[发明专利]一种智能驾驶自适应曲线预瞄方法

说明书

本发明属于转向自动驾驶操纵领域，具体涉及一种智能驾驶自适应曲线预瞄方法。包括以下步骤：根据离散化后的目标路径和作业平台的绝对坐标，利用提出的自适应曲线预瞄方法确定预瞄点在大地坐标系下的位置；通过坐标转换得到预瞄点相对于作业平台的横向偏移量；根据横向偏移量与方向盘转角之间的关系，表征出方向盘目标转角并作为转向操纵控制器的跟踪目标，同时作业平台输出运动状态信息并计算其绝对坐标。本发明的方法，能够适用于各种具有自动驾驶功能的作业平台，实现的转向操纵能够在速度和路径曲率发生变化时，通过改变预瞄点的位置达到自适应调整的目标。

技术领域

本发明属于转向自动驾驶操纵领域，具体涉及一种智能驾驶自适应曲线预瞄方法。

背景技术

预瞄式横向操纵策略作为智能驾驶中的一项核心和关键技术，依据不同的要求和目标，可以应用到各类作业平台上，包括但不仅限于对底盘进行改装的无人驾驶作业平台、驾驶机器人操纵的作业平台、具备自动驾驶功能的工程机械等。区别于非预瞄式横向操纵策略中最小化横向偏差或航向偏差的做法，预瞄式横向操纵策略以作业平台前方预瞄点处的位姿误差为输入，横向稳定性好且不存在转向过度的问题，但是以单点预瞄为主的传统预瞄方法在速度变化和大曲率转向情况下的精度会急剧下降，如何优化预瞄式横向操纵策略在上述工况下的表现是完善预瞄方法的关键所在。

专利CN107097785B根据车辆的运动信息以及参考路径曲率计算预瞄点处的横向误差和方向误差，并将上述误差按一定权重组成综合误差，通过最小化综合误差的方式从而达到提高跟踪精度和操纵稳定性的目的。在预瞄距离的设计环节中，通过加入预瞄距离补偿，从而达到预瞄距离自适应的目标，但是补偿方法属于一种滞后性的操纵，并没有从根源上对预瞄距离进行设计。

专利CN107264621B提出了一种预瞄距离计算方法，其值的计算以固定步长向前延伸，并乘以相应的权重，最后累加得到。在权重设计中，距离车辆越远，航向角累积变化越大，权重越小。该方法通过累积航向角来设置权重的方式，充分考虑了路径曲率变化的影响，具有较好的路径曲率自适应性，但是对于速度变化的适应能力却没有研究。

专利CN106882185A综合了道路信息和驾驶员视野特性来设计预瞄区域，根据离预瞄焦点的距离为预瞄焦点附近的区域设置不同权重。通过权重的设计，给出了融合预瞄路径上所有点信息的横向误差计算方式，然后再计算预瞄偏差量并作为方向盘目标转角的设计依据。该方法提高了弯曲道路情况下的跟踪精度，但是预瞄焦点与车辆质心之间的距离相对固定，没有考虑到速度的影响。

专利CN102358287A公开了一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法，该方法在单点预瞄方法的基础上，根据预设的速度阈值为预瞄距离设置了分段固定增益，有效地解决了以往单点预瞄方法在速度变化时适应性差的问题，但是在进行大曲率路径跟踪时会产生较大的横向误差。

专利CN104571112B公开了一种根据估计转弯曲率获取预瞄距离的方法，首先基于道路的曲率设定预瞄距离和两个预瞄点，然后计算最优转弯曲率和方向盘转角控制量，并输出到自动驾驶仪以完成车辆的横向控制。该方法充分考虑了道路曲率对跟踪精度的影响，通过估计道路曲率来动态调整预瞄距离，有效提高了跟踪的精度，但是没有涉及速度变化对预瞄效果的影响这一方面的研究。

综上所述，上述预瞄式横向操纵策略的发明专利，没有兼顾路径曲率和速度的自适应性需求，采用补偿的方式来修正预瞄距离存在一定的滞后性，引入权重来设计预瞄距离的方案以及增加预瞄点的方案会极大地增加预瞄的复杂程度。本专利通过改变预瞄距离的定义方式，同时为预瞄距离引入关于速度和预瞄时间的一阶校正项，从而使提出方法对于路径曲率和速度具有较好的自适应能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应曲线预瞄方法，通过引入自适应曲线预瞄方法，可以使得弯曲道路和速度变化情况下的跟踪效果得到明显优化。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种智能驾驶自适应曲线预瞄方法，包括如下步骤：