CN108873906A - 碾压工程车无人驾驶控制方法和装置及可读存储介质 - Google Patents

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CN108873906A CN201810751432.4A CN201810751432A CN108873906A CN 108873906 A CN108873906 A CN 108873906A CN 201810751432 A CN201810751432 A CN 201810751432A CN 108873906 A CN108873906 A CN 108873906A
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Abstract

本发明提供了一种碾压工程车无人驾驶控制方法和装置及可读存储介质，通过在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息；以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，以实现精确控制碾压工程车辆的自动驾驶。

Description

碾压工程车无人驾驶控制方法和装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种碾压工程车无人驾驶控制方法和装置及可读存储介质。
背景技术
碾压工程车是一种广泛应用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目进行填方压实作业的工程机械，可以碾压沙性、半粘性及粘性土壤、路基稳定土及沥青混凝土路面层。碾压工程车以机械本身的重力作用使被碾压层产生永久变形，从而使被碾压层达到密实的状态，获得良好的承载能力。
现有的碾压工程车辆自动驾驶控制精度不足，例如，当需要对一段工作面进行反复碾压时常出现车辆偏离预设路线的情况。
因此亟待一种能够精准控制碾压工程车无人驾驶的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种碾压工程车无人驾驶控制方法和装置及可读存储介质，能够实现在无人驾驶过程中精准控制碾压工程车辆。
本发明的一个方面提供一种碾压工程车无人驾驶控制方法，包括：获取预先规划的碾压路线的信息；在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶。
在本发明的一个实施例中，在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，包括：在第一行驶状态，以第一基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第一碾压路线自动行驶；在第二行驶状态，以第二基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第二碾压路线自动行驶，其中碾压工程车包括碾压部分和行走部分，第一基准点和第二基准点分别位于碾压部分和行走部分，第一行驶状态包括前进状态，第二行驶状态包括后退状态。
在本发明的一个实施例中，第一基准点的坐标由设置在第一基准点的GPS接收器获得，以第一基准点的坐标为基础，通过几何计算获取第二基准点的坐标。
在本发明的一个实施例中，第一基准点包括碾压工程车上碾压部分的中心点，第二基准点包括行走部分的中心点，所述方法还包括：根据第一基准点和第二基准点的坐标计算行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差，其中行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差是由如下公式得到的：
其中，碾压工程车的GPS接收器位于碾压工程车的中心位置；碾压部分和行走部分通过铰链连接；l1——GPS接收器到铰链处的距离；l2——铰链到第二基准点的距离；dx——GPS接收器与行驶目标点的经度距离；dy——GPS接收器与行驶目标点的纬度距离；α—碾压部分的朝向；β——铰链张开角度的补角；λ——行驶目标点的航向；ω——行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差。
在本发明的一个实施例中，在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息，包括：获取碾压路线上的多个期望位置点中每一个期望位置点的坐标，以及设置碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的速度；根据相邻的两个期望位置点的连线，获取碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的行驶方向。
在本发明的一个实施例中，相邻的两个期望位置点之间的间隔为0.1米。
