RU2783780C1 - Method for adaptive control of movement characteristics of highly automated vehicle depending on level of uncertainty in assessment of surrounding situation - Google Patents

Method for adaptive control of movement characteristics of highly automated vehicle depending on level of uncertainty in assessment of surrounding situation Download PDF

Info

Publication number
RU2783780C1
RU2783780C1 RU2021128897A RU2021128897A RU2783780C1 RU 2783780 C1 RU2783780 C1 RU 2783780C1 RU 2021128897 A RU2021128897 A RU 2021128897A RU 2021128897 A RU2021128897 A RU 2021128897A RU 2783780 C1 RU2783780 C1 RU 2783780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vats
movement
speed
trajectory
data
Prior art date
Application number
RU2021128897A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Игоревич Кибалов
Олег Сергеевич Шипитько
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «ЭвоКарго»
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «ЭвоКарго» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «ЭвоКарго»
Priority to PCT/RU2022/050201 priority Critical patent/WO2023059221A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2783780C1 publication Critical patent/RU2783780C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: car industry.
SUBSTANCE: invention relates to methods for control of highly automated vehicles (hereinafter – HAV). The method consists in that, during HAV movement, data from wheel encoders and a steering wheel position sensor is sent to an onboard calculator, while the current HAV state and hypotheses on HAV position are formed, as well as a planned movement path in the form of a desired trajectory on a map and a digital map of obstacles. A safe movement speed is determined based on obtained data. For this purpose, a future trajectory is predicted, the resulting trajectory is applied to each hypothesis on HAV position. Next, each of predicted trajectories is checked for the presence of collisions with assessment of the probability of collision with obstacles. The safe speed is selected as the maximum permissible speed with the probability of collision, not exceeding a given threshold. The resulting value of the safe speed is directed to a speed control unit, by means of which control signals are sent to a traction engine and a brake system.
EFFECT: provision of HAV movement with a safe speed.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области навигации беспилотных подвижных наземных систем, а именно к способам автоматического управления движением высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС) с возможностью контроля их скорости с целью обеспечения гарантированного уровня безопасности движения ВАТС.The invention relates to the field of navigation of unmanned mobile ground systems, and in particular to methods for automatically controlling the movement of highly automated vehicles (VATS) with the ability to control their speed in order to ensure a guaranteed level of traffic safety of the VATS.

Для того, чтобы ВАТС стали частью интеллектуальной транспортной системы, они должны гарантировать определенный уровень безопасности. Для достижения этой цели необходимо разрабатывать алгоритмы управления ВАТС, при реализации которых сводится к минимуму вероятность возникновения столкновений ВАТС с статическими и динамическими препятствиями в процессе их движения по заданной траектории.In order for VATS to become part of an intelligent transport system, they must guarantee a certain level of security. To achieve this goal, it is necessary to develop control algorithms for VATS, the implementation of which minimizes the probability of collisions between VATS and static and dynamic obstacles in the process of their movement along a given trajectory.

Из данной области техники известны следующие технические решения.The following technical solutions are known from the art.

Известен способ управления автоматическим транспортным средством (АТС) по патенту RU2649962, согласно которому из долговременной памяти ЭВМ извлекают математически обработанное изображение дорожного полотна с элементами сканирования, математически преобразуют его в изображение в перспективе, получают реальное изображение дорожного полотна, математически преобразовывают реальное изображение дорожного полотна и получают изображения элементов сканирования. Сравнивают изображения дорожного полотна с элементами сканирования с математически преобразованным реальным изображением дорожного полотна, по результатам вырабатывают управляющие действия для АТС. Текущие математически обработанные изображения дорожного полотна с элементами сканирования из долговременной памяти и реальные изображения получены, по меньшей мере, из двух линейных фоточувствительных приборов. Последовательность действий по управлению АТС на основе анализа включает подготовительный этап и этапы расчета текущего угла поворота руля, текущего управления педалью акселератора, определения наличия препятствий, построение изображения дорожного полотна и анализа его соответствия реальному, выработке управляющих воздействий управления движением.There is a known method for controlling an automatic vehicle (ATS) according to patent RU2649962, according to which a mathematically processed image of the roadway with scanning elements is extracted from the long-term memory of the computer, it is mathematically converted into an image in perspective, a real image of the roadway is obtained, a real image of the roadway is mathematically converted and receive images of scan elements. The images of the roadway with scan elements are compared with the mathematically transformed real image of the roadway, and based on the results, control actions are generated for the automatic telephone exchange. The current mathematically processed images of the roadway with scan elements from long-term memory and real images were obtained from at least two linear photosensitive devices. The sequence of actions for controlling the vehicle based on the analysis includes the preparatory stage and the stages of calculating the current steering angle, the current control of the accelerator pedal, determining the presence of obstacles, building an image of the roadway and analyzing its correspondence to the real one, and developing traffic control control actions.

