[发明专利]一种基于Pure Pursuit改良的智能车辆路径跟踪方法

权利要求书

1.一种基于Pure Pursuit改良的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.基本的Pure Pursuit转向控制量的计算以及弱化；

S2.对跟踪误差以及转向误差的比例控制器设计；

S3.对跟踪误差的积分控制器设计；

S4.对转向控制量进行低通滤波平滑。

2.根据权利要求1所述的一种基于Pure Pursuit改良的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于：所述的步骤S1中，

根据Ackerman转向原理，转向半径与转向角之间的几何关系可以表示为：

其中δ是前轮的转向角，L是轴距，R是转向半径；

转向半径R可以表示为：

其中，L_ad是前瞻距离(指汽车当前后轴位置与待跟踪路径之间的距离)；

综上，Pure Pursuit的转向角控制量可以表示为：

3.根据权利要求1所述的一种基于Pure Pursuit改良的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于：所述的步骤S2中，

对跟踪误差以及转向误差的比例控制器设计，并计算出相应控制量：

δ_p＝K_p*e_la

其中，K_p是可根据轮胎和路面或车辆其它因素之间的摩擦进行调节的比例控制参数；前向误差e_la是横向误差e和转向误差Δψ的组合：

e_la＝e+(a+L_ad)sin(Δψ)。

4.根据权利要求1所述的一种基于Pure Pursuit改良的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于：所述的步骤S3中，

对跟踪误差的积分控制器设计，并计算出相应控制量：

δ_i＝Ki*∑e

其中，e是横向误差，Ki是积分控制参数。

5.根据权利要求1所述的一种基于Pure Pursuit改良的智能车辆路径跟踪方法，其特征在于：所述的步骤S4中，

前三个步骤转向控制量进行综合，并进行低通滤波平滑作为最终输出；

低通滤波的操作比较简单，首先开一个数据类型为double的队列，的每次计算出一个转向控制量，放入滤波窗口，当窗口大小满了时，将最早计算的控制量出队，将最新的计算值插入队列；应用滤波窗口对转向角控制量进行平滑的公式如下：

其中，w_previous是过滤器窗口中的先前得到的转向角δ_previous的权重，w_current是当前转向角δ_current的权重，l是滤波窗口的长度，δ为滤波窗口中所有转向角的加权总和；LPF可以综合Pure Pursuit以及PI控制器的转向输出，平滑最终转向角并计算δ：

δ(t)＝Lowpass(K_pp·δ_pp+δ_p+δ_i)

其中，δ(t)是最终转向角输出；KPP是Pure Pursuit控制器的控制参数，需要根据实际情况进行调整，KPP、KP、KI的和等于1，以把三种控制量以及最终的输出映射在同一个区间。