在本发明的一个实施例中，述控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，包括：以碾压工程车当前的行驶方向上的一点作为预瞄搜索点；以距离预瞄搜索点最近的期望位置点作为预瞄点；根据碾压工程车在预瞄点的行驶速度和方向，以及预瞄点的位置坐标，控制碾压工程车的行驶。
在本发明的一个实施例中，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，包括：通过增量式比例-微分-积分PID的控制方法，控制碾压工程车的行驶速度和行驶方向。
本发明的另一个方面提供一种碾压工程车无人驾驶控制装置，包括：获取模块，用于获取预先规划的碾压路线的信息；控制模块，用于在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶。
在本发明的一个实施例中，控制模块用于：在第一行驶状态，以第一基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第一碾压路线自动行驶；在第二行驶状态，以第二基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第二碾压路线自动行驶，其中碾压工程车包括碾压部分和行走部分，第一基准点和第二基准点分别位于碾压部分和行走部分，第一行驶状态包括前进状态，第二行驶状态包括后退状态。
在本发明的一个实施例中，第一基准点的坐标由设置在第一基准点的GPS接收器获得，控制模块还用于：以第一基准点的坐标为基础，通过几何计算获取第二基准点的坐标。
在本发明的一个实施例中，第一基准点包括碾压工程车上碾压部分的中心点，第二基准点包括行走部分的中心点，控制模块还用于：根据第一基准点和第二基准点的坐标计算行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差，其中行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差是由如下公式得到的：
其中，碾压工程车的GPS接收器位于碾压工程车的中心位置；碾压部分和行走部分通过铰链连接；l1——GPS接收器到铰链处的距离；l2——铰链到第二基准点的距离；dx——GPS接收器与行驶目标点的经度距离；dy——GPS接收器与行驶目标点的纬度距离；α—碾压部分的朝向；β——铰链张开角度的补角；λ——行驶目标点的航向；ω——行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差。
在本发明的一个实施例中，获取模块还用于：获取碾压路线上的多个期望位置点中每一个期望位置点的坐标，以及设置碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的速度；根据相邻的两个期望位置点的连线，获取碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的行驶方向。
在本发明的一个实施例中，相邻的两个期望位置点之间的间隔为0.1米。
在本发明的一个实施例中，控制模块还用于：以碾压工程车当前的行驶方向上的一点作为预瞄搜索点；以距离预瞄搜索点最近的期望位置点作为预瞄点；根据碾压工程车在预瞄点的行驶速度和方向，以及预瞄点的位置坐标，控制碾压工程车的行驶。
在本发明的一个实施例中，控制模块用于：通过增量式比例-微分-积分PID的控制方法，控制碾压工程车的行驶速度和行驶方向。
本发明的又一个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，其中，可执行指令被处理器执行时实现如上所述的方法。
本发明的又一个方面提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器中并可在处理器中运行的可执行指令，其中，处理器执行可执行指令时实现如上所述的方法。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，实现在无人驾驶过程中精准控制碾压工程车辆。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一示例性实施例示出的一种碾压工程车无人驾驶控制方法的流程图。
图2是根据本发明一示例性实施例示出的一种行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差的计算过程示意图。
图3是根据本发明一示例性实施例示出的一种碾压工程车无人驾驶控制方法的流程图。
图4是根据本发明一示例性实施例示出的一种碾压工程车无人驾驶控制装置的框图。
图5是根据本发明一示例性实施例示出的用于控制无人碾压工程车的计算机设备的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。根据本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是根据本发明一示例性实施例示出的一种碾压工程车无人驾驶控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