Известен способ автоматического управления транспортным средством (заявка US2019171204), по которому модуль обнаружения состояния рассматриваемого транспортного средства получает данные о скорости транспортного средства, обнаруженные посредством датчика скорости транспортного средства, данные ускорения, обнаруженные посредством датчика ускорения, и данные угла поворота при рулении, обнаруженные посредством датчика угла поворота при рулении, и определяет состояние движения рассматриваемого транспортного средства на основе этих фрагментов данных. В соответствии с текущим состоянием бортовой вычислитель формирует управляющие воздействия для оптимального прохождения траектории.There is known a method for automatically controlling a vehicle (US2019171204), in which a state detection module of a vehicle in question receives vehicle speed data detected by a vehicle speed sensor, acceleration data detected by an acceleration sensor, and steering angle data detected by steering angle sensor, and determines the driving state of the vehicle in question based on these pieces of data. In accordance with the current state, the onboard computer generates control actions for the optimal passage of the trajectory.

Основным недостатком для представленных технических решений является отсутствие учета неопределенности собственного положения АТС, что приводит к снижению точности определения положения АТС относительно статических и динамических препятствий вокруг АТС, в результате чего управляющие воздействия, формируемые для управления движением АТС, не обеспечивают безопасного движение АТС по данной траектории.The main disadvantage for the presented technical solutions is the lack of consideration of the uncertainty of the vehicle’s own position, which leads to a decrease in the accuracy of determining the position of the vehicle relative to static and dynamic obstacles around the vehicle, as a result of which the control actions generated to control the movement of the vehicle do not ensure the safe movement of the vehicle along this trajectory .

Известен способ планирования траекторий движения транспортного средства в пространстве состояний от начальной точки к конечной с уклонением от множества статических и/или динамических препятствий по патенту US7447593, заключающийся в том, что строят граф траекторий, соединяющий начальную точку с конечной, учитывающий возможное положение препятствий. При этом для расширения, приостановки расширения и остановки расширения узлов графа траекторий используют различные правила. Полученные траектории оценивают относительно заданных ограничений. На основе графа траекторий получают хотя бы одну траекторию, соединяющую начальную точку с конечной, удовлетворяющую заданным ограничениям. Осуществляют управление транспортным средством для движения по полученной траектории.A known method for planning the trajectories of a vehicle in state space from a starting point to an end point with avoidance of a plurality of static and/or dynamic obstacles according to patent US7447593 consists in building a graph of trajectories connecting the starting point to the end point, taking into account the possible position of the obstacles. At the same time, different rules are used to expand, suspend the expansion, and stop the expansion of nodes of the trajectory graph. The resulting trajectories are evaluated against the given constraints. Based on the graph of trajectories, at least one trajectory is obtained that connects the starting point with the final one, satisfying the given restrictions. The vehicle is controlled to move along the obtained trajectory.

Недостаток представленного способа заключается в том, что в процессе формирования дерева траекторий не учитываются ограничения на время планирования траекторий, заданные динамикой внешней среды.The disadvantage of the presented method lies in the fact that in the process of forming the tree of trajectories, the restrictions on the time of trajectory planning, set by the dynamics of the external environment, are not taken into account.

Известен способ автономного управления транспортным средством (патент US7613553), заключающийся в том, что в процессе движения транспортного средства по текущей траектории в цикле сбора и обработки информации получают информацию от датчиков, на основе которых обновляют модель текущего состояния внешней среды, отражающей наличие во внешней среде статических и динамических препятствий. На основе обновленной модели текущего состояния внешней среды обновляют модель прогнозируемого состояния внешней среды на момент достижения автономным транспортным средством конечной точки текущей траектории движения. На основе обновленной модели прогнозируемого состояния внешней среды определяют множество возможных траекторий дальнейшего движения из конечной точки текущей траектории движения. Каждую траекторию из сформированного множества возможных траекторий дальнейшего движения сравнивают с заданной цифровой картой. Из сформированного множества возможных траекторий дальнейшего движения выбирают траекторию движения с максимальной ожидаемой полезностью и реализуют ее при достижении конечной точки текущей траектории движения.There is a known method for autonomous control of a vehicle (patent US7613553), which consists in the fact that during the movement of the vehicle along the current trajectory in the cycle of collecting and processing information, information is received from sensors, on the basis of which the model of the current state of the external environment is updated, reflecting the presence in the external environment static and dynamic obstacles. Based on the updated model of the current state of the environment, the model of the predicted state of the environment is updated at the moment the autonomous vehicle reaches the end point of the current trajectory. Based on the updated model of the predicted state of the environment, a set of possible trajectories of further movement from the end point of the current movement trajectory is determined. Each trajectory from the generated set of possible trajectories of further movement is compared with a given digital map. From the generated set of possible trajectories of further movement, a trajectory with the maximum expected utility is selected and implemented when the end point of the current trajectory is reached.

