[发明专利]一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶的方法

权利要求书

1.一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶方法，其特征在于：该方法采用位置传感器测量智能车辆相对道路中心线的位置偏差，然后采用数字微分与滤波器估算该位置偏差的微分，在此基础上假想有一目标位于车道中心线并伴随智能车的运动而运动，采用比例导引法，计算该假想的视线角变化速率，再在此基础上进行修正，得到修正比例导引的视线角速率，最终采用上述比例导引的视线角速率与修正视线角速率形成自动驾驶规律，实现车辆沿车道线的自动驾驶；

包括以下步骤：

步骤一：测量智能车与道路中心线的位置偏差并估算位置偏差微分

首先采用前后两保险杠上安装的位置传感器测量智能车辆横向位置相对道路中心线的位置偏差，把该偏差记作：y_s；

在获得位置偏差测量值后，采用数字微分，求取位置测量误差的微分信号，即：采用位置信号的前后两次测量差，按照下式求取：

表示车辆位置误差测量值y_s数字微分信号；

△T为前后两次测量数据的时间间隔周期；

最后将上述数字微分信号通过低通滤波器，滤掉前面求导算法引入的高频噪声：

T_a为滤波时间常数，

S代表传递函数的微分算子，微分算子表示求取信号的导数，也叫信号的一阶导数，即信号的变化速率；

步骤二：构建假想目标，设置其运动信息和智能车辆的运动信息

假设在智能车辆期望行使的道路中心线上，有一假想目标位于车道线上，它的侧向位移为记为z_m，

侧向位移以垂直于当前道路中心线的方向为轴，与道路中心线的交点为原点，左为负，右为正，由于其位于车道线上，故记作z_m＝0；

而假想目标纵向位移记为x_m，以智能车当前位置与车道线垂直方向的交点为原点，其坐标记作x_m＝x_c+d，

其中x_c：车辆的位移，

d：表示假想目标位于智能车辆前方的距离，d＝v_dt+d₀，其中v_d表示假想目标的速度，d₀为假想目标与智能车辆最初的距离；

再设置智能车辆的位置，其侧线位移为记为z_c，采用步骤一中的测量真实值y_s，车辆的纵向位移记为x_c；

其中z_c＝y_s，此时以小车位于车道线右为正，左为负；

x_c按照如下公式设置，x_c＝v_ct，

其中t：表示时间，v_c：表示智能车辆的速度；

步骤三：求解虚拟视线角速率

按照假想目标与智能车的位置定义假想视线角q，该假想视线角是以小车位置为坐标原点o，平行于车道线当前切线方向为x轴，垂直于y轴为z轴建立动坐标系xoz，虚拟目标与车辆两点位置连线在所建坐标系中与x轴的夹角即为q；其中q的定义为在此无需计算q值；

而△x定义为假想目标与智能车辆两点距离在x轴的分量，即△x＝x_m-x_c，△z定义为假想目标与智能车辆两点在z轴的分量，即△z＝z_m-z_c；

虚拟视线角速率按照q的定义求导得：

其中其中采用步骤一中所求数字微分；

步骤四：求解基于修正比例导引的视线角导数计算方法

在上一步虚拟视线角的求取基础上，设计修正比例导引率，即设计

其中c₁、c₂为常数，v_a：作为引入的修正参数；

步骤五：构建基于修正比例导引的自动驾驶规律

在步骤三和步骤四的基础上，构建未考虑饱和因素的智能车辆自动驾驶规律为

δ_a为未考虑饱和因素的智能车辆的车轮转角指令信号；再考虑叠加抗饱和因子，其自动驾驶规律设计为

其中参数k₁、k₂、k₃、k₄与ε为常数；

δ为叠加抗饱和因子的智能车辆的车轮转角指令信号；

步骤六：参数调试并最终确定智能车辆自动驾驶规律

通过多次精选调试上述自动驾驶规律中的各项参数，最终确定智能车辆的自动驾驶规律与全部参数。