[发明专利]一种自动驾驶多节拖车及其位姿确定方法

说明书

本发明提供了一种自动驾驶多节拖车及其位姿确定方法，属于多节拖车自动驾驶技术领域。位姿确定方法包括：利用牵引车上的车端传感器获取牵引车的航向角，获取牵引车中心轴上任一点的坐标；利用道路上的路端传感器获取自动驾驶多节拖车在转弯过程中每节拖车车身上的标记物位置坐标；结合所述牵引车的航向角、牵引车中心轴上任一点的坐标以及该点在牵引车中心轴上的位置、每节拖车车身上的标记物位置坐标、每节拖车车身上的标记物到该拖车前轴中心点的距离和到该拖车后轴中心点的距离、以及牵引车和各节拖车的尺寸信息，计算得到每节拖车的位姿信息。本发明只需在各节拖车车身上安装标记物就能实现多节拖车的位姿确定，成本低且适用于多节拖车。

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶多节拖车及其位姿确定方法，属于多节拖车自动驾驶技术领域。

背景技术

区别于普通自动驾驶车辆，自动驾驶多节拖车本身的系统模型复杂，如何在动态变化的环境中，规划和控制多节拖车的运动，是一个巨大的挑战。而为了实现更好的运动规划和控制，需要确定每节拖车的实时位姿。由于牵引车头以及各节拖车之间属于半刚性连接，始终做直线行驶时，每节拖车的实时位姿容易确定，即各节拖车成一条直线；但是在转弯过程中，各节拖车的运动轨迹均不相同，此时需要有一种方法来确定各节拖车的位姿。

目前的拖车位姿确定方法有以下几种：

(1)通过在牵引车上安装激光雷达，利用激光雷达直接扫描拖车标记物，基于扫描得到的拖车标记物信息得到拖车的位姿信息，或者通过在牵引车上安装特定的图像传感器，利用图像传感器获取拖车的图像信息，基于获取的拖车图像信息得到拖车的位姿信息。这两种方式将激光雷达或图像传感器安装在牵引车上，很容易获取第一节拖车的标记物信息或图像信息确定第一节拖车的位姿，但是在存在多节拖车的情况下，由于多节拖车间前后遮挡严重，后节拖车会被前节拖车遮挡，难以获取后节拖车的标记物信息或图像信息，进而难以确定后节拖车的位姿。因此，这两种方式只适用于只有单节拖车时的位姿确定，不适用于有多节拖车时的位姿确定。

(2)通过在牵引车和拖车上分别安装差分GPS(Global Positioning System，全球定位系统)设备，基于获取的牵引车和拖车的GPS差分数据计算牵引车和拖车的位姿信息。但是，这种方式存在两个弊端：1)每节拖车均需配置高精度差分GPS设备，成本较高；2)拖车车体不便于安装电气设备，例如机场和仓库的拖车车体，出于可靠性和拓展性的设计，拖车车体只有机械连接没有电气连接，增加差分GPS设备会破坏拖车车体结构并降低拖车的可靠性和拓展性。

综上所述，现有的拖车位姿确定方法，要么只适用于单节拖车时的位姿确定，不适用于有多节拖车时的位姿确定；要么需要每节拖车均需配置高精度差分GPS设备才能获取多节拖车的位姿，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动驾驶多节拖车及其位姿确定方法，适用于多节拖车的位姿确定，且成本较低。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自动驾驶多节拖车的位姿确定方法，所述自动驾驶多节拖车包括牵引车和至少一节拖车，该方法包括以下步骤：

(1)利用牵引车上的车端传感器获取牵引车的航向角，获取牵引车中心轴上任一点的坐标；

(2)利用道路上的路端传感器获取自动驾驶多节拖车在转弯过程中每节拖车车身上的标记物位置坐标；

(3)结合所述牵引车的航向角、牵引车中心轴上任一点的坐标以及该点在牵引车中心轴上的位置、每节拖车车身上的标记物位置坐标、每节拖车车身上的标记物到该拖车前轴中心点的距离和到该拖车后轴中心点的距离、以及牵引车和各节拖车的尺寸信息，计算得到每节拖车的位姿信息；

所述拖车的位姿信息包括拖车的航向角、拖车的前轴中心点坐标和/或后轴中心点坐标；所述牵引车和各节拖车的尺寸信息包括：牵引车的拖钩长度、每节拖车的拖杆长度、除最后一节拖车之外的其余每节拖车的拖钩长度。