Для данного способа автономного управления транспортным средством характерно выполнение большого объема вычислений и поэтому для его реализации существует необходимость использования ЭВМ с большой производительностью. Кроме того, данный способ ориентирован на специфический тип транспортного средства −подводный аппарат. Таким образом, реализация представленного способа управления в составе беспилотных подвижных наземных систем не может найти широкого применения.This method of autonomous control of a vehicle is characterized by a large amount of calculations, and therefore, for its implementation, there is a need to use a computer with high performance. In addition, this method is focused on a specific type of vehicle - an underwater vehicle. Thus, the implementation of the presented control method as part of unmanned mobile ground systems cannot be widely used.

Способ, раскрытый в источнике US7613553, по технической сущности является наиболее близким к заявляемому изобретению и может выступать в качестве прототипа.The method disclosed in the source US7613553, according to the technical essence, is the closest to the claimed invention and can act as a prototype.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа для адаптивного управления характеристиками движения высокоавтоматизированного транспортного средства в условиях неопределенности в оценках окружающей ситуации и собственного положения ВАТС на основе определения безопасной скорости движения ВАТС как максимально допустимой скорости ВАТС, для которой вероятность столкновения ВАТС с препятствиями в период прогнозирования не превышает заданного порогового значения, при этом оценка вероятности столкновения ВАТС в будущем происходит за счет сопоставления спрогнозированных будущих траекторий для всего пространства управляющих сигналов с цифровой картой препятствий, хранящей в себе информацию о объектах окружающей среды, в которой движется ВАТС.The task to be solved by the present invention is to create a method for adaptive control of the motion characteristics of a highly automated vehicle under conditions of uncertainty in the assessments of the surrounding situation and the own position of the VATS based on determining the safe speed of the VATS as the maximum allowable speed of the VATS, for which the probability of collision of the VATS with obstacles during the forecasting period does not exceed a predetermined threshold value, while the probability of a collision of the VATS in the future is estimated by comparing the predicted future trajectories for the entire space of control signals with a digital obstacle map that stores information about the environmental objects in which the VATS moves.

Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении движения ВАТС с безопасной скоростью.The technical result of the claimed invention is to ensure the movement of the VATS at a safe speed.

В рамках раскрытия технической сущности предлагаемого изобретения, под безопасной скоростью движения ВАТС понимается максимально допустимая скорость движения ВАТС на текущем участке траектории, при которой вероятность столкновения ВАТС в будущем с статическими или динамическими препятствиями пренебрежительно мала.As part of the disclosure of the technical essence of the proposed invention, the safe speed of the VATS is understood as the maximum allowable speed of the VATS on the current section of the trajectory, at which the probability of a collision of the VATS in the future with static or dynamic obstacles is negligibly small.