110：获取预先规划的碾压路线的信息。
预设信息通常设定在电子地图软件——例如地理信息系统(GeographicInformation System，GIS)中，GIS是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。本发明实施例中，GIS存储有施工地点的地图，并且通过GIS能够在该地图上对碾压工程车的行驶路线进行规划，同时，GIS还能接收碾压工程车的行驶状态数据，将其与规划路线相比较，进而控制碾压工程车的行驶过程。应当理解的是，本发明实施例所提供的技术方案并不限于在GIS中进行预先规划，也可使用绘图软件或其他工具对预设信息进行设置或处理。
本发明实施例中，GIS通过规划路线的坐标获取规划路线上某一点的行驶方向，其中，规划路线上某一点的行驶方向是经过该点的切线与正北方向的夹角。本发明另一实施例中，规划路线上某一点的行驶方向是经过该点的切线与正东方向的夹角。本发明实施例对于行驶方向的定义方式不做限定。
本发明的另一个实施例中，预设信息还包括碾压工程车辆在预设路线上的预设行驶速度。通过设置预设行驶速度，能够控制碾压工程车辆以一定的速度行驶，进而满足工作面的碾压需求。
由于电子地图中能够输入多种地理信息，使得本发明实施例能够适用于多种工作环境。
本发明的另一个实施例中，预先规划的碾压路线包括：根据碾压车辆的宽度设置碾压路线的宽度。由于碾压工程车的工作目的是在一定宽度上的路线上进行碾压作业，根据车辆的宽度对碾压路线进行设置能够使得本发明实施例适应不同的应用场景。例如，本发明实施例中，需要对一条宽6米的道路进行碾压施工，碾压工程车宽度为3米，则根据碾压工程车的宽度，将碾压路线设置为两条宽度为3米的并行路线。通过上述方法，使得对碾压工程车的自动驾驶控制更加精准。
120：在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶。
由于碾压工程车在地图上具有较大的投影面积，以车体的哪一个点作为车辆的位置坐标，对于碾压工作的精准程度有较大影响。并且，碾压工程车辆与普通乘用车辆有较大区别，碾压工程车辆分为压实部分和行走部分，两部分以铰链相互连接，对自动驾驶的控制精度产生一定影响。本发明实施例中，选取车体上两个不同的点分别作为第一基准点和第二基准点，将其坐标值分别对应车辆在第一行驶状态和第二行驶状态时的坐标值，从而对实现对碾压工程车的精准控制，进而实现提升碾压工作的精准程度。
本发明另一个实施例中，以碾压车辆上两个以上的不同点分别作为不同的基准点，以实现对碾压工程车更精准的控制。
本发明实施例根据不同的使用需求，分别使用第一基准点或第二基准点的坐标作为碾压工程车辆的实时坐标，对车辆进行无人驾驶控制。
本发明实施例中，碾压工程车的当前信息通过全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)获取。本发明另一实施例中，碾压工程车的当前信息通过北斗定位系统获取。本发明另一个实施例中，碾压工程车的当前信息通过多个地面雷达站获取。应当理解的是，本发明实施例对于定位系统的类型不做限定。
本发明另一个实施例中，图1的方法还包括获取碾压工程车的当前速度。通过获取当前速度，并与相对应的预设速度对比，从而实现对碾压工程车辆的行驶进行更加精确的控制。
另外，定位系统通过无线电信号对工程车辆进行定位，减少了天气或昼夜等不利因素的影响，使得本发明实施例能够适应于多种应用场景。
碾压工程车的行驶状态可以根据车辆的行驶速度、档位、行驶方向或是否处在工作状态等指标进行区分。例如，本发明实施例中，第一行驶状态为碾压工程车的前进档位状态，第二行驶状态为碾压工程车的倒车档位状态。
本发明另一个实施例中，第一行驶状态为碾压工程车的倒车档位状态，第二行驶状态为碾压工程车的前进档位状态。在本发明的另一个实施例中，第一行驶状态为碾压工程车行驶速度低于5公里/小时的状态，第二行驶状态为碾压工程车行驶速度高于或等于5公里/小时的状态。应当理解的是，在具体实施过程中，可以根据现场情况自行设置碾压工程车的第一行驶状态，本发明实施例对此不做具体限定。
本发明的另一个实施例中，碾压工程车具有两种以上的行驶状态，使得自动驾驶过程中对车辆的控制更加精准，进而适应不同的应用环境和需求。
本发明实施例通过：在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，实现了在无人驾驶过程中精准控制碾压工程车辆。
根据本发明的实施例，上述控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶包括：通过增量式PID的控制方法，控制碾压工程车的行驶速度和行驶方向。
