[发明专利]一种基于虚拟连接的车辆横向跟随分层式控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟连接的车辆横向跟随分层式控制方法，涉及移动平台的智能控制技术领域，解决了在复杂多变的交通状况下车辆横向跟随控制方法不够准确的技术问题，其技术方案要点是采用两层控制，上层控制基于虚拟连接的车辆横向跟随模型，引入车联网以提高车辆对环境的感知能力，车辆基于周围环境与自身状态的感知信息，通过对虚拟连接的刚度与阻尼参数进行调整，获得满足车辆横向跟随稳定性要求的横向期望加速度；下层控制建立以前轮侧偏角、横摆角速度为状态变量的车辆二自由度横向模型，设计了基于前轮主动转向的解耦控制策略，实现了横向运动与纵向运动、横摆运动的解耦，能够实现不同车速条件下对横向期望加速度的跟踪。

技术领域

本申请涉及移动平台的智能控制技术领域，尤其涉及一种基于虚拟连接的车辆横向跟随分层式控制方法。

背景技术

通讯技术、计算机技术与人工智能的突破与进步，使得自动驾驶、智能网联等技术在汽车产业的应用成为可能。车辆跟随控制是自动驾驶需要实现的重要功能，通过实时调整当前车辆与前车的车间距，对于行驶安全性、行驶经济性与行驶性能的提升都有着积极作用。车辆的横向控制则保证在自动驾驶过程中车辆在横向沿着某一轨迹行驶。显然，车距控制的积极作用需要车辆横向控制的协调与优化才能够真正实现。目前关于车辆跟随的横向控制方法主要集中在车道保持上，难以应对变道、避障等操作情景；同时由于该方法依赖于车道线检测技术，难以应用于恶劣天气、车道标线不清晰等运行工况。此外，目前车辆的横向控制算法通常基于线性二自由度模型，该模型基于恒定车速条件，横向控制效果很大程度上取决于运行车速范围与模型不确定性，难以适应在实际场景下的复杂多变的交通状况以及紧急变道、避障等涉及纵横向动力学耦合的应用场景。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种基于虚拟连接的车辆横向跟随分层式控制方法，其技术目的是提供一种适用于高速公路工况，同时又满足不同车速条件的车辆横向跟随控制方法。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于虚拟连接的车辆横向跟随分层式控制方法，该分层式控制方法通过分层式控制架构实现，该分层式架构包括状态感知模块、车间通信模块和分层控制模块，所述分层控制模块包括上层控制器和下层控制器，该方法包括：

S1：上层控制器基于虚拟连接构建车辆横向跟随模型；

S2：根据所述车辆横向跟随模型得到当前车辆的期望横向加速度；

S3：下层控制器构建车辆二自由度模型，根据当前车辆的期望横向加速度和所述车辆二自由度模型对解耦控制策略进行设计；

S4：通过所述解耦控制策略实现在不同车速条件下对横向期望加速度的跟踪，从而实现对车辆横向跟随分层式控制。

本申请的有益效果在于：(1)采用两层控制架构，上层控制基于感知信息求得期望控制参数，下层控制根据期望控制参数控制车辆行驶，增强系统对不同运行工况的鲁棒性；(2)上层控制基于虚拟连接的车辆横向跟随模型，引入车联网以提高车辆对环境的感知能力，车辆基于周围环境与自身状态的感知信息，通过对虚拟连接的刚度与阻尼参数进行调整，获得满足车辆横向跟随稳定性要求的横向期望加速度；(3)下层控制建立以前轮侧偏角、横摆角速度为状态变量的车辆二自由度横向模型，基于该车辆模型设计解耦控制策略，实现了横向运动与纵向运动、横摆运动的解耦，能够实现不同车速条件下对横向期望加速度的跟踪。

附图说明

图1为本申请各模块的工作流程图；

图2为基于虚拟连接的车辆横向跟随模型示意图；

图3为车辆横向跟随分层控制的上层控制流程图；

图4为车辆横向跟随分层控制的下层控制流程图。

具体实施方式