Заявленный технический результат достигается при реализации способа для адаптивного управления характеристиками движения высокоавтоматизированного транспортного средства в зависимости от уровня неопределенности в оценке окружающей ситуации, согласно которому в процессе движения ВАТС на бортовой вычислитель ВАТС поступают данные от колесных энкодеров и датчика положения руля, на основе указанных данных формируют текущее состояние ВАТС, в то же время, на бортовой вычислитель ВАТС поступают данные от камер, колесных энкодеров и других источников данных о собственном положении ВАТС, на основе указанных данных формируют множество гипотез о положении ВАТС, формируют планируемый путь движения ВАТС, представленный в виде последовательности точек на карте, образующих желаемую траекторию движения, формируют цифровую карту препятствий, затем на основе данных, полученных от представленных источников информации ВАТС, циклическим образом определяют безопасную скорость движения ВАТС, для чего прогнозируют будущую траекторию движения ВАТС, проверяют ее кинематическую устойчивость путем определения отклонения от желаемой траектории, накладывают полученную траекторию на каждую гипотезу о положении ВАТС, тем самым образуя множество гипотез о будущих траекториях движения, затем проверяют каждую из предсказанных траекторий на наличие столкновений путем их сопоставления с цифровой картой препятствий, оценивают вероятность столкновения с препятствиями на основе данных о будущих траекториях движения для текущего значения скорости, безопасную скорость ВАТС выбирают как максимально допустимую скорость ВАТС, для которой вероятность столкновения ВАТС в период прогнозирования не превышает заданного порогового значения, полученное значение безопасной скорости движения ВАТС направляют на блок управления скоростью движения ВАТС, посредством которого задают управляющие сигналы на тяговый двигатель и тормозную систему, обеспечивая движение ВАТС с безопасной скоростью.The claimed technical result is achieved by implementing a method for adaptive control of the motion characteristics of a highly automated vehicle, depending on the level of uncertainty in the assessment of the surrounding situation, according to which, during the movement of the VATS, data from the wheel encoders and the steering position sensor are received on the onboard computer of the VATS, based on these data, a the current state of the VATS, at the same time, data from cameras, wheel encoders and other sources of data on the own position of the VATS are received on the on-board computer VATS, based on these data, many hypotheses about the position of the VATS are formed, the planned path of the VATS movement is formed, presented as a sequence points on the map that form the desired trajectory of movement, a digital map of obstacles is formed, then, based on the data received from the presented sources of information of the VATS, the safe speed of the VATS is determined in a cyclic manner, for which the forecast the future trajectory of the VATS movement is checked, its kinematic stability is checked by determining the deviation from the desired trajectory, the obtained trajectory is superimposed on each hypothesis about the position of the VATS, thereby forming a set of hypotheses about the future trajectories of movement, then each of the predicted trajectories is checked for collisions by comparing them with a digital map of obstacles, the probability of collision with obstacles is estimated based on data on future movement trajectories for the current speed value, the safe speed of the VATS is chosen as the maximum allowable speed of the VATS, for which the probability of collision of the VATS during the forecasting period does not exceed a given threshold value, the obtained value of the safe speed of movement VATS is sent to the VATS movement speed control unit, by means of which control signals are set to the traction motor and the brake system, ensuring the VATS movement at a safe speed.

Таким образом, осуществление указанной последовательности действий, характеризующей заявленный способ, с помощью системы управления движением ВАТС, позволяет в условиях неопределенности в оценке окружающей ситуации при наличии статических и динамических препятствий, а также в условиях неопределенности собственного положения ВАТС, в режиме реального времени определять с высокой точностью безопасную скорость движения ВАТС на данном участке траектории для формирования управляющих сигналов на тяговый двигатель и тормозную систему, обеспечивая безопасное движение ВАТС в сложных и неоднозначных дорожных ситуациях.Thus, the implementation of the specified sequence of actions characterizing the claimed method, using the traffic control system of the VATS, allows, under conditions of uncertainty in assessing the surrounding situation in the presence of static and dynamic obstacles, as well as under conditions of uncertainty of the own position of the VATS, in real time to determine with high accuracy of the safe speed of the VATS in this section of the trajectory for the formation of control signals to the traction motor and the brake system, ensuring the safe movement of the VATS in complex and ambiguous traffic situations.

На фиг.1 представлена схема системы безопасного управления движением ВАТС, реализующей предлагаемый способ, где 1 ‒ камера ВАТС, 2 ‒ колесные энкодеры, 3 ‒ датчик положения руля, 4 ‒ детектор препятствий, 5 ‒ бортовой вычислитель, 6 ‒ цифровая карта препятствий, 7 ‒ модуль формирования гипотез о положении ВАТС, 8 ‒ модуль планирования пути, 9 ‒ модуль адаптивного управления характеристиками движения ВАТС, 10 ‒ модуль прогнозирования будущей траектории, 11 ‒ модуль траекторного управления, 12 ‒ цифровая модель ВАТС, 13 ‒ блок управления двигателем, 14 ‒ тяговый двигатель.Figure 1 shows a diagram of the system for safe traffic control of the VATS, which implements the proposed method, where 1 is the camera of the VATS, 2 is the wheel encoders, 3 is the rudder position sensor, 4 is the obstacle detector, 5 is the onboard computer, 6 is the digital obstacle map, 7 ‒ module for generating hypotheses about the position of the VATS, 8 ‒ path planning module, 9 ‒ module for adaptive control of the characteristics of the movement of the VATS, 10 ‒ module for predicting the future trajectory, 11 ‒ trajectory control module, 12 ‒ digital model of the VATS, 13 ‒ engine control unit, 14 ‒ traction engine.

Заявленный способ для адаптивного управления характеристиками движения ВАТС осуществляется следующим образом (фиг.1).The claimed method for adaptive control of the movement characteristics of the VATS is carried out as follows (figure 1).

