CN113311845B - 基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置 - Google Patents

基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113311845B
CN113311845B CN202110860320.4A CN202110860320A CN113311845B CN 113311845 B CN113311845 B CN 113311845B CN 202110860320 A CN202110860320 A CN 202110860320A CN 113311845 B CN113311845 B CN 113311845B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
path
curvature
error
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110860320.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113311845A (zh
Inventor
石淼
王文伟
杨国栋
王晓波
孙超
宋士佳
王博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Automotive Research Institute of Beijing University of Technology
Original Assignee
Shenzhen Automotive Research Institute of Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Automotive Research Institute of Beijing University of Technology filed Critical Shenzhen Automotive Research Institute of Beijing University of Technology
Priority to CN202110860320.4A priority Critical patent/CN113311845B/zh
Publication of CN113311845A publication Critical patent/CN113311845A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113311845B publication Critical patent/CN113311845B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0223—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle

Abstract

本发明涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法、装置及存储介质。本申请的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法包括：获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；根据位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；根据误差补偿值对车辆进行位置补偿。通过本申请的补偿方法，可以实时对车辆航向角度进行补偿，提高了控制精度。

Description

基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法、装置及存储介质。
背景技术
“汽车四化”（即电动化，智能化，网联化，共享化）是汽车行业的发展趋势。智能驾驶是汽车行业智能化的重点之一。控制系统是实现智能驾驶的关键系统之一，其控制精度决定最终智能驾驶实现的性能。
纯跟踪控制是控制系统中的一种传统且经典的横向控制算法，其基本思想是在每个控制周期，通过预瞄前方目标路径上的一个点，输出当前方向盘的转向角度，使车辆产生向目标点的运动。此方法适用于低速场景的智能驾驶，在定曲率路径的情况下，速度对控制精度的影响较小。而在曲率变化的路径上，变化的曲率和速度对控制精度的影响较大，曲率变化越大对控制精度的影响越大，速度越低其控制精度越高。目前现有技术还没有具体且优化的纯跟踪控制方法来控制汽车的运行。
发明内容
本发明提供一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法、装置，以实现对车辆的精确跟踪控制。
一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法，其包括：
获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；
根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；
确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；
根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；
根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿。
在一种实施例中，所述根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差包括：
根据下式计算位置误差l err ；
Figure 948711DEST_PATH_IMAGE001
其中，x es 、y es 表示规划路径上离车辆最近点的X轴和Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标。
在一种实施例中，所述根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值包括：
根据当前车辆位置的坐标和规划路径上离车辆最近点的坐标确定误差补偿符号，该误差补偿符号包括正和负；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 850808DEST_PATH_IMAGE002
，则
Figure 659364DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 739357DEST_PATH_IMAGE004
，则
Figure 127613DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，δb表示误差补偿值，k为定曲率补偿的补偿系数；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 149796DEST_PATH_IMAGE002
时，则
Figure 332515DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，当车辆处于变曲率路径时，
Figure 643411DEST_PATH_IMAGE004
时，则
Figure 366516DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，其中，δb表示误差补偿值，
Figure 682353DEST_PATH_IMAGE008
为当前车速，
Figure 301554DEST_PATH_IMAGE009
为当前航向角，
Figure 896483DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 360962DEST_PATH_IMAGE011
