[发明专利]一种考虑扰动的无人驾驶框架车轨迹跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑扰动的无人驾驶框架车轨迹跟踪控制方法。其特征在于，该方法包括期望跟踪轨迹预处理、预瞄点搜索、轨迹跟踪误差计算和考虑扰动的跟踪误差修正；期望跟踪轨迹预处理用于获取跟踪点系与确定跟踪点信息；预瞄点搜索通过求解预瞄距离，并搜索预瞄距离内跟踪点，进而得到期望预瞄点；轨迹跟踪误差计算通过获取当前的坐标以及期望预瞄点，计算得到当前的车速偏差与横向偏差；考虑扰动的跟踪误差修正通过获取车速偏差与横向偏差，求解出当前的踏板开度与转向角控制量，进而控制框架车实现轨迹跟踪控制。

技术领域

本发明涉及无人驾驶汽车轨迹跟踪控制技术领域，特别涉及一种考虑扰动的无人驾驶框架车轨迹跟踪控制方法。

背景技术

在港口运输领域，由于货物运送量较大，往往需要耗费大量人力操作框架车进行货物运输，导致运送成本居高不下。与此同时，港口的货物运输工况具有往返路程固定、避障要求较低等特点，近些年随着无人驾驶技术的发展，采用基于磁钉定位的无人驾驶框架车进行港口货物自动化运输已成为了当下发展方向。

目前，在进行无人驾驶汽车的控制研究时，通常假设车辆的定位准确，控制过程中不考虑定位误差与外界扰动的影响。然而，由于外界天气的干扰以及磁钉老化等原因，在实际的使用中部分工况下车辆定位会发生失准现象；此外，从增大单次货物运输量的角度考虑，目前港口运输使用的无人驾驶框架车大部分为多轴驱动构型，轴距较长，进而导致整车易受到外界干扰。因此，无论是定位误差干扰或是环境的干扰，均给无人驾驶框架车的轨迹跟踪控制效果带来影响。

发明内容

为了解决无人驾驶框架车在有定位与环境干扰下的轨迹跟踪控制，本发明提供一种考虑扰动的无人驾驶框架车轨迹跟踪控制方法。

该方法具体包括以下步骤：

步骤1、期望跟踪轨迹预处理，包括期望轨迹离散化与跟踪信息设计；

所述步骤1中期望轨迹离散化具体通过将期望跟踪轨迹离散化，得到离散的跟踪点系；

所述步骤1中跟踪信息设计通过确定跟踪点系下每一个跟踪点p的轨迹坐标、期望车速和跟踪顺序，进而确定每一个跟踪点p的跟踪信息(Xp,Yp,ve_des,seq)，其中Xp为跟踪点在大地坐标系OXY下的横坐标、Yp为跟踪点在大地坐标系OXY下的纵坐标、ve_des为跟踪点的期望跟踪车速、seq为跟踪点通过顺序；

步骤2、预瞄点搜索，包括预瞄距离计算与预瞄点搜寻，进而得到当前无人驾驶框架车的期望跟踪点；

所述步骤2中预瞄距离计算具体步骤包括：

步骤2A-1、通过传感器获取当前车速ve；

步骤2A-2、根据预瞄距离S与车速ve的关系式计算预瞄距离S：

所述步骤2中预瞄点搜寻具体步骤包括：

步骤2B-1、通过磁钉定位得到当前车辆在大地坐标系下的坐标位置(Xv,Yv)；

步骤2B-2、以车辆当前位置为中心，获取步骤2A-2中计算的得到的预瞄距离S，搜寻预瞄距离S内的所有跟踪点；

步骤2B-3、将步骤2B-2中搜寻到的所有跟踪点中通过顺序seq最靠后的跟踪点作为当前预瞄点；

步骤3、轨迹跟踪误差计算，包括横向误差计算与车速误差计算，根据步骤2中搜索到的预瞄点，计算横向偏差dx与车速偏差dv；

所述步骤3中横向偏差dx计算包括以下步骤：

步骤3A-1、进行相对坐标变化，以当前车辆在大地坐标系下的横坐标Xv、纵坐标Yv为相对坐标原点o，当前车辆在大地坐标系下的航向方向θ为相对y坐标轴，建立二维右手相对坐标系oxy；