В процессе движения высокоавтоматизированного транспортного средства (ВАТС) по заданной траектории на модуль адаптивного управления характеристиками движения (9) в составе бортового вычислителя ВАТС (5) поступают данные от колесных энкодеров (2) и датчика положения руля (3), на основе указанных данных формируют текущее состояние ВАТС ‒ текущее значение скорости ВАТС, ориентация ВАТС. В качестве дополнительного источника информации о скорости ВАТС может выступать датчик давления в тормозном контуре.In the process of moving a highly automated vehicle (HATS) along a given trajectory, the adaptive control module for motion characteristics (9) as part of the on-board computer HATS (5) receives data from wheel encoders (2) and a steering position sensor (3), based on these data, a the current state of the VATS - the current value of the speed of the VATS, the orientation of the VATS. As an additional source of information about the speed of the VATS, a pressure sensor in the brake circuit can act.

В то же время, на модуль формирования гипотез о положении ВАТС (7) поступают данные от камер (1), колесных энкодеров (2) и других источников данных о собственном положении ВАТС (например, инерциальная навигационная система, GNSS), на основе указанных данных формируют множество гипотез о положении ВАТС, каждая из которых содержит вероятностную информацию о положении ВАТС в пространстве, включающую данные о координатах ВАТС в системе координат, связанной с картой, и углах ориентации ВАТС в пространстве.At the same time, the VATS position hypotheses module (7) receives data from cameras (1), wheel encoders (2) and other sources of data on the proper position of the VATS (for example, inertial navigation system, GNSS), based on the specified data form a set of hypotheses about the position of the VATS, each of which contains probabilistic information about the position of the VATS in space, including data on the coordinates of the VATS in the coordinate system associated with the map, and the orientation angles of the VATS in space.

Для оценки текущего положения ВАТС, в предпочтительном варианте реализации предлагаемого способа, используется метод Монте-Карло (фильтр частиц), который позволяет сгенерировать указанное множество гипотез о положении ВАТС в текущий момент времени и соответствующие им оценки вероятностей гипотез.To estimate the current position of the VATS, in the preferred embodiment of the proposed method, the Monte Carlo method (particle filter) is used, which allows generating the specified set of hypotheses about the position of the VATS at the current time and the corresponding estimates of the probabilities of the hypotheses.

На последующем этапе, информация о неопределенности собственного положения поступает на модуль (9).At the next stage, information about the uncertainty of its own position is sent to the module (9).

Посредством модуля планирования пути (8) формируют планируемый путь движения ВАТС, представленный в виде последовательности точек на карте, образующих желаемую траекторию движения, после чего полученные данные поступают на модуль (9).By means of the path planning module (8), the planned path of the VATS is formed, presented as a sequence of points on the map, forming the desired trajectory, after which the received data is sent to the module (9).

Для учета неопределенности в оценке окружающей среды формируют цифровую карту препятствий (6), которая может быть представлена в качестве заранее известной, сформированной перед осуществлением движения ВАТС, картой с нанесенными на нее неизменными границами проезжей части дороги.To take into account the uncertainty in the assessment of the environment, a digital map of obstacles (6) is formed, which can be represented as a previously known map formed before the implementation of the movement of the VATS, with the unchanged boundaries of the carriageway marked on it.

К тому же, в процессе движения ВАТС от оптических камер (1) поступают изображения окружающей среды на детектор препятствий (4), посредством которого осуществляют обработку полученных изображений известными из уровня техники способами с идентификацией подвижных или стационарных объектов окружающей среды вокруг ВАТС, то есть препятствий. Объединяя информацию по выделенным объектам окружающей среды, также может быть сформирована цифровая карта препятствий (6) ‒растровое или векторное представление окружающих ВАТС препятствий.In addition, during the movement of the VATS, images of the environment from the optical cameras (1) are sent to the obstacle detector (4), through which the received images are processed by methods known from the prior art with the identification of moving or stationary objects of the environment around the VATS, that is, obstacles. . Combining information on selected environmental objects, a digital obstacle map (6) can also be formed - a raster or vector representation of obstacles surrounding the VATS.

Далее с помощью модуля адаптивного управления характеристиками движения ВАТС (9) на основе данных, полученных от представленных источников информации ВАТС (1-3) и модулей (6-8), циклическим образом определяют безопасную скорость движения ВАТС.Further, using the module for adaptive control of the characteristics of the movement of the VATS (9), based on the data obtained from the presented information sources of the VATS (1-3) and modules (6-8), the safe speed of the VATS is cyclically determined.

