[发明专利]一种基于目标距离的铰接式扫地车速度规划方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于目标距离的铰接式扫地车速度规划方法，包括：扫地车运动规划模块将规划出的全局参考轨迹实时发给控制执行系统；对包含m个轨迹点参考轨迹进行重新插值成每两个点之间距离相等的n个轨迹点；确定加减速度距离，计算加减速度，得到基于目标距离的T形速度规划，对得到的梯形速度曲线进行一次数字卷积,用卷积函数对速度曲线进行平滑处理，得到S形加减速速度曲线。本发明还公开了一种基于目标距离的铰接式扫地车速度规划系统。本发明降低了扫地车因为铰接式转向延迟而走S形，超调以及惯性冲击的问题的概率；实时调整加速度，使得扫地车能够跟踪期望速度，能够很好的处理速度平滑的问题。

技术领域

本发明涉及智能车技术领域，尤其是一种基于目标距离的铰接式扫地车速度规划方法及系统。

背景技术

无人驾驶车辆的速度规划主要是根据期望路径的长度和前方障碍物的距离以及车身的各类约束生成一条能够和期望路径匹配的期望速度，其目的是在起步和停车时能够平滑进行，保证和障碍物在安全距离。传统梯形速度规划主要考虑速度和时间的线性关系，梯形速度规划普适性、实时性较好，但是在处理动态障碍物的时候，速度平滑的问题突出。

扫地车工作速度较低，加减速距离较短，扫地车的液压式转向机构易受环境影响，如温度、车身电量等，转向机构会出现转向不灵敏的现象，导致扫地车在作业时出现横向偏差过大，走S型的情况，即超调现象。同时，无人驾驶扫地车后车厢装有大量垃圾与车载电池，前车装有大量的水，扫地车在启停过程中，如不考虑加速度，则会导致扫地车带有很大惯性，对扫地车造成一定的损伤，因此在无人驾驶启停过程中必须对其速度进行规划，以减轻启停过程中对扫地车造成的损伤。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够使扫地车在启停以及遇到动态障碍物过程中根据实际车速和距离进行加减速，防止扫地车出现超调和惯性冲击现象的基于目标距离的铰接式扫地车速度规划方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于目标距离的铰接式扫地车速度规划方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)扫地车运动规划模块将规划出的全局参考轨迹实时发给控制执行系统，控制执行系统对规划出的轨迹进行跟踪，同时对纵向的速度进行控制，实时发送的每一段轨迹包含m个轨迹点；

(2)对包含m个轨迹点的参考轨迹进行重新插值成每两个点之间距离相等的n个轨迹点，且距离均为d，n个轨迹点中的每个轨迹点包含的状态有位置、速度、航向信息，针对每一段轨迹的n个轨迹点进行速度规划；

(3)扫地车的最高车速由作业速度和稳态转向限制速度实时共同决定，初始速度为v₀,期望速度为v_exp，末速度为v_t，加速距离为S₁，匀速距离为S₂，减速距离为S₃；

(4)在初始加速阶段，根据当前位置状态获取初始车速v₀，局部目标点的期望速度v_exp，目标点的状态(x_exp,y_exp,θ_exp,v_exp)以及通过目标点的选取所决定的加速距离S₁，扫地车在无人驾驶的过程中不断靠近目标点，距离目标点的加速距离S₁是不断变小，扫地车需要在加速距离S₁内加速到作业速度，即从当前轨迹点加速到期望速度，当前位置到目标点之间每个点都规划出一个速度；在目标点的状态(x_exp,y_exp,θ_exp,v_exp)中，前两个参数代表位置，第三个参数代表航向；

(5)在匀速阶段，运动规划生成的轨迹中所有点的速度都将赋值期望速度，若稳态转向限制速度大于轨迹点期望速度，则轨迹点期望速度为最终期望速度，否则，轨迹点稳态转向限制速度为最终期望速度；