[发明专利]一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆电子控制技术，尤其涉及车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制。

背景技术

自动驾驶车辆是传感技术、计算机技术、控制技术等高速发展的产物。自动驾驶为解决 交通拥堵、提高行驶安全性以及特殊场合应用提供便利。

美国和德国是世界上研究自动驾驶车辆可行性和实用性最好的国家。早在20世纪70年 代，美国就提出了自主地面车辆(ALV)计划，能在校园环境中自主驾驶，但车速不高。德国 汉堡公司研制的无人驾驶汽车由德国大众汽车公司生产的帕萨特改装而成的，可在复杂的城 市道路系统中实现无人驾驶。我国自动驾驶汽车开发较国外稍晚。2003年，由中国第一汽车 集团公司和国防科学技术大学合作研制的红旗CA7460自动驾驶轿车试验成功，标志着中国第 一辆自动驾驶轿车的诞生。该车由安装在驾驶室两侧的两台摄像机感知环境信息，由车载主 控计算机和相应的软件进行路径规划，控制软件按照需要跟踪的路径和汽车行驶动力学，向 方向盘控制器、油门控制器和刹车控制器发出动作指令，操纵汽车按规划好的路径前进。

自动驾驶系统有两大关键技术：车辆定位和车辆控制技术。车辆的控制技术是汽车自动 驾驶的核心，主要包括车速控制和方向控制等几个部分。车速控制是设计控制器实现车辆实 际运行车速按照期望值变化，方向控制是设计控制器实现车辆按照期望的轨迹或路径行驶， 同时保持车辆行驶的稳定性。

车辆自动驾驶机器人具有对车辆的操纵和控制准确、持续工作时间长、试验效率高、重 复性好和测试精度高等优点，可以代替人工驾驶安全地完成各种汽车性能考核和可靠性等道 路测试试验。特别地，在可靠性试验中，控制驾驶机器人驾驶车辆，试验过程中如何使车辆 以尽可能小的偏差沿着固定的线路行驶以提高驾驶精度是非常有必要进行研究与探讨的。

目前与车辆轨迹跟踪控制方法相关的专利有：

1)专利1：公开号为CN101109957A的中国发明专利在2008年1月23日公开的《大型 工程车辆自动驾驶控制方法及系统》，通过摄像机识别路面标识线，实现对车辆运动控制，应 用对象的运输车辆为大型工程车，但该工程车辆的行驶环境简单，运行工况单一，且速度低， 不适用于自动驾驶车辆。

2)专利2：公布号为CN102060018A的中国发明专利在2011年5月18日公开的《车辆 特别是载货车的方向控制方法以及方向控制系统》，车辆根据测得的车道参数预先给定轨迹， 方向控制系统针对分别预先给定的车道求得和/或测得至少一个规定的车辙参数作为车辙实 际值，并将其与至少一个相应地预先给定的车辙给定值比较，从而在至少一个车辙实际值与 配设的车辙给定值有规定的偏差时，改变预定的轨迹，致使车辆的车轮基本上在相应车道的 车辙内行驶。但该方法对于车辙参数的依赖性较强，适用性差。

发明内容

本发明的目的是为了使驾驶机器人控制车辆沿着固定线路行驶，满足车辆道路试验轨迹 跟踪高精度的驾驶需求，提高车辆道路试验的安全，提出一种用于车辆驾驶机器人的轨迹跟 踪控制方法。

为了实现上述目的，本发明车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪方法采用如下步骤：

步骤1：以数据点的形式描述车辆的期望轨迹并存储在轨迹跟踪和速度控制器中，所述 的车辆的期望轨迹包括期望的位置坐标、道路切向角和期望车速，所述期望的位置坐标是位于 绝对坐标系中的坐标；

步骤2：通过环境感知模块和车速检测模块实时获取车辆当前的位置信息，包括绝对坐 标系下的车辆纵向、横向坐标，行驶方向和行驶速度，并将车辆当前的位置信息发送给轨迹 跟踪和速度控制器；

步骤3：在车辆当前位置，按照车辆当前的行驶方向进行仿人驾驶，向前方预瞄距离L， 并确定预瞄得到的位置坐标(X_p，Y_p)：