Для этого, оценивают будущую траекторию движения ВАТС с помощью модуля прогнозирования будущей траектории (10), предназначенного для расчета опережающего участка траектории в режиме реального времени на основе динамической модели ВАТС и объединяет в себе модуль траекторного управления (11), состоящий из контроллера траектории (контроллеры отклонения направления и положения), и контроллера скорости, и цифровую динамическую модель ВАТС (12). На модуль (10) подаются данные о состоянии ВАТС (текущее значение скорости ВАТС, положение и ориентация ВАТС), заданный путь, ограничение по скорости и длительность прогнозирования. Модуль (12) передают свое текущее состояние модулю (11), который на основе этих данных генерирует управляющие сигналы и отправляет их на цифровую модель (12), которая с соответствии с принятым управляющим сигналом меняет свое состояние и направляет его по обратной связи на модуль (11). Указанные действия осуществляют до тех пор, пока в модуле (10) не будет сформирована последовательность состояний цифровой модели (12), образующая спрогнозированную траекторию движения при фиксированном задании будущей скорости движения.To do this, the future trajectory of the VATS movement is estimated using the future trajectory prediction module (10), designed to calculate the advanced section of the trajectory in real time based on the dynamic model of the VATS and combines the trajectory control module (11), consisting of a trajectory controller (controllers direction and position deviations), and a speed controller, and a digital dynamic model of the VATS (12). The module (10) receives data on the state of the VATS (the current value of the speed of the VATS, the position and orientation of the VATS), the given path, the speed limit, and the duration of the prediction. The module (12) transmits its current state to the module (11), which, based on these data, generates control signals and sends them to the digital model (12), which, in accordance with the received control signal, changes its state and sends it via feedback to the module ( eleven). These actions are carried out until the sequence of states of the digital model (12) is formed in the module (10), which forms the predicted movement trajectory with a fixed setting of the future movement speed.

Затем полученную спрогнозированную траекторию движения проверяют на кинематическую устойчивость путем определения отклонения от желаемой траектории и отправляют на модуль адаптивного управления характеристиками движения ВАТС (9).Then, the obtained predicted motion trajectory is checked for kinematic stability by determining the deviation from the desired trajectory and sent to the module for adaptive control of the motion characteristics of the VATS (9).

Полученную спрогнозированную траекторию накладывают на каждую гипотезу о положении ВАТС, образуя множество гипотез о будущих траекториях движения, затем проверяют каждую из предсказанных траекторий на наличие столкновений с препятствиями путем сопоставления указанных траекторий с цифровой картой препятствий (6), по результатам данного сопоставления определяют вероятности столкновения с статическими и динамическими препятствиями. Будущая траектория считается безопасной, если ни одна гипотеза о положении ВАТС на траектории не пересекается с препятствием. The resulting predicted trajectory is superimposed on each hypothesis about the position of the VATS, forming a set of hypotheses about future trajectories of movement, then each of the predicted trajectories is checked for the presence of collisions with obstacles by comparing these trajectories with a digital map of obstacles (6), based on the results of this comparison, the probabilities of collision with obstacles are determined. static and dynamic obstacles. The future trajectory is considered safe if none of the hypotheses about the position of the VATS on the trajectory intersects with an obstacle.

Важно отметить, что при определении вероятности столкновения с статическими объектами, модуль прогнозирования будущей траектории (10) формирует будущую траекторию для вероятностной оценки положения ВАТС в момент времени t. Затем, профиль полученной траектории подвергается параллельному переносу так, что его начало совпадало бы с текущим положением каждой гипотезы о положении ВАТС, и поворачивается на соответствующий угол рысканья. Таким образом, образуется множество гипотез о будущих траекториях движения. Вероятность столкновения с динамическими препятствиями определяется аналогичным образом, за исключением того, что для каждого положения ВАТС i-ой гипотезы в момент времени t модуль прогнозирования будущей траектории (10) формирует будущую траекторию отдельно, после чего именно относительный профиль каждой траектории проверяется на наличие столкновений с препятствиями.It is important to note that when determining the probability of collision with static objects, the future trajectory prediction module (10) generates a future trajectory for a probabilistic estimate of the position of the VATS at time t. Then, the profile of the obtained trajectory is subjected to a parallel translation so that its origin would coincide with the current position of each hypothesis about the position of the VATS, and rotated by the corresponding yaw angle. Thus, many hypotheses about future trajectories of movement are formed. The probability of collision with dynamic obstacles is determined in a similar way, except that for each position of the i-th hypothesis at the time t, the future trajectory prediction module (10) forms the future trajectory separately, after which it is the relative profile of each trajectory that is checked for collisions with obstacles.