比例积分微分(Proportion Integration Differentiation，PID)是一种自动化控制方法。自动驾驶过程中，由于角度控制和速度控制都是在之前的基础上根据当前的偏差增加或减少转向量或是速度量，因此并不需要对控制量的绝对值进行计算，仅需要对控制量的增量进行计算，故采用增量式PID的控制方法，使得自动驾驶过程中能够方便准确地控制车辆的行驶方向和速度。
在本发明的一个实施例中，以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，包括：在第一行驶状态，以第一基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第一碾压路线自动行驶；在第二行驶状态，以第二基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第二碾压路线自动行驶，其中碾压工程车包括碾压部分和行走部分，第一基准点和第二基准点分别位于碾压部分和行走部分，第一行驶状态包括前进状态和后退状态之一，第二行驶状态包括前进状态和后退状态中的另一个。
本发明实施例中，车辆的行驶状态通过车辆的档位进行区分，例如，本发明实施例中，将车辆处于前进档位时设置为第一行驶状态，将车辆处于倒车档位时设置为第二行驶状态。车辆的碾压部分包括车辆对工作面直接进行碾压的结构，例如，振动式压路机上振动轮及车架的结合体。行走部分包括：为碾压部分提供行进能力的结构，例如，压路机上驾驶室与发动机的结合体。第一基准点与第二基准点可以根据实际的使用需求进行设定，例如本发明实施例中，第一基准点位于行驶部分的驾驶室中心部，第二基准点位于一侧车架的中心点，应当理解的是，本发明实施例对基准点的具体位置此不做限定。
本发明实施例在车辆处于前进档位时，使用第一基准点的坐标作为车辆的实时坐标，对车辆进行无人驾驶控制。当车辆处于倒车档位时，使用第二基准点的坐标作为车辆的实时坐标，对车辆进行无人驾驶控制。应当理解的是，本发明实施例中，也可设置倒车档位为第一行驶状态，设置前进档位为第二行驶状态。
本发明实施例通过上述方案，根据碾压工程车辆处于前进或倒车状态的不同，选取第一或第二基准点作为车辆的实时坐标，控制车辆的无人驾驶过程，从而实现对工作面的精准碾压。
在本发明的一个实施例中，第一基准点的坐标由设置在第一基准点的GPS接收器获得，以第一基准点的坐标为基础，通过几何计算获取第二基准点的坐标。
本发明实施例中，碾压工程车的当前信息通过全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)获取，并将获取的信息发送给GIS。GPS系统可以获取接受装置在地球上的位置信息，此信息经过处理或直接使用，能够与GIS中预先规划的碾压路线结合，控制车辆的无人驾驶过程。
几何计算是指通过第一、第二基准点之间的几何关系，计算第二基准点的坐标值。例如，本发明实施例中，通过第一、第二基准点之间预设的距离和角度，以第一基准点的坐标为基础，计算第二基准点的坐标。再如，本发明另一个实施例中，第一基准点与第二基准点之间通过可转动的铰链相连接，在铰链处设有角度信息采集器，能够采集铰链的实时角度。根据预设的第一、二基准点与铰链结合处的距离，以及铰链的实时角度，和第一基准点的坐标值，计算第二基准点的坐标值。应当理解的是，本发明实施例对于计算的具体方式不做限定。
本发明实施例中，具体的几何计算过程由GIS完成。在本发明的另一个实施例中，具体几何计算过程由独立的计算设备完成，本发明实施例对此不作限定。
通过上述步骤，使得碾压工程车只需装备一个卫星定位系统的信号接收机，就能使用多个不同的坐标值作为自身的位置坐标。
在本发明的一个实施例中，第一基准点包括碾压工程车上碾压部分的中心点，第二基准点包括行走部分的中心点，根据第一基准点的坐标和碾压部分的朝向与碾压部分的朝向之间的偏差计算第二基准点的坐标，其中碾压部分的朝向与碾压部分的朝向的偏差是由如下公式得到的：
其中，碾压工程车的GPS接收器位于碾压工程车的中心位置；碾压部分和行走部分通过铰链连接；l1——GPS接收器到铰链处的距离；l2——铰链到第二基准点的距离；dx——GPS接收器与行驶目标点的经度距离；dy——GPS接收器与行驶目标点的纬度距离；α—碾压部分的朝向；β——铰链张开角度的补角；λ——行驶目标点的航向；ω——行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差。
图2是根据本发明一示例性实施例示出的一种行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差的计算过程示意图，如图2所示，包括：
第一基准点210，第二基准点220，铰链230，行驶目标点240，碾压路线上的点250和260。
本发明实施例中，GPS接收器所在的位置即为第一基准点的位置。行驶目标点在行驶路线上，行驶目标点的航向包括：行驶路线过该点的切线与正北方向之间的角度。若行驶路线为直线，则行驶目标点的航向包括：行驶路线与正北方向之间的角度。例如，本发明实施例中，行驶路线为一条直线，行驶目标点位于行驶路线上，则行驶目标点的航向即为角λ。行走部分朝向包括：第二基准点与铰接点所在的直线与正北方向之间的角度。
