一种自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法.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CN110414082A(43)申请公布日2019.11.05(21)申请号201910614190.9(22)申请日2019.07.09(71)申请人武汉乐庭软件技术有限公司地址430000湖北省武汉市东湖新技术开发区凤凰园三路一号2栋1层A区(72)发明人王有为蔡幼波苏晓聪(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238代理人邹桂敏(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法(57)摘要本发明公开了一种自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，通过搭建仿真道路环境代替真实道路，通过模拟车辆模型代替实际车辆，通过清晰直观的simulink建模代替繁琐的编写和调试软件。使得决策和控制算法在开发早期进行可行性验证成为可能，并能够更加快速的定位系统漏洞，提高了自动驾驶软件开发的效率，同时减小了实车验证算法时的交通安全问题和经济成本。CN110414082ACN110414082A权利要求书1/1页1.一种自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，其特征在于，包含如下步骤：在prescan仿真软件中搭建各种不同的驾驶道路场景；在carsim仿真软件中根据实际被控车辆的参数来搭建相同性能的仿真车辆，并为仿真车辆配置驱动系统来控制仿真车辆的运行，驱动系统所需的输入参数为：方向盘角度以及油门或刹车踏板位置，输出参数为：车辆位置、车辆速度、车辆航向角及车辆横摆角速度；在simulink软件中搭建综合处理仿真模型，加载prescan仿真软件中搭建的驾驶道路场景，同时加载carsim仿真软件的搭建的仿真车辆；所述综合处理仿真模型包括决策系统和控制系统；决策系统根据carsim仿真软件提供的当前的车辆位置、prescan仿真软件提供的仿真车辆所处的驾驶道路场景进行路径规划，计算出下一时刻的期望位置以及期望航向角；决策系统中预设有目标速度；控制系统根据决策系统计算出的下一时刻的期望位置以及期望航向角、预设的目标速度，以及carsim仿真软件提供的车辆位置与车辆速度，计算出油门或刹车位置，以及方向盘角度，然后将计算结果发给carsim仿真软件中的驱动系统来控制仿真车辆运行；仿真车辆输出的车辆位置、车辆速度、车辆航向角及车辆横摆角速度又作为下一时刻决策系统和控制系统的输入，从而形成一个闭环，控制车辆沿着目标路径行使。2.根据权利要求1所述的自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，其特征在于，还包括在simulink中添加自定义的GUI界面和示波器模块，实时显示仿真车辆的位置和速度。3.根据权利要求1所述的自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，其特征在于，在仿真车辆行使的过程中，记录下车辆的相关数据，以在仿真结束后，通过carsim仿真软件的动画显示功能，360度观察车辆仿真过程中的完整运动状态，更加直观的验证决策和控制系统是否符合要求。4.根据权利要求1所述的自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，其特征在于，油门或刹车位置是通过下述方法计算得到的：(1)通过车辆纵向PID算法计算仿真车辆的目标加速度，PID控制公式为：其中，k表示时刻，e(k)为目标速度与carsim仿真软件提供的车辆速度的偏差，u(k)为目标加速度，Kp、Ki、Kd分别为比例系、积分系数、微分系数；(2)通过目标加速度u(k)和carsim仿真软件提供的车辆速度进行二维查表得到对应的油门或刹车开度；(3)对求得的油门或刹车开度进行低通滤波，使得控制效果更加平滑。5.根据权利要求1所述的自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，其特征在于，方向盘角度是通过横向车辆动力学模型以及LQR算法计算出来的。6.根据权利要求1所述的自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法，其特征在于，目标速度为大小不变的常量。2CN110414082A说明书1/4页一种自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法技术领域[0001]本发明涉及自动驾驶领域的软件建模仿真领域，更具体地说，涉及一种自动驾驶决策与控制联合仿真模型的构建方法。背景技术[0002]自动驾驶核心功能主要包括感知、决策、控制部分。通过软件建模仿真的方式搭建道路模型、车辆模型和算法模型，可以在开发早期对比验证各种算法的优劣性。决策和控制联合仿真的目的是解决自动驾驶算法开发中的效率问题，通过车辆模型替换实车，可以更加安全和高效的验证决策和控制系统的稳定性。并且，通过模型直接生成代码和报告，将代码下载到各种快速原型设备上去测试验证，能够减少软件工程师编写代码的时间。[0003]传统开发嵌入式软件的方式是直接通过ECU来控制各种外设，验证软件是否满足功能