На следующем шаге оценивают вероятность столкновения с препятствиями на основе данных о будущих траекториях движения для текущего значения скорости с учетом вероятностей столкновений с статическими и динамическими препятствиями:At the next step, the probability of collision with obstacles is estimated based on data on future motion trajectories for the current speed value, taking into account the probabilities of collisions with static and dynamic obstacles:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- вероятность столкновения с статическими препятствиями;where
Figure 00000002
- probability of collision with static obstacles;

Figure 00000003
- вероятность столкновения с динамическими препятствиями.
Figure 00000003
- probability of collision with dynamic obstacles.

В соответствии с полученной вероятностью столкновения с препятствиями, безопасную скорость ВАТС выбирают как максимально допустимую скорость ВАТС, для которой вероятность столкновения ВАТС в период прогнозирования не превышает заданного порогового значения. Максимально допустимая скорость движения обусловлена физическими свойствами ВАТС или местности, по которой проложен маршрут.In accordance with the obtained probability of collision with obstacles, the safe speed of the VATS is chosen as the maximum allowable speed of the VATS, for which the probability of collision of the VATS during the forecasting period does not exceed a given threshold value. The maximum allowable speed is determined by the physical properties of the VATS or the terrain along which the route is laid.

Для осуществления безопасного адаптивного управления ВАТС, полученное значение безопасной скорости движения ВАТС направляют на блок управления скоростью движения ВАТС, посредством которого задают управляющие сигналы на тяговый двигатель и тормозную систему, обеспечивая движение ВАТС с безопасной скоростью.To implement the safe adaptive control of the VATS, the obtained value of the safe speed of the VATS is sent to the speed control unit of the VATS, through which control signals are set to the traction motor and the brake system, ensuring the movement of the VATS at a safe speed.

Claims (1)

Способ для адаптивного управления характеристиками движения высокоавтоматизированного транспортного средства в зависимости от уровня неопределенности в оценке окружающей ситуации, характеризующийся тем, что в процессе движения высокоавтоматизированного транспортного средства (ВАТС) на бортовой вычислитель ВАТС поступают данные от колесных энкодеров и датчика положения руля, на основе указанных данных формируют текущее состояние ВАТС, в то же время на бортовой вычислитель ВАТС поступают данные от камер, колесных энкодеров и других источников данных о собственном положении ВАТС, на основе указанных данных формируют множество гипотез о положении ВАТС, формируют планируемый путь движения ВАТС, представленный в виде последовательности точек на карте, образующих желаемую траекторию движения, формируют цифровую карту препятствий, затем на основе данных, полученных от представленных источников информации ВАТС, циклическим образом определяют безопасную скорость движения ВАТС, для чего прогнозируют будущую траекторию движения ВАТС, проверяют ее кинематическую устойчивость путем определения отклонения от желаемой траектории, накладывают полученную траекторию на каждую гипотезу о положении ВАТС, тем самым образуя множество гипотез о будущих траекториях движения, затем проверяют каждую из предсказанных траекторий на наличие столкновений путем их сопоставления с цифровой картой препятствий, оценивают вероятность столкновения с препятствиями на основе данных о будущих траекториях движения для текущего значения скорости, безопасную скорость ВАТС выбирают как максимально допустимую скорость ВАТС, для которой вероятность столкновения ВАТС в период прогнозирования не превышает заданного порогового значения, полученное значение безопасной скорости движения ВАТС направляют на блок управления скоростью движения ВАТС, посредством которого задают управляющие сигналы на тяговый двигатель и тормозную систему, обеспечивая движение ВАТС с безопасной скоростью.A method for adaptive control of the movement characteristics of a highly automated vehicle depending on the level of uncertainty in the assessment of the surrounding situation, characterized in that during the movement of a highly automated vehicle (HATS), data from wheel encoders and a steering position sensor are received on the on-board computer of the HATS, based on the specified data form the current state of the VATS, at the same time, data from cameras, wheel encoders and other sources of data on the own position of the VATS are received on the onboard computer of the VATS, based on these data, many hypotheses about the position of the VATS are formed, the planned path of the VATS movement is formed, presented in the form of a sequence points on the map that form the desired trajectory of movement, a digital map of obstacles is formed, then, based on the data received from the presented sources of information of the VATS, the safe speed of the VATS is determined in a cyclic manner, for which it is predicted comfort of the future trajectory of the VATS, check its kinematic stability by determining the deviation from the desired trajectory, impose the resulting trajectory on each hypothesis about the position of the VATS, thereby forming a set of hypotheses about the future trajectories of the movement, then check each of the predicted trajectories for collisions by comparing them with a digital map of obstacles, the probability of collision with obstacles is estimated based on data on future movement trajectories for the current speed value, the safe speed of the VATS is chosen as the maximum allowable speed of the VATS, for which the probability of collision of the VATS during the forecasting period does not exceed a given threshold value, the obtained value of the safe speed of movement VATS is sent to the VATS movement speed control unit, by means of which control signals are set to the traction motor and the brake system, ensuring the VATS movement at a safe speed.
RU2021128897A 2021-10-04 2021-10-04 Method for adaptive control of movement characteristics of highly automated vehicle depending on level of uncertainty in assessment of surrounding situation RU2783780C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2022/050201 WO2023059221A1 (en) 2021-10-04 2022-06-26 Method of controlling vehicle driving characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783780C1 true RU2783780C1 (en) 2022-11-17