自动驾驶过程中，行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差由如下公式计算：
式中：
l1——GPS接收器到铰链处的距离；
l2——铰链到第二基准点的距离；
dx——GPS接收器与行驶目标点间的经度距离；
dy——GPS接收器与行驶目标点间的纬度距离；
α—碾压部分的朝向；
β——铰链张开角度的补角；
λ——行驶目标点的航向；
ω——行驶目标点与行走部分的朝向之间的偏差。
碾压部分的朝向包括：第一基准点与铰接点形成的直线，与正北方向之间的角度。
铰链张开角度的补角包括：第一基准点与铰接点形成的直线，与第二基准点与铰接点形成的直线之间的夹角的补角。
通过上述公式，能够对行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差进行计算，使得无人驾驶过程中，能够控制车辆朝行驶目标点行驶。
本发明的一个实施例中，在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息，包括：获取碾压路线上的多个期望位置点中每一个期望位置点的坐标，以及设置碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的速度；根据相邻的两个期望位置点的连线，获取碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的行驶方向。
期望位置点位于碾压路线上，每个期望位置点上还可以对碾压工程车辆的行驶速度进行设定，也可以根据预设信息中碾压工程车在碾压路线上的速度大小而自动生成，本发明实施例对此不作限定。
期望位置点上的行驶方向可以设置为该点与相邻点连线的走向，即按照该方向从一个期望位置点直线行驶，能够到达与其相邻的另外一个期望位置点。
本发明实施例中，通过设置期望位置点，将碾压路线进行打断分割，从而减少自动驾驶过程中的计算量。
根据本发明的实施例，上述相邻的2个期望位置点之间的间隔设置为0.1米时，能够使得碾压工程车既具备足够的行驶精度，又降低了自动驾驶过程中设备的运算量。
在本发明的一个实施例中，述控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，包括：以碾压工程车当前的行驶方向上的一点作为预瞄搜索点；以距离预瞄搜索点最近的期望位置点作为预瞄点；根据碾压工程车在预瞄点的行驶速度和方向，以及预瞄点的位置坐标，控制碾压工程车的行驶。
预瞄是一种基于人驾驶行为的模拟驾驶控制理论，在实际驾驶过程中，由于车辆的控制命令传输与执行器执行运动都存在作用时间，故在实际驾驶过程中需要设置一个预瞄距离提前进行控制。
本发明实施例中，根据GPS获取碾压工程车当前的行驶方向，再根据碾压作业的环境和车辆速度，设置预瞄搜索点的位置，例如，可以按照表1中列出的预瞄距离，在当前行驶方向上设置预瞄搜索点。
表1不同工况下预瞄距离取值表
预瞄搜索点设置完成后，结合车辆当前的坐标值，能够得到该点的坐标值。通过与期望位置点的坐标值进行对比，进一步得到与预瞄搜索点最接近的期望位置点，并且将该期望位置点作为预瞄点，获取该期望位置点——即预瞄点上设置的行驶速度和行驶方向，从而调整车辆以达到此行驶速度和行驶方向。
通过上述步骤，使得车辆能提前进行速度和方向的调整，进而提高自动驾驶过程中的控制精度。
图3是根据本发明一示例性实施例示出的一种碾压工程车无人驾驶控制方法的流程图。如图3所示，该方法包括：
310：设定预设信息。
预设信息基本设置方法是在地图上进行绘制，通过GIS软件(如ArcInfo或Geomedia)打开将要实施碾压作业的工作面的地图，在地图上用线条绘制出碾压路线，绘制时选择的线条宽度应与要应用的无人驾驶碾压工程车的压实部分宽度按地图比例尺缩放后的宽度相同。绘制完毕后，将轨迹按0.1m的密度进行打断分割，将连续的轨迹变为一系列独立的期望位置点，通过软件获取这些坐标点的绝对位置坐标后，依据碾压的需求在坐标项后添加速度项，并将每个轨迹点依次与下一轨迹点相连，得到每个轨迹点上的行驶方向。
320：车辆当前信息采集。
设定车辆的前进档位行驶状态为第一行驶状态，压实部分中心点为第一基准点。通过安装在车辆前部压实部分中心点的GPS获取车辆当前的位置坐标、行驶方向及速度，并以该点作为当前控制基准点。其中位置坐标信息包含点的经度数值、纬度数值与高程数值，行驶方向为车辆当前速度方向与正北方向的夹角，速度为车辆当前沿行驶方向直线运动的瞬时速度。
330：设定前进预瞄点。
预瞄是一种基于人驾驶行为的模拟驾驶控制理论，在实际驾驶过程中，由于驾驶操作者的反应、车辆的控制命令传输与执行器执行运动都存在作用时间，故在实际驾驶过程中需要设置一个预瞄距离提前进行控制。设预瞄距离为s，则将沿车辆行驶方向距离s远的点作为搜索预瞄点的中心，搜索碾压路线上距离该中心最近的期望位置点作为预瞄点。预瞄距离s可设置为随车辆运动的浮动值，也可设置为固定值，由于碾压工程车辆作业面通常为开阔地面，行驶速度通常能保持在5-10km/h区间，可将预瞄距离设置为固定值。为避免距离期望轨迹过远导致的搜索计算量过大、搜索时间过长的问题，结合工程实际的实验结果，设置预瞄距离上限。
