，所述步骤1)包括：

12、将规划路径沿左右两侧垂直于规划路径方向上按照一定的横向距离离平移，生成左右两条虚拟道路边界。

13、作为发明的进一步说明，所述步骤2)包括：

14、所述车辆状态信息包括车辆位置、车辆车速和车辆航向角；

15、根据车辆车速及预瞄规则，计算最近预瞄点距离和最远预瞄点距离；

16、根据车辆位置、最近预瞄点距离、最远预瞄点距离在规划路径上查找最近预瞄点位置和最远预瞄点位置。

17、作为发明的进一步说明，所述步骤3)包括：

18、根据规划路径、虚拟道路边界、车辆位置、最近预瞄点位置和最远预瞄点位置，按照递进搜索方式从从最近预瞄点位置开始，按一定采样间隔沿着规划路径递进预瞄点位置，通过分别计算从当前车辆位置到规划路径预瞄点和虚拟的左右道路边界预瞄点所需要的转向曲率，根据三个曲率之间的关系确定最优预瞄点位置曲率。

19、作为发明的进一步说明，所述步骤4)包括：

20、根据最优预瞄点位置曲率，基于阿克曼转向关系确定预瞄前馈控制量。

21、作为发明的进一步说明，所述步骤5)包括：

22、根据车辆位置和规划轨迹计算当前车辆位置误差、航向误差；

23、根据当前位置误差和航向误差确定误差反馈控制量。

24、作为发明的进一步说明，所述步骤6)包括：

25、根据车辆车速和最优预瞄点位置曲率，确定转向不足补偿控制量。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

27、本发明通过结合虚拟边界信息，分析车辆和道路之间的关系自适应地确定最优预瞄点的位置，解决纯跟踪控制方法中预瞄点选择困难问题，提高系统稳定性；通过增加复合误差反馈量提高控制系统控制精度；通过增加转向不足补偿量提高控制系统稳态转向性能。

技术特征：

1.一种结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

3.如权利要求2所述的结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

4.如权利要求3所述的结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，所述步骤3)包括：

5.如权利要求4所述的结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

6.如权利要求5所述的结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，所述步骤5)包括：

7.如权利要求6所述的结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，其特征在于，所述步骤6)包括：

技术总结本发明涉及一种结合虚拟边界信息的车辆横向控制方法，包括根据上层规划路径系统下发的规划路径生成左右两条虚拟道路边界；根据车辆状态信息、最近预瞄点距离和最远预瞄点距离，得到最近预瞄点位置和最远预瞄点位置；根据规划路径、虚拟道路边界、车辆状态信息、最近预瞄点位置和最远预瞄点位置，得到最优预瞄点位置及最优预瞄点位置曲率；根据最优预瞄点位置曲率基于阿克曼转向关系得到预瞄前馈控制量；根据车辆状态信息和规划路径信息得到误差反馈控制量；根据车辆状态信息及最优预瞄点位置曲率得到转向不足补偿控制量；根据预瞄前馈控制量、转向不足补偿控制量和误差反馈控制量构成复合控制量，得到最终车辆转向控制量。技术研发人员：杨大磊,杨金鑫,付行,李金,高锦,聂文福,马述悦,雒拓受保护的技术使用者：陕西重型汽车有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16