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816411C1 (en) * 2023-07-19 2024-03-28 Ооо "Статус Консалт" Method for automatically forming path and speed of movement of robotic wheeled moving object

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7447593B2 (en) * 2004-03-26 2008-11-04 Raytheon Company System and method for adaptive path planning
RU2649962C1 (en) * 2016-12-08 2018-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Control method of automatic vehicles
EP3491475A1 (en) * 2016-07-29 2019-06-05 Institut VEDECOM System for steering an autonomous vehicle
CN111708372B (en) * 2020-08-24 2020-12-29 广州赛特智能科技有限公司 Self-adaptive safe driving method and system for bumpy road surface of unmanned sweeper
RU2744642C1 (en) * 2019-12-03 2021-03-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") System for stabilizing safe speed of a wheeled vehicle
WO2021062891A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Systems and methods for adaptive path planning
US10994740B2 (en) * 2019-02-15 2021-05-04 Subaru Corporation Vehicle driving control system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7447593B2 (en) * 2004-03-26 2008-11-04 Raytheon Company System and method for adaptive path planning
EP3491475A1 (en) * 2016-07-29 2019-06-05 Institut VEDECOM System for steering an autonomous vehicle
RU2649962C1 (en) * 2016-12-08 2018-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Control method of automatic vehicles
US10994740B2 (en) * 2019-02-15 2021-05-04 Subaru Corporation Vehicle driving control system
WO2021062891A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Systems and methods for adaptive path planning
RU2744642C1 (en) * 2019-12-03 2021-03-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") System for stabilizing safe speed of a wheeled vehicle
CN111708372B (en) * 2020-08-24 2020-12-29 广州赛特智能科技有限公司 Self-adaptive safe driving method and system for bumpy road surface of unmanned sweeper

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816411C1 (en) * 2023-07-19 2024-03-28 Ооо "Статус Консалт" Method for automatically forming path and speed of movement of robotic wheeled moving object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111670468B (en) Moving body behavior prediction device and moving body behavior prediction method
CN106257242B (en) Unit and method for adjusting road boundaries
US11465633B2 (en) Method and system for generating predicted occupancy grid maps
JP7048456B2 (en) Learning devices, learning methods, and programs
US10369993B2 (en) Method and device for monitoring a setpoint trajectory to be traveled by a vehicle for being collision free
CN113460077B (en) Moving object control device, moving object control method, and storage medium
JP7048455B2 (en) Learning equipment, simulation systems, learning methods, and programs
CN111094096A (en) Vehicle control device, vehicle control method, and program
CN113942524B (en) Vehicle running control method, system and computer readable storage medium
JP2020158048A (en) Vehicle control device, vehicle control method, and program
JP2018063476A (en) Apparatus, method and computer program for driving support
CN112286049A (en) Motion trajectory prediction method and device
CN113002562A (en) Vehicle control device and storage medium
Jo et al. Track fusion and behavioral reasoning for moving vehicles based on curvilinear coordinates of roadway geometries
GB2564897A (en) Method and process for motion planning in (un-)structured environments with pedestrians and use of probabilistic manifolds
CN112686421B (en) Future behavior estimating device, future behavior estimating method, and storage medium
Jeong Self-adaptive motion prediction-based proactive motion planning for autonomous driving in urban environments
CN113460083A (en) Vehicle control device, vehicle control method, and storage medium
JP2021068423A (en) Future behavior estimation device, vehicle control device, future behavior estimation method, and program
RU2783780C1 (en) Method for adaptive control of movement characteristics of highly automated vehicle depending on level of uncertainty in assessment of surrounding situation
US11887317B2 (en) Object trajectory forecasting
US11673549B2 (en) Method for controlling vehicle, vehicle control device, and storage medium
WO2023059221A1 (en) Method of controlling vehicle driving characteristics
CN115082562A (en) External parameter calibration method, device, equipment, server and vehicle-mounted computing equipment
Heinrich et al. Optimizing a driving strategy by its sensor coverage of relevant environment information