[发明专利]基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统及其控制方法

权利要求书

1.基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统，其特征在于，所述系统由以下单元组成：包括环境感知单元、决策控制单元、通讯单元和底层控制单元，

所述环境感知单元：用于感知车辆行驶状态信息以及周边环境状态信息；

所述决策控制单元：用于接收相关指令并进行分析处理，进而操控车辆执行相关指令；

所述底层控制单元：用于控制车辆的转向轮偏角，控制车辆的前轮偏角，实现车辆对目标前路的跟踪，车辆的制动和加速；

所述通讯单元：用于实现上述各单元的通讯。

2.根据权利要求1所述的基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统，其特征在于，所述环境感知单元由雷达、摄像头和组合导航模块组成；

所述决策控制单元为中心决策控制工控机，所述底层控制单元由执行机构及其控制器组成，所述通讯单元由通讯设备组成。

3.根据权利要求2所述的基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统，其特征在于，所述环境感知单元：环境感知单元对于车辆位置和姿态的信息获取依靠 GPS、惯性导航模块和里程计表；障碍物信息的获取和车辆可行驶区域的信息获取依靠激光雷达和摄像头模块。

4.根据权利要求1所述的基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统，其特征在于，

所述环境感知单元各模块与决策控制单元之间的数据通信采用 UDP 协议的网络通信。

5.基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统的控制方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

1）首先环境感知单元：用于感知车辆行驶状态信息以及周边环境状态信息，并将上述信息通过通讯单元发送至决策控制单元和底层控制单元；

2）相关单元接收到上述相关信息后进行以下操作：

路径跟踪模块根据目标路径和当前车辆位置的关系计算得到当前车辆的目标前轮偏角；然后通过串口将目标前轮偏角传递给转向控制器，转向控制器根据前轮偏角实际值和前轮偏角值目标值的偏差输出转矩值，通过控制器控制转向电机做出相应的转向动作，实现实际的车辆前轮偏角对目标前轮偏角的跟踪；

速度规划模块根据待行驶的目标路径曲率信息和最高速度规划出在时间上连续的车辆规划速度，然后纵向控制器根据当前车辆的实际速度和规划的速度做出速度控制策略，分别控制油门电机和制动电机，实现对被控制车辆的制动和加速，实现车辆对目标车速的跟踪，车辆实际速度对目标速度的跟随。

6.根据权利要求4或5所述的基于路径跟踪的无人驾驶小型扫路车控制系统的控制方法，其特征在于，使用机器学习算法加载在硬件模块上对路径跟踪和速度决策算法进行设计。