[发明专利]一种一体式自动驾驶车辆控制系统

说明书

一种一体式自动驾驶车辆控制系统，包括：参考点选取模块、误差计算模块、误差消除模块、执行模块，分别与自动驾驶控制器电连接，所述执行模块还与车辆EPS电连接，其中，所述参考点选取模块用于依据当前的车速和行驶方向在规划参考线上选取一个点作为自动驾驶控制的参考点。本发明用同一种控制方法满足了自动驾驶车辆在不同工况下的需要，且本发明结构简单，占用极少控制器算力，计算实时性高，控制效果较好，用于泊车时能够准确地泊入预期停车点，用于高速行车时也有较好的鲁棒性，不易因环境扰动使得车辆出现异常的抖动。

技术领域

本发明属于无人驾驶技术领域，特别涉及一种一体式自动驾驶车辆控制系统。

背景技术

自动泊车功能是自动驾驶系统的一个重要组成部分，与自动驾驶的循迹行驶功能类似，自动泊车功能也由泊车规划模块和泊车控制模块组成，其中泊车规划模块提供一条由车辆当前位置到车位停车点的平滑的泊车轨迹线，泊车控制模块负责控制车辆的挡位、方向盘转角、制动/油门踏板开度，使车辆按照规划轨迹线平稳地泊入车位。

自动驾驶车辆的控制方法与车辆的运行场景强相关，自动驾驶车辆循迹行驶时车速较高，任何微小的抖动都会被放大，因此行车的控制方法更注重与控制的稳定性与鲁棒性，不需要过多关注车辆当前位置误差；自动驾驶车辆泊车入库时，车辆动力学模型由前轮转向变为后轮转向，且车速较低，为了保证车辆能够准确地泊入车位，泊车的控制方法更关注车辆当前的位置误差和航向误差。现有技术方案基于上述考虑，往往采用两套或以上控制方法，分别用于车辆行车和泊车的入库、出库控制。

发明内容

本发明涉及一种一体式自动驾驶车辆控制系统，能够同时应用于自动驾驶车辆的循迹行驶和泊车的入库、出库，且在这些工况中都能够保证自动驾驶控制的精度和稳定性。

一种一体式自动驾驶车辆控制系统，包括自动驾驶控制器，所述自动驾驶控制器与车辆EPS电连接，

所述自动驾驶控制器包括参考点选取模块、误差计算模块、误差消除模块、执行模块，所述参考点选取模块用于依据当前的车速和行驶方向在规划参考线上选取一个点作为自动驾驶控制的参考点，所述误差计算模块用于基于参考点选取模块给出的参考点坐标和车辆自身位置坐标计算出自车与参考点间的横向位置误差和航向角误差，所述误差消除模块用于将误差计算模块得出的误差值通过变结构变参数的PID控制方法得到期望的方向盘转角控制量，所述执行模块用于将期望的方向盘转角控制量依据通信协议封装成报文下发给车辆的EPS，由EPS执行该控制量，最终使车辆按照预期轨迹行驶。

作为优选，所述参考点选取模块首先依据当前车速和行驶方向计算出一个平行于车辆行驶方向的预瞄距离，该距离可用下式进行表征：d₀为车速为0时的预瞄距离，k为预瞄距离随车速的增益系数，当车速为负，即请求泊车时，预瞄点选取在车辆后方。

作为优选，所述自动驾驶控制器还包括PID控制器模块，PID控制器模块具有一套变参数、变结构的PID控制算法。

作为优选，所述参考点选取模块遍历参考轨迹上的所有点，找到参考轨迹上距离预瞄点最近的一个点和该点的下一个点，连接这两个点得到参考航向角，从预瞄点向这两点的连线作垂线，垂足到预瞄点的距离为横向距离误差，若这两点连线平行于车辆航向，则直接输出误差为0。

作为优选，所述误差计算模块将横向距离误差和航向角误差综合计算得到一个误差值，由于航向角的量纲为弧度，位置的量纲为米，因此误差计算模块通过atan函数将位置误差值统一到角度量纲下，计算方法可用下式进行表征：error为综合后的误差，k为位置误差权重，1-k为航向角误差权重。

error＝k*atan*err_pos+(1-k)err_θ