为变曲率补偿调节系数。
在一种实施例中，所述确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型包括：
根据下列公式计算规划路径上每个点的曲率，若在一段路径范围内，曲率都是一个定值，则该段路径范围为定曲率路径；若在一段路径范围内，曲率都是一个变化值，则该段路径范围为变曲率路径；
Figure 295420DEST_PATH_IMAGE012
其中，x、y表示规划路径上任意点的坐标。
在一种实施例中，所述根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿包括：
根据误差补偿值，依据下式计算车辆当前的转角角度，依据该转角角度控制车辆转向：
Figure 882259DEST_PATH_IMAGE013
其中，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure 666282DEST_PATH_IMAGE014
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 668874DEST_PATH_IMAGE015
为当前车速，
Figure 723417DEST_PATH_IMAGE016
为车辆纵向速度线性函数的系数，δb表示误差补偿值。
一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿装置，包括：
获取单元，用于获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；
位置误差计算单元，用于根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；
曲率类型确定单元，用于确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；
误差补偿值确定单元，用于根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；
位置补偿单元，用于根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿。
在一种实施例中，所述根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差包括：
根据下式计算位置误差l err ；
Figure 481158DEST_PATH_IMAGE001
其中，x es 、y es 表示规划路径上离车辆最近点的X轴和Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标。
在一种实施例中，所述根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值包括：
根据当前车辆位置的坐标和规划路径上离车辆最近点的坐标确定误差补偿符号，该误差补偿符号包括正和负；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 988362DEST_PATH_IMAGE002
，则
Figure 794644DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 969274DEST_PATH_IMAGE004
，则
Figure 133801DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，δb表示误差补偿值，k为定曲率补偿的补偿系数；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 393881DEST_PATH_IMAGE002
时，则
Figure 738275DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 767411DEST_PATH_IMAGE004
时，则
Figure 601375DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，δb表示误差补偿值，
Figure 348751DEST_PATH_IMAGE015
为当前车速，
Figure 995370DEST_PATH_IMAGE009
为当前航向角，
Figure 675750DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 149457DEST_PATH_IMAGE011
为变曲率补偿调节系数。
在一种实施例中，所述根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿包括：
根据误差补偿值，依据下式计算车辆当前的转角角度，依据该转角角度控制车辆转向：
Figure 852971DEST_PATH_IMAGE013
其中，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure 601484DEST_PATH_IMAGE014
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 605212DEST_PATH_IMAGE015
为当前车速，
Figure 485706DEST_PATH_IMAGE016
为车辆纵向速度线性函数的系数，δb表示误差补偿值。
一种计算机可读存储介质，所述介质中存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法。
依据上述实施例的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法，其包括：获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；根据位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；根据误差补偿值对车辆进行位置补偿。通过本申请的补偿方法，可以实时对车辆航向角度进行补偿，提高了控制精度。
附图说明
图1为本申请实施例的补偿方法流程图；
图2为本申请实施例的补偿方法步骤图；
图3为本申请实施例的转向角度计算示意图；
图4为本申请实施例的纯跟踪控制方法示意图；
图5为本申请实施例的补偿装置结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
在本发明实施例中的误差补偿方法其主要特点是结合纯跟踪控制算法的实际应用，针对速度变化以及规划路径曲率对控制精度的影响，把整个路径划分为定曲率路径和变曲率路径。纯跟踪控制在定曲率的路径中应用时，初始位姿与规划路径的初始点的位姿存在较大误差，且其速度对其控制影响较小，基于其位置误差进行误差补偿，满足不同定曲率路径的控制精度提升；纯跟踪控制在变曲率路径中应用时，基于曲率的变化以及速度对控制精度的影响进行误差补偿，以此实现整个控制精度的提升。
实施例一：
请参考图1，本实施例提供一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法, 根据已知的路径规划曲线，计算路径点的曲率，基于曲率的变化状态分为定曲率路径和变曲率路径，然后根据纯跟踪控制在实际应用的情况，分别对其进行误差补偿。定曲率误差补偿需要根据当前车辆位置和目标位置，计算位置误差，以此分析需要补偿值的符号，进而基于位置误差对其进行误差补偿；所述变曲率误差补偿，与定曲率误差补偿过程一致，先判定其位置误差，以此确定补偿值的符号，进而基于变化的曲率以及速度对控制的影响，进行误差补偿。本发明不仅适用于水平移动车辆，对于水平移动机器人同样适用，如图2，本实施例的方法具体包括：
步骤101：获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点。
