[发明专利]一种多轴转向车辆跟踪中央车道线转向控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种多轴转向车辆跟踪中央车道线转向控制方法及系统，方法包括：S1.获取车辆的视觉航向偏差和航向预估量；S2.根据所述视觉航向偏差和航向预估量通过增量PID算法计算车辆的期望前轮转向角，控制车辆前轮转向。系统包括：车道线视觉识别模块、数据采集单元、决策控制单元和执行单元。本发明具有保证车辆在自动驾驶过程中有效跟踪中央车道线，实现车辆对中央车道线的自动跟随与自动保持，提高行车安全，降低驾驶员的工作强度的优点。

技术领域

本发明涉及多轴转向车辆控制领域，尤其涉及一种多轴转向车辆跟踪中央车道线转向控制方法及系统。

背景技术

多轴转向胶轮列车是一种新型城市公共客运车辆，其特点表现为胶轮无轨、与传统汽车共享路权、不再沿固定轨道行驶。它既拥有公交车行驶灵活、建设和维护成本低的优点，又具备运输力大的优势，并且克服了地铁、轻轨、有轨电车等基础设施建设和车辆购置成本高，需要专门的电力系统和轨道配合设计的缺点。

多轴转向胶轮列车取消了钢轨，取而代之的是通过胶轮承载、汽车转向的方式跟随地面标识线行驶，地面标识线布置线路灵活，使车辆无需再沿着固定轨道行驶，且大大降低了基建成本，与有轨电车相比有较大的运营优势。然而，有轨电车不需要人为控制转向，多轴转向胶轮列车则需要驾驶员不断调整方向盘，以实时跟踪地面标识线(中央车道线，白色双虚线)，长期驾驶，必然引起驾驶员疲劳。因此，如何发明一种自动识别中央车道线的装置，实现多轴转向车辆的车道保持功能，从而减小驾驶员疲劳，是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可保证车辆在自动驾驶过程中有效跟踪中央车道线，实现车辆对中央车道线的自动跟随与自动保持，从而提高行车安全，降低驾驶员的工作强度的多轴转向车辆跟踪中央车道线转向控制方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种多轴转向车辆跟踪中央车道线转向控制方法，包括如下步骤：

S1.获取车辆的视觉航向偏差和航向预估量；

S2.根据所述视觉航向偏差和航向预估量通过增量PID算法计算车辆的期望前轮转向角，控制车辆前轮转向。

作为本发明的进一步改进，所述视觉航向偏差通过车辆的车道线识别视觉系统获取。

作为本发明的进一步改进，所述航向预估量通过计算车辆的预设时间周期内的纵向位移与车辆的转弯半径的比值而确定。

作为本发明的进一步改进，所述车辆的转弯半径通过获取车辆前后轴之间距离和前轮转向角，并根据所述车辆的转弯半径、车辆前后轴之间距离和前轮转向角之间的三角关系计算确定。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的增量PID算法如式(1)所示，

Δu＝u(k)-u(k-1)＝K_p[e(k)-e(k-1)]+K_ie(k)+K_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] (1)

式(1)中，Δu为车辆的前轮转向角的增量，u(k)为第k(k＝0,1,2…)个采样时刻的前轮转向角，e(k)为第k个采样时刻的等效航向偏差，Δψ为所述视觉航向偏差，为所述航向预估量。

一种多轴转向车辆跟踪中央车道线转向控制系统，包括车道线视觉识别模块、数据采集单元、决策控制单元和执行单元；所述车道线视觉识别模块用于识别车道线，并向所述决策控制单元提供视觉航向偏差信息；所述数据采集单元用于采集并向所述决策单元提供车辆的速度信息和车辆的前轮转向角信息；所述决策控制单元用于根据所述数据采集单元提供的速度信息和前轮转向角信息计算航向预估量，并根据所述航向预估量和所述视觉航向偏差计算车辆的期望前轮转向角，并将所述期望前轮转向角提供给执行单元；所述执行单元根据所述期望前轮转向角控制车辆转向。