[实用新型]一种拖拉机无人驾驶运动控制仿真系统

说明书

本实用新型公开了一种拖拉机无人驾驶运动控制仿真系统，包括用户界面、路径规划模块、车辆状态发布模块、执行模块、路径跟踪模块和日志记录模块；所述用户界面与路径规划模块连接，所述路径跟踪模块分别与路径规划模块、执行模块和车辆状态发布模块连接，所述车辆状态发布模块分别与路径跟踪模块、用户界面、日志记录模块连接，所述执行模块分别与路径跟踪模块、日志记录模块连接，所述日志记录模块的一端与车辆状态发布模块连接，另一端与执行模块连接；本实用新型可高效、低成本的验证拖拉机无人驾驶运动控制的效果。

技术领域

本实用新型涉及一种仿真系统，具体涉及一种拖拉机无人驾驶运动控制仿真系统。

背景技术

目前，拖拉机的作业方式主要由人工进行操作，此种作业方式在大规模耕种的场景中缺点明显，如：作业强度大、人工成本高、作业精度难以保证，因此在拖拉机的耕作场景中引入无人驾驶技术已是迫在眉睫，但是当前针对无人驾驶拖拉机算法主要还是通过将无人系统安装到车载计算机上进行实车验证其有效性及最优性，该验证运动控制效果，除了需要将系统安装到车载计算机上之外，还需要将拖拉机从车库开到测试场地，设置好测试条件，反复停车修改参数，之后还需要将拖拉机开回车库，整个过程至少需要4小时，因此实车验证无人驾驶拖拉机运动控制算法的效率低、高成本且无法确定最优结果。

拖拉机无人驾驶不同于行驶在结构化道路上的车辆的无人驾驶，其作业环境需要行驶在非结构化道路上，而且是低速行驶，在低速的车辆路径跟踪方面，经常使用的有Purepursuit算法，而Pure pursuit算法只能保证车辆能够到达指定的位置并不能保证到达指定位置时车辆的航向与预设的一致，而拖拉机在耕作的过程中不仅要到达指定位置而且需要保证车辆的航向与耕种的方向一致，因此Pure pursuit算法在应用到拖拉机无人驾驶运动控制时就受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种拖拉机无人驾驶运动控制仿真系统及其仿真方法，以高效、低成本的验证拖拉机无人驾驶运动控制的效果。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种拖拉机无人驾驶运动控制仿真系统，包括用户界面、路径规划模块、车辆状态发布模块、执行模块、路径跟踪模块和日志记录模块；所述用户界面与路径规划模块连接，所述路径跟踪模块分别与路径规划模块、执行模块和车辆状态发布模块连接，所述车辆状态发布模块分别与路径跟踪模块、用户界面、日志记录模块连接，所述执行模块分别与路径跟踪模块、日志记录模块连接，所述日志记录模块的一端与车辆状态发布模块连接，另一端与执行模块连接。

所述日志记录模块的记录内容包括车辆的实时姿态、路径规划内容、运动控制输出命令如转向角、车速以及控制参数。

所述用户界面包括交互模块和显示模块，所述交互模块和路径规划模块连接，所述路径规划模块一端与交互模块连接，另一端与路径跟踪模块及显示模块连接，所述用户界面的显示模块与车辆状态发布模块连接。

所述显示模块包括模型文件、路径显示节点、车辆状态实时显示节点和作业环境显示节点，所述路径显示节点与路径规划模块连接，所述车辆状态实时显示节点一端与车辆状态发布模块连接，另一端与模型文件连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1）针对实车验证无人驾驶算法的低效、高成本、最优效果差的缺点，本实用新型通过开发一套无人驾驶运动控制仿真系统实现快速验证算法的有效性，避免实车状态带来的干扰，实现单参数情况的调整，最短时间实现参数调整的最优。

2）本实用新型将航向误差控制算法以及Pure pursuit融合从而实现在低速场景下能够应用到阿克曼结构的拖拉机无人驾驶系统中，扩展了Pure pursuit算法的适用性。

附图说明

图1是本实用新型拖拉机运动控制仿真系统的架构图；