一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110001637A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910283871.1(22)申请日2019.04.10(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人金立生司法孙栋先闫福刚石健华强郭柏苍朱菲婷夏海鹏王禹涵郑义高铭陈梅(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人张岩(51)Int.Cl.B60W30/10(2006.01)G01S19/42(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法(57)摘要本发明涉及一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置及控制方法，控制装置由GPS数据采集模块、车辆速度采集模块、数据预处理模块、计算模块和线控执行系统组成。控制方法，包括实时采集和获取车辆的GPS位置和姿态信息，采集跟踪轨迹路径上点的GPS坐标；将轨迹信息进行预处理，使用高斯滤波的方法将跟踪轨迹平滑化；确定跟踪路径参考点的预瞄窗口，预瞄间隔，预瞄点，计算当前车辆坐标点与选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差，依据位置偏差和航向角偏差，计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角，各前轮转角按照等权重进行加和输出，达到路径跟踪的目的。CN110001637ACN110001637A权利要求书1/2页1.一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，其特征在于：由GPS数据采集模块(1)、车辆速度采集模块(2)、数据预处理模块(3)、计算模块(4)和线控执行系统(5)组成；所述GPS数据采集模块(1)和车辆速度采集模块(2)分别经数据预处理模块(3)、计算模块(4)与线控执行系统(5)相连；所述GPS数据采集模块(1)用于实时采集和获取车辆的位置和姿态信息，并采集需跟踪路径上的GPS坐标点；所述车辆速度采集模块(2)用于采集车速信息；所述数据预处理模块(3)用于将处理好的信息传递给计算模块(4)；所述计算模块(4)用于计算跟踪路径参考点的选择预瞄窗口；确定预瞄间隔，过滤选择若干预瞄点；计算当前车辆坐标点选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差；计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角；根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角的权重；所述计算模块(4)的输出与线控执行系统(5)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置，其特征在于：所述GPS数据采集模块(1)，车辆速度采集模块(2)采集数据与获取数据的周期均为0.002秒，计算模块(4)的信号输出周期为0.005秒。3.根据权利要求1所述的一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A、GPS数据采集模块(1)实时采集和获取车辆的位置和姿态信息，并采集需跟踪路径上的GPS坐标点，车辆速度采集模块(2)根据车辆CAN线采集车速信息；B、数据预处理模块(3)将步骤A采集的跟踪路径上的坐标点进行预处理，将预处理好的GPS坐标路径点作为路径跟踪的参考点；C、计算模块(4)根据步骤B确定跟踪路径参考点的选择预瞄窗口，即预瞄最远距离和预瞄最近距离；D、计算模块(4)根据步骤C确定的预瞄窗口，确定预瞄间隔，过滤选择若干预瞄点；E、计算模块(4)根据步骤D确定的预瞄点，计算当前车辆坐标点选定好的若干预瞄点的航向角偏差和位置偏差；F、计算模块(4)根据步骤E得到的预瞄坐标点和当前车辆坐标的位置偏差和航向角偏差，计算出每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角；G、计算模块(4)根据道路状况信息和车辆状态信息确定每一个预瞄坐标点相对应的前轮转角的权重，最后各前轮转角按照之前的权重进行加和输出。4.根据权利要求3所述的一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤B中对参考路径上的坐标点进行数据预处理，包含以下步骤：B1、将GPS数据采集模块(1)采集的GPS经纬度坐标信息转化为直角坐标，转化时忽略海拔高度上的因素，假定数据采集处理单元采集的GPS坐标点在同一水平高度上，选择参考路径上的第一个点为直角坐标原点，得到直角坐标系下的跟踪路径轨迹坐标；B2、将转化得到的跟踪路径上的点用高斯滤波的方法滤掉路径上的毛刺点。5.根据权利要求3所述的一种基于多点跟踪的无人驾驶汽车路径跟踪控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤C中跟踪路径参考点的选择的预瞄窗口确定，包括以下步骤：C1、预瞄窗口的上界距离的确定按下式计算：2CN110001637A权利要求书2/2页其中，k1为预瞄窗口上界的车速系数，vca