步骤102：根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差。
步骤103：确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径。
步骤104：根据位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值。
步骤105：根据误差补偿值对车辆进行位置补偿。
其中，在步骤101中，通过车身自带的定位模块实时精确获取车辆当前的位置，将车辆当前的位置坐标统一到预先规划路径所在的坐标系下，这样根据预先规划路径上的各个点位的坐标，获取路径上与当前车辆坐标位置最近的路径点的坐标。
其中，步骤102中根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差包括：
根据下式计算位置误差l err ；
Figure 676516DEST_PATH_IMAGE013
其中，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure 431982DEST_PATH_IMAGE014
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 86954DEST_PATH_IMAGE015
为当前车速，
Figure 902464DEST_PATH_IMAGE016
为车辆纵向速度线性函数的系数，δb表示误差补偿值。
其中，在步骤103中确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型包括：
根据下列公式计算规划路径上每个点的曲率，若在一段路径范围内，曲率都是一个定值，则该段路径范围为定曲率路径；若在一段路径范围内，曲率都是一个变化值，则该段路径范围为变曲率路径；
Figure 580570DEST_PATH_IMAGE012
其中，x、y表示规划路径上任意点的坐标。
例如，在x∈(a 0 ,b 0 )范围内，曲率一直保持一个值不变，由此依次找出定曲率区域段(a 1 ,b 1 )，(a 2 ,b 2 )……；除去定曲率路径，其余的路段为变曲率路径。
其中，根据位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值包括：首先确定误差补偿的符号，本实施例误差补偿的符号包括正或负，需要说明的是，本实施例的正或负只是一定为了区分补偿的定义，并不是真正意义上的正或负。并且，在定曲率路径和变曲率路径时分别采用不同的补偿策略进行误差补偿。本实施例中，确定误差补偿值的符号（正或负）方法为：当
Figure 169420DEST_PATH_IMAGE002
时，车辆当前横向距离低于目标值，误差补偿的角度值为正；当
Figure 882162DEST_PATH_IMAGE004
时，车辆当前横向距离高于目标值，误差补偿的角度值为负。
例如本实施例中：根据当前车辆位置的坐标和规划路径上离车辆最近点的坐标确定误差补偿符号，该误差补偿符号包括正和负。
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 868572DEST_PATH_IMAGE002
，则
Figure 33974DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 131243DEST_PATH_IMAGE004
，则
Figure 495228DEST_PATH_IMAGE018
；
其中，δb表示误差补偿值，k为定曲率补偿的补偿系数；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 652540DEST_PATH_IMAGE002
时，则
Figure 806703DEST_PATH_IMAGE019
；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 442084DEST_PATH_IMAGE004
时，则
Figure 926155DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，δb表示误差补偿值，
Figure 254368DEST_PATH_IMAGE021
为当前车速，
Figure 128783DEST_PATH_IMAGE022
为当前航向角，
Figure 833434DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 670547DEST_PATH_IMAGE024
为变曲率补偿调节系数。
Figure 904082DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 531372DEST_PATH_IMAGE022
可以通过车身获取，
Figure 508556DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 967219DEST_PATH_IMAGE024
为变曲率补偿调节系数，本实施例中
Figure 637235DEST_PATH_IMAGE023
=1.1，
Figure 751821DEST_PATH_IMAGE024
=0.05，通常的0＜
Figure 34160DEST_PATH_IMAGE023
＜5，0＜
Figure 550592DEST_PATH_IMAGE024
＜1。k为定曲率补偿的补偿系数。
本实施例中根据误差补偿值对车辆进行位置补偿包括：根据当前车辆位置坐标，判定当前所在位置所处路径，如果处于定曲率路径，基于当前位置误差，通过定曲率的补偿公式，计算误差补偿值；如果处于变曲率路径，基于当前位置误差，速度，航向角以及曲率，通过变曲率的补偿公式，计算误差补偿值。
例如，根据误差补偿值，依据下式计算车辆当前的转角角度，依据该转角角度控制车辆转向：
Figure 391509DEST_PATH_IMAGE013
其中，如图3，车辆当前的位置为A点，B为车辆行驶中的另一个点，C点为预瞄点，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure 727813DEST_PATH_IMAGE014
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 312378DEST_PATH_IMAGE015
为当前车速，
Figure 683316DEST_PATH_IMAGE016
为车辆纵向速度线性函数的系数，
Figure 695135DEST_PATH_IMAGE016
为可调节的系数，本实施例中
Figure 518734DEST_PATH_IMAGE016
=0.1，δb表示误差补偿值。
本实施例中基于车辆的后轮中心（即后轮的两个轮子连线的中点），参考路径上前预瞄l d 距离匹配一个预瞄点，根据预瞄距离l d 、轴距L、车身和预瞄点之间的夹角
Figure 202263DEST_PATH_IMAGE014
计算前轮转向角度：
Figure 427708DEST_PATH_IMAGE025
在实际应用中考虑目标跟随点的位置是随弧度发生变化的，因此有纯跟踪控制每个周期循环输出的转向角度为：
Figure 610427DEST_PATH_IMAGE026
根据车辆当前反馈的位置及状态信息，计算补偿值δb，得到最终输出每个循环周期的车辆转向角度为：
Figure 186902DEST_PATH_IMAGE013
如图4，本实施例通过获取车辆的位置，结合当前距离最近的预设的路径的曲率，计算对应的误差补偿值，然后根据误差补偿值计算每个周期循环输出的转向角度，将计算出的车辆转向角度发送给车辆控制器，车辆控制器根据该转向角度控制车辆转向，以使得车辆想着预设路径前进，进而回到预设路径上。采用本实施例的方法能在给定目标路径的情况下，为基于纯跟踪控制的水平移动车辆提供更高精度的横向控制。
