一种基于直线控制器的智能车辆曲线跟踪方法

摘要

一种基于直线控制器的智能车辆曲线跟踪方法，首先对规划路径进行离散化，得到一系列首尾相连的直线段，并进行障碍物检测，在不存在障碍物的情况下，依次以各直线段为预瞄路径进行处理，包括初始化后，判断当前驾驶员关注点转换的标识符的值，如果Flag为1关注车辆与预瞄路径的距离，如果当前关注距离的相应变量于等于初始值的二分之一，车辆就转换关注点；如果Flag为0则关注车辆的朝向，包括计算车辆前轮的转向角δ并判断车辆当前航向角和路径方向角的角度差，如果小于或等于设定的相应阈值则更换关注点。本发明的路径跟踪方法可以应用于任意形状路径的跟踪，具有良好的适应性和高跟踪精度，鲁棒性好。

主权项

一种基于直线控制器的智能车辆曲线跟踪方法，其特征在于：包括首先利用道格拉斯‑普克算法对规划路径进行离散化，得到一系列首尾相连的直线段，并进行障碍物检测，在不存在障碍物的情况下，依次以各直线段为预瞄路径，执行以下步骤，步骤1，对变量Flag、D、D_pre、D_change、δ和i全部初始化为0，并初始化Error，其中，Flag为驾驶员关注点转换的标识符，D是车辆当前位置与预瞄路径之间的最短距离；D_pre是上一次迭代所得D值；D_change是指D的变化率；Error是车辆当前航向角θ_CurrentHeading和路径方向角θ_pre的角度差；δ是控制输入量，表示车辆前轮的转向角；i为循环变量，用于标识当前迭代次数；步骤2，判断当前Flag的值，如果Flag为1，转向步骤5；如果Flag为0，则转向步骤3；步骤3，计算车辆前轮的转向角δ，δ＝Kh/Velocity×Error，Kh为增益系数，Velocity为当前车辆的速度，Error是车辆当前航向角和路径方向角的角度差；步骤4，判断Error的值，如果小于或等于设定的相应阈值，则认令Flag＝1并转向步骤7，否则直接进入步骤7；步骤5，计算变量D、D_pre、D_change、δ以及当前车辆和预瞄路径的相对位置S的值，更新当前迭代次数，所用式子如下，D＝Distance(P_current,Line)；D_change＝(D‑D_pre)/T；D_pre＝D；S＝LOCATION(P_current,Line)；S[i]＝S；S_saved＝S[0]；i++；$\delta =\mathrm{Kp}\times \overrightarrow{D}+\mathrm{Kd}/\mathrm{Velocity}\times \overrightarrow{D}\_\mathrm{change};$其中，Distance(P_current,Line)为车辆当前位置P_current与预瞄路径Line之间的最短距离；D_pre是上一次迭代所得D值，T为当前与上一次迭代时间间隔；LOCATION(P_current,Line)为预瞄路径Line起点、车辆当前位置P_current所在点以及预瞄路径Line终点所形成的三角形面积值，当预瞄路径Line起点、车辆当前位置P_current所在点、预瞄路径Line终点顺时针排列时，S<0，当预瞄路径Line起点、车辆当前位置P_current所在点、预瞄路径Line终点逆时针排列时，S>0；sign(S)为S的符号；为矢量，$\overrightarrow{D}=\sin g\left(S\right)\times D;$为矢量，$\overrightarrow{D}\_\mathrm{change}=\sin g\left(S\right)\times D\_\mathrm{change};$S_saved为S的初始值；Kp、Kd为增益系数；步骤6，如果当前变量S小于等于初始值S_saved×C，C为预设的阈值比例，令Flag＝0并转向步骤7，否则直接进入步骤7；步骤7，如果前轮转角大于等于预设的转向角阈值A1，则将此时的车辆前轮的转向角δ重新赋值，令δ＝A1并转向步骤9；否则进入步骤8；步骤8，如果前轮转角小于等于预设的转向角阈值A2，A2＝‑A1，则将此时的车辆前轮的转向角δ重新赋值，令δ＝A2并转向步骤9；否则直接进入步骤9；步骤9，判断当前车辆是否到达预瞄路径的终点，如果到达终点，结束对当前预瞄路径的相应处理流程；如果没有到达终点，则转向步骤2。