340：计算角度与速度偏差。
从预设信息中提取预瞄点的行驶速度和行驶方向，并将上述二者分别与GPS测量得到的对应数值作差，计算出车辆当前位置和预瞄点的角度、速度与偏差。角度偏差以顺时针方向为正，逆时针方向为负；速度偏差以超出为正，不足为负。
350：根据偏差进行车辆控制。
由于角度控制和速度控制都是在之前的基础上根据当前的偏差增加或减少转向量或是速度量，因此并不需要对控制量的绝对值进行计算，仅需要对控制量的增量进行计算，故采用增量式PID的控制方法。
360：转换方向并变换控制基准点。
车辆沿期望轨迹进行碾压作业到达轨迹终点后，将车辆设置为倒退档位的第二行驶状态。选定位于车辆后部行驶部分中心点的第二基准点作为当前控制基准点，通过几何变换将车辆前部GPS安装点测量到的数据换算到该控制基准点。根据第一基准点的坐标，结合第一基准点到铰接出的距离，能够计算出铰接点的坐标。车辆铰接处安装有角度传感器。第一基准点与铰接点构成一条直线，第二基准点与铰接点构成另一条直线，角度传感器能够测量上述两条直线之间的角度，根据此角度，结合铰接处与第二基准点之间的距离，能够计算出第二基准点的坐标。
获取第二基准点坐标之后，通过如下公式获取行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差：
式中：
l1——GPS定位点到铰接处的距离，GPS位于第一基准点，即车辆压实部分的中心点上；
l3——铰接处到第二基准点的距离，第二基准点为车辆行驶部分的中心点；
dx——第一基准点与行驶目标点的经度距离；
dy——第一基准点与行驶目标点的纬度距离；
α—碾压工程车碾压部分朝向(由GPS测量)；
β——铰链张开角度的补角；
λ——行驶目标点的航向；
ω——行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差
通过在碾压工程车前后两部分间安装角传感器，可以车辆前部的朝向偏差转换为车辆后部的朝向偏差，以此实现一个GPS同时在前进和后退中作为感知设备，并控制车辆向行驶目标点行驶的目的。
370：设定后退预瞄点。
通过几何变换与GPS数据得到车辆后部当前控制基准点的位置坐标、行驶方向及速度后，以该基准点行驶方向方向距离s远的点为搜索中心点，最靠近该搜索中心点的期望轨迹点即为后退预瞄点。除车辆运动方向相反以外，其具体操作方法和取值同步骤330。为简洁起见，在此不再赘述
380：计算偏差控制车辆后退。
将当前控制基准点与后退预瞄点的角度与速度偏差输入角度和速度控制模块，控制器根据偏差量输出转向机构和行驶机构的动作值。车辆执行机构根据动作值进行动作，控制碾压工程车沿轨迹进行后退碾压作业。除车辆运动方向相反以外，其具体操作方法和取值同步骤340、步骤350，为简洁起见，在此不再赘述。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
图4是根据本发明一示例性实施例示出的一种碾压工程车无人驾驶控制装置的框图。如图4所示，该装置包括：获取模块410和控制模块420。
获取模块410，用于在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息。
控制模块420，用于以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息；以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，实现在无人驾驶过程中精准控制碾压工程车辆。
在本发明的一个实施例中，控制模块还用于：在第一行驶状态，以第一基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第一碾压路线自动行驶；在第二行驶状态，以第二基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照第二碾压路线自动行驶，其中碾压工程车包括碾压部分和行走部分，第一基准点和第二基准点分别位于碾压部分和行走部分，第一行驶状态包括前进状态和后退状态之一，第二行驶状态包括前进状态和后退状态中的另一个。
在本发明的一个实施例中，第一基准点的坐标由设置在第一基准点的GPS接收器获得，控制模块还用于：以第一基准点的坐标为基础，通过几何计算获取第二基准点的坐标。
在本发明的一个实施例中，第一基准点包括碾压工程车上碾压部分的中心点，第二基准点包括行走部分的中心点，控制模块还用于：根据第一基准点的坐标和碾压部分的朝向与碾压部分的朝向之间的偏差计算第二基准点的坐标，其中碾压部分的朝向与碾压部分的朝向的偏差是由如下公式得到的：