实施例二：
请参考图5本实施例提供一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿装置，其包括：获取单元201、位置误差计算单元202、曲率类型确定单元203、误差补偿值确定单元204、位置补偿单元205。
其中，获取单元201用于获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；
位置误差计算单元202用于根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；
曲率类型确定单元203用于确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；
误差补偿值确定单元204用于根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；
位置补偿单元205用于根据误差补偿值对车辆进行位置补偿。
其中，根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差包括：
根据下式计算位置误差l err ；
Figure 113270DEST_PATH_IMAGE001
其中，x es 、y es 表示规划路径上离车辆最近点的X轴和Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标。
其中，根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值包括：
根据当前车辆位置的坐标和规划路径上离车辆最近点的坐标确定误差补偿符号，该误差补偿符号包括正和负；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 927642DEST_PATH_IMAGE027
，则
Figure 546842DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 846499DEST_PATH_IMAGE028
，则
Figure 310978DEST_PATH_IMAGE018
；
其中，δb表示误差补偿值，k为定曲率补偿的补偿系数；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 511016DEST_PATH_IMAGE027
时，则
Figure 301117DEST_PATH_IMAGE019
；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 321026DEST_PATH_IMAGE028
时，则
Figure 854775DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，δb表示误差补偿值，
Figure 909319DEST_PATH_IMAGE021
为当前车速，
Figure 900015DEST_PATH_IMAGE022
为当前航向角，
Figure 672799DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 744660DEST_PATH_IMAGE024
为变曲率补偿调节系数。
其中，根据误差补偿值对车辆进行位置补偿包括：
根据误差补偿值，依据下式计算车辆当前的转角角度，依据该转角角度控制车辆转向：
Figure 653711DEST_PATH_IMAGE013
其中，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure 785615DEST_PATH_IMAGE029
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 780115DEST_PATH_IMAGE021
为当前车速，
Figure 390088DEST_PATH_IMAGE030
为车辆纵向速度线性函数的系数，δb表示误差补偿值。
实施例三：
本实施例提供一种计算机可读存储介质，介质中存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上述实施例一提供的方法。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法，其特征在于，包括：
获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；
根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；
确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；
根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；
根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿；
其中，所述根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值包括：
根据当前车辆位置的坐标和规划路径上离车辆最近点的坐标确定误差补偿符号，该误差补偿符号包括正和负；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 810970DEST_PATH_IMAGE001
，则
Figure 524849DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 835744DEST_PATH_IMAGE003
，则
Figure 762112DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，δb表示误差补偿值，k为定曲率补偿的补偿系数；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 373222DEST_PATH_IMAGE001
时，则
Figure 726843DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 790614DEST_PATH_IMAGE003
时，则
Figure 786252DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，δb表示误差补偿值，
Figure 251868DEST_PATH_IMAGE007
为当前车速，
Figure 41969DEST_PATH_IMAGE008
为当前航向角，
Figure 327457DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 861207DEST_PATH_IMAGE010
为变曲率补偿调节系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示
Figure 709558DEST_PATH_IMAGE012
点处的曲率，y es 表示规划路径上离车辆最近点的Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示位置误差。
2.如权利要求1所述的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法，其特征在于，所述根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差包括：
根据下式计算位置误差l err ；
Figure 201720DEST_PATH_IMAGE014
其中，x es 、y es 表示规划路径上离车辆最近点的X轴和Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标。
