[发明专利]基于航向预估的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法

说明书

本发明公开一种基于航向预估的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法，包括如下步骤：(10)车辆当前时刻状态量获取：获取车辆当前时刻的状态量；(20)可行驶道路终点获取：获取车辆后方最近点和预期理想道路中前方可行驶道路的终点；(30)中间量计算：根据车辆当前状态量，计算中间量；(40)预瞄点位置判断：预先设置对应的直道起始点和弯道起始点，判断所述预瞄点是否处于直线路径，若否，则转至(60)步骤；(50)直线路径行驶：调整驾驶方向，使车辆朝着期望直线路径行驶；(60)弯道路径行驶：调整驾驶方向，使车辆朝着期望弯道路径行驶。本发明的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法，在纵向车速变化下控制精度高、稳定性好。

技术领域

本发明属于汽车无人驾驶技术领域，特别是一种能够在纵向车速变化下保持良好的控制精度与控制稳定性的基于航向预估的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法。

背景技术

作为当今汽车行业的热门，无人驾驶车辆已广泛应用于安保巡逻、物流配送等方面。在无人驾驶车辆的行驶过程中，需要对车辆执行加速、减速等操作，在此过程中由于纵向车速的变化，目前的无人驾驶汽车的路径跟踪方法很难保持原有的跟踪效果，总是会出现总是会出现较多偏差。车辆的航向变化趋势与纵向车速、前轮角度有关。

中国发明专利第CN201710481831.9号，2017年08月11号公开(下称对比文件1)，公开了一种无人驾驶汽车的路径跟踪方法，其采用厘米级高精度卫星差分定位，在路径中判定转向点，遇转向点则采用转向路径跟踪法行驶，否则采用直径路径跟踪法行驶。利用这种路径跟踪策略时，未考虑到车辆纵向车速变化带来的影响，当纵向车速变化时，控制效果变差，其对于纵向车速的适应性较差。

中国发明专利第CN108958245A号，2018年12月7日公开(下称对比文件2)，公开了一种基于时间序列的无人车路径跟踪算法，根据车速、位置、横摆角速度、道路形状改变时间序列步长。外部输入时间序列上的车辆路径方程，实时计算车辆行驶的期望位置、速度和角速度。利用这种路径跟踪策略时，其依赖于外部输入的车辆路径方程有较高的精确度，当路径拟合方程精确度低时，其跟踪效果差，容错性差。

中国发明专利第CN201811134109.9号，2019年02月15号公开(下称对比文件3)，公开了一种路径跟踪控制方法，基于pure persuit跟踪算法，加入对横向位置偏差的P控制，对航向偏差的I控制器，并将三者进行低通滤波处理，从而实现路径跟踪控制的方法。利用这种路径跟踪策略时，其对于航向偏差的计算并未考虑考纵向车速的影响，适用性低，对于控制器的参数选择有较高的要求，容错性差。

总之，现有技术存在的问题是：无人驾驶汽车路径跟踪方法在纵向车速变化下控制效果变差，且在驶入和驶出弯道时出现过度转向，控制精度低、控制稳定差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于航向预估的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法，能够在纵向车速变化下保持良好的控制精度与控制稳定性。

实现本发明目的的技术方案为：

一种基于航向预估的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法，包括如下步骤：

(10)车辆当前时刻状态量获取：获取车辆当前时刻的状态量，包括坐标、实际航向、纵向车速、前轮转角及前轮绝对转角；

(20)可行驶道路终点获取：根据车辆当前位置、实际航向，获取车辆后方最近点，根据纵向车速，获取预期理想道路中前方可行驶道路的终点，即预瞄点和预瞄点处对应的期望航向角；

(30)中间量计算：根据车辆当前位置、纵向车速、前轮转角，计算车辆横向位置偏差、附加航向、车辆预瞄点距离和航向预估量；

(40)预瞄点位置判断：通过在预定的理想道路上预先设置对应的直道起始点和弯道起始点，判断所述预瞄点是否处于直线路径，若否，则转至(60)步骤；