其中，碾压工程车的GPS接收器位于碾压工程车的中心位置；碾压部分和行走部分通过铰链连接；l1——GPS接收器到铰链处的距离；l2——铰链到第二基准点的距离；dx——GPS接收器与行驶目标点的经度距离；dy——GPS接收器与行驶目标点的纬度距离；α—碾压部分的朝向；β——铰链张开角度的补角；λ——行驶目标点的航向；ω——行驶目标点与行走部分朝向之间的偏差。
在本发明的一个实施例中，获取模块用于：获取碾压路线上的多个期望位置点中每一个期望位置点的坐标，以及设置碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的速度；根据相邻的2个期望位置点的连线，获取碾压工程车在多个期望位置点中每一个期望位置点的行驶方向。
在本发明的一个实施例中，相邻的2个期望位置点之间的间隔为0.1米。
在本发明的一个实施例中，控制模块用于：以距离预瞄搜索点最近的期望位置点作为预瞄点；根据碾压工程车在预瞄点的行驶速度和方向，以及预瞄点的位置坐标，控制碾压工程车的行驶。
在本发明的一个实施例中，控制碾压工程车以第一行驶状态按照预设信息行驶包括：通过增量式PID的控制方法，控制碾压工程车的行驶速度和行驶方向。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
图5是根据本发明一示例性实施例示出的用于控制无人碾压工程车的计算机设备500的框图。
参照图5，装置500包括处理组件510，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器520所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件510的执行的指令，例如应用程序。存储器520中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件510被配置为执行指令，以执行上述碾压工程车无人驾驶控制方法方法。
装置500还可以包括一个电源组件被配置为执行装置500的电源管理，一个有线或无线网络接口被配置为将装置500连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口。装置500可以操作基于存储在存储器520的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由上述装置500的处理器执行时，使得上述装置500能够执行一种碾压工程车无人驾驶控制方法，包括：在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息；以不同基准点的坐标作为碾压工程车的当前位置的坐标，控制碾压工程车按照碾压路线自动行驶，以实现精确控制碾压工程车辆的自动驾驶。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (17)

1.一种碾压工程车无人驾驶控制方法，其特征在于，包括：
获取预先规划的碾压路线的信息；
在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照所述碾压路线自动行驶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照所述碾压路线自动行驶，包括：
在第一行驶状态，以第一基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照第一碾压路线自动行驶；
在第二行驶状态，以第二基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照第二碾压路线自动行驶，其中所述碾压工程车包括碾压部分和行走部分，所述第一基准点和所述第二基准点分别位于所述碾压部分和所述行走部分，所述第一行驶状态包括前进状态，所述第二行驶状态包括后退状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一基准点的坐标由设置在所述第一基准点的GPS接收器获得，所述方法还包括：
以所述第一基准点的坐标为基础，通过几何计算获取所述第二基准点的坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一基准点包括所述碾压工程车上碾压部分的中心点，所述第二基准点包括所述行走部分的中心点，
所述方法还包括：
根据所述第一基准点和第二基准点的坐标计算行驶目标点与所述行走部分朝向之间的偏差，其中所述行驶目标点与所述行走部分朝向之间的偏差是由如下公式得到的：
其中，所述碾压工程车的GPS接收器位于所述碾压工程车的中心位置；所述碾压部分和所述行走部分通过铰链连接；l1——所述GPS接收器到所述铰链处的距离；l2——所述铰链到所述第二基准点的距离；dx——所述GPS接收器与所述行驶目标点间的经度距离；dy——所述GPS接收器与所述行驶目标点间的纬度距离；α—所述碾压部分的朝向；β——所述铰链张开角度的补角；λ——所述行驶目标点的航向；ω——所述行驶目标点与所述行走部分朝向之间的偏差。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在碾压工程车的不同行驶状态，获取预先规划的碾压路线的信息，包括：
获取所述碾压路线上的多个期望位置点中每一个期望位置点的坐标，以及设置所述碾压工程车在所述多个期望位置点中每一个期望位置点的速度；
根据相邻的两个所述期望位置点的连线，获取所述碾压工程车在所述多个期望位置点中每一个期望位置点的行驶方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，相邻的两个所述期望位置点之间的间隔为0.1米。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述碾压工程车按照所述碾压路线自动行驶，包括：
以所述碾压工程车当前的行驶方向上的一点作为预瞄搜索点；
以距离所述预瞄搜索点最近的期望位置点作为预瞄点；
根据所述碾压工程车在所述预瞄点的行驶速度和方向，以及所述预瞄点的位置坐标，控制所述碾压工程车的行驶。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述碾压工程车按照所述碾压路线自动行驶，包括：
通过增量式比例-微分-积分PID的控制方法，控制所述碾压工程车的行驶速度和行驶方向。
9.一种碾压工程车无人驾驶控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预先规划的碾压路线的信息；
控制模块，用于在碾压工程车的不同行驶状态，以不同基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照所述碾压路线自动行驶。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于：
在第一行驶状态，以第一基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照第一碾压路线自动行驶；
在第二行驶状态，以第二基准点的坐标作为所述碾压工程车的当前位置的坐标，控制所述碾压工程车按照第二碾压路线自动行驶，其中所述碾压工程车包括碾压部分和行走部分，所述第一基准点和所述第二基准点分别位于所述碾压部分和所述行走部分，所述第一行驶状态包括前进状态，所述第二行驶状态包括后退状态。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一基准点的坐标由设置在所述第一基准点的GPS接收器获得，所述控制模块还用于：
以所述第一基准点的坐标为基础，通过几何计算获取所述第二基准点的坐标。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一基准点包括所述碾压工程车上碾压部分的中心点，所述第二基准点包括所述行走部分的中心点，
所述控制模块还用于：
根据所述第一基准点和第二基准点的坐标计算行驶目标点与所述行走部分朝向之间的偏差，其中所述行驶目标点与所述行走部分朝向之间的偏差是由如下公式得到的：
其中，所述碾压工程车的GPS接收器位于所述碾压工程车的中心位置；所述碾压部分和所述行走部分通过铰链连接；l1——所述GPS接收器到所述铰链处的距离；l2——所述铰链到所述第二基准点的距离；dx——所述GPS接收器与行驶目标点的经度距离；dy——所述GPS接收器与所述行驶目标点的纬度距离；α—所述碾压部分的朝向；β——所述铰链张开角度的补角；λ——行驶目标点的航向；ω——所述行驶目标点与所述行走部分朝向之间的偏差。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
获取所述碾压路线上的多个期望位置点中每一个期望位置点的坐标，以及设置所述碾压工程车在所述多个期望位置点中每一个期望位置点的速度；
根据相邻的两个所述期望位置点的连线，获取所述碾压工程车在所述多个期望位置点中每一个期望位置点的行驶方向。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，相邻的两个所述期望位置点之间的间隔为0.1米。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于：
以所述碾压工程车当前的行驶方向上的一点作为预瞄搜索点；
以距离所述预瞄搜索点最近的期望位置点作为预瞄点；
根据所述碾压工程车在所述预瞄点的行驶速度和方向，以及所述预瞄点的位置坐标，控制所述碾压工程车的行驶。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制控制模块用于：
通过增量式比例-微分-积分PID的控制方法，控制所述碾压工程车的行驶速度和行驶方向。
17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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