3.如权利要求2所述的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法，其特征在于，所述确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型包括：
根据下列公式计算规划路径上每个点的曲率，若在一段路径范围内，曲率都是一个定值，则该段路径范围为定曲率路径；若在一段路径范围内，曲率都是一个变化值，则该段路径范围为变曲率路径；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中，x、y表示规划路径上任意点的坐标，
Figure 505662DEST_PATH_IMAGE016
表示x 点的曲率，
Figure 577523DEST_PATH_IMAGE017
表示规划路径函数。
4.如权利要求3所述的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法，其特征在于，所述根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿包括：
根据误差补偿值，依据下式计算车辆当前的转角角度，依据该转角角度控制车辆转向：
Figure 752153DEST_PATH_IMAGE018
其中，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 149636DEST_PATH_IMAGE007
为当前车速，
Figure 675295DEST_PATH_IMAGE020
为车辆纵向速度线性函数的系数，δb表示误差补偿值。
5.一种基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取车辆当前的位置，获取预先规划路径上与车辆当前位置距离最近的路径点；
位置误差计算单元，用于根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差；
曲率类型确定单元，用于确定车辆当前所处的规划路径的曲率类型，所述曲率类型包括定曲率路径和变曲率路径；
误差补偿值确定单元，用于根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值；
位置补偿单元，用于根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿；
其中，所述根据所述位置误差以及对应的曲率类型采用预设的补偿算法计算车辆当前位置对应的误差补偿值包括：
根据当前车辆位置的坐标和规划路径上离车辆最近点的坐标确定误差补偿符号，该误差补偿符号包括正和负；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 285268DEST_PATH_IMAGE001
，则
Figure 314404DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，当车辆处于定曲率路径时，且
Figure 617209DEST_PATH_IMAGE003
，则
Figure 367515DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，δb表示误差补偿值，k为定曲率补偿的补偿系数；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 781179DEST_PATH_IMAGE001
时，则
Figure 930401DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，当车辆处于变曲率路径时，且
Figure 404107DEST_PATH_IMAGE003
时，则
Figure 373200DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，δb表示误差补偿值，
Figure 590555DEST_PATH_IMAGE007
为当前车速，
Figure 594283DEST_PATH_IMAGE008
为当前航向角，
Figure 238891DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 960859DEST_PATH_IMAGE010
为变曲率补偿调节系数，
Figure 716326DEST_PATH_IMAGE011
表示
Figure 308981DEST_PATH_IMAGE012
点处的曲率，y es 表示规划路径上离车辆最近点的Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标，
Figure 124490DEST_PATH_IMAGE013
表示位置误差。
6.如权利要求5所述的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿装置，其特征在于，所述根据车辆当前的位置以及与车辆当前位置距离最近的路径点的位置计算车辆的位置误差包括：
根据下式计算位置误差l err ；
Figure 333755DEST_PATH_IMAGE014
其中，x es 、y es 表示规划路径上离车辆最近点的X轴和Y轴坐标；x 0 、y 0 表示当前车辆位置的X轴和Y轴坐标。
7.如权利要求6所述的基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿装置，其特征在于，所述根据所述误差补偿值对车辆进行位置补偿包括：
根据误差补偿值，依据下式计算车辆当前的转角角度，依据该转角角度控制车辆转向：
Figure 892912DEST_PATH_IMAGE018
其中，l d 为预瞄距离，L为轴距，
Figure 602724DEST_PATH_IMAGE019
为车身和预瞄点之间的夹角，
Figure 589134DEST_PATH_IMAGE007
为当前车速，
Figure 20115DEST_PATH_IMAGE020
为车辆纵向速度线性函数的系数，δb表示误差补偿值。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质中存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
CN202110860320.4A 2021-07-29 2021-07-29 基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置 Active CN113311845B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110860320.4A CN113311845B (zh) 2021-07-29 2021-07-29 基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110860320.4A CN113311845B (zh) 2021-07-29 2021-07-29 基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113311845A CN113311845A (zh) 2021-08-27
CN113311845B true CN113311845B (zh) 2021-11-16

Family

ID=77381966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110860320.4A Active CN113311845B (zh) 2021-07-29 2021-07-29 基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113311845B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355924B (zh) * 2021-12-28 2023-10-13 北京理工大学 一种改进型纯跟踪路径跟踪方法
CN116022235B (zh) * 2023-03-29 2023-06-16 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 车辆转向控制方法、装置及车辆

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2487529A (en) * 2011-01-19 2012-08-01 Automotive Robotic Industry Ltd Security system for controlling a plurality of unmanned ground vehicles
CN107153420A (zh) * 2017-05-25 2017-09-12 广州汽车集团股份有限公司 路径跟踪控制方法、装置及智能汽车
CN110928314A (zh) * 2019-12-23 2020-03-27 苏州寻迹智行机器人技术有限公司 一种基于轨迹预测的纯跟踪模型改进算法
CN111427260A (zh) * 2019-01-10 2020-07-17 广州汽车集团股份有限公司 车辆路径跟踪的控制方法、装置、控制器、系统及车辆
CN111731269A (zh) * 2019-03-22 2020-10-02 广州汽车集团股份有限公司 一种自动泊车路径规划方法及其系统
CN112506183A (zh) * 2020-11-04 2021-03-16 中国北方车辆研究所 一种分布式驱动无人车辆路径跟踪控制方法及系统
CN113104037A (zh) * 2019-12-24 2021-07-13 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种车辆方向盘转向角度确定方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2487529A (en) * 2011-01-19 2012-08-01 Automotive Robotic Industry Ltd Security system for controlling a plurality of unmanned ground vehicles
CN107153420A (zh) * 2017-05-25 2017-09-12 广州汽车集团股份有限公司 路径跟踪控制方法、装置及智能汽车
CN111427260A (zh) * 2019-01-10 2020-07-17 广州汽车集团股份有限公司 车辆路径跟踪的控制方法、装置、控制器、系统及车辆
CN111731269A (zh) * 2019-03-22 2020-10-02 广州汽车集团股份有限公司 一种自动泊车路径规划方法及其系统
CN110928314A (zh) * 2019-12-23 2020-03-27 苏州寻迹智行机器人技术有限公司 一种基于轨迹预测的纯跟踪模型改进算法
CN113104037A (zh) * 2019-12-24 2021-07-13 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种车辆方向盘转向角度确定方法及系统
CN112506183A (zh) * 2020-11-04 2021-03-16 中国北方车辆研究所 一种分布式驱动无人车辆路径跟踪控制方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于曲率前馈的智能车辆路径跟踪算法;刘文涛 等;《智能网联汽车》;20191231(第24期);第31-33页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113311845A (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8983708B2 (en) Steering control device of autonomous vehicle, autonomous vehicle having the same and steering control method of autonomous vehicle
CN108791289B (zh) 一种车辆控制方法和装置
CN113311845B (zh) 基于路径曲率的纯跟踪控制误差补偿方法及装置
US10118639B2 (en) Method and system for steering control of an autonomous vehicle using proportional, integral, and derivative (PID) controller
Lee et al. A unified framework of the automated lane centering/changing control for motion smoothness adaptation
CN105292116A (zh) 自动驾驶车辆的车道变换路径规划算法
US11352059B2 (en) Device for controlling the trajectory of a vehicle
CN107618503A (zh) 一种自动泊车控制方法及系统
BR112017022955B1 (pt) Sistema, método e meio não transitório legível por computador para calcular um plano de trajetória dirigível para um veículo autônomo e sistema, método e meio não transitório legível por computador para controlar um veículo autônomo
CN116457259A (zh) 车辆驾驶控制方法、装置、车辆及存储介质
WO2022095460A1 (zh) 一种车辆横向控制方法、装置、车辆和可读存储介质
CN111121777A (zh) 无人驾驶设备轨迹规划方法、装置、电子设备和存储介质
CN112793585B (zh) 一种自动驾驶的轨迹跟踪控制方法
CN110320917B (zh) 无人车弯道循迹控制方法
JP2019518648A (ja) 車両の経路を制御するためのデバイス
CN112277931A (zh) 垂直泊车轨迹生成方法、装置、车辆及存储介质
CN111189454A (zh) 基于秩卡尔曼滤波的无人车slam导航方法
CN115617051B (zh) 车辆控制方法、装置、设备和计算机可读介质
Lauffenburger et al. Driver-aid system using path-planning for lateral vehicle control
CN114148320B (zh) 一种路径跟踪控制方法及设备
CN110362088B (zh) 一种适用于无人驾驶跨运车的循迹控制系统和方法
CN115542925B (zh) 一种无人车横向控制用的偏差精准估计方法
Raffone et al. Optimal look-ahead vehicle lane centering control design and application for mid-high speed and curved roads
CN115123233A (zh) 规划车辆轨迹的方法和装置
JP7302693B1 (ja) 運転制御装置、運転制御方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant