[发明专利]一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶的方法

说明书

本发明涉及一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶的方法，该方法测量智能车偏离车道中心线的距离，然后估算该偏差距离的微分，在此基础上假想有一目标位于车道中心线并伴随智能车的运动而运动，采用比例导引法，计算该假想的视线角变化速率，再在此基础上进行修正，得到修正比例导引的视线角速率，最终采用上述比例导引的视线角速率与修正视线角速率形成自动驾驶规律，实现车辆沿车道线的自动驾驶。该方法巧妙设计较好地解决了车辆位置偏差与前轮转向角的角度折算问题，经实验表明该智能车自动导引方法在消除位置偏差上具有消除速度快，而且动态响应比较平滑，无明显波动与振荡情况，具有非常舒适的乘坐品质，能够广泛应用于各种无人驾驶车辆。

技术领域

本发明属于自动驾与智能交通领域，尤其是涉及一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶的方法。

背景技术

目前各种车辆自动驾驶技术在车辆与车道线中心偏差的测量技术上差别不大，但在位置偏差的消除上，各种方法百花齐放。其中绝大部分是采用基于被控车辆精确建模，分析其动力学与运动学特性，然后采用经典或现代自动控制技术来实现测向位置误差的消除。其中经典控制注意是采用误差的比例、积分、微分来形成闭环控制消除误差。而各种现代控制方法，如自适应控制主要被用于消除车辆模型建模的不确定性，滑模控制则用于提高车辆侧线位置误差消除的速度。此外，反演控制与神经网络控制、模糊控制、鲁棒控制等方法也被广泛应用于车辆自动驾驶。但以上方法均需要知道车辆的模型特点，而且测量上也希望越多的车辆状态被测量得越准确越好。而人类在驾驶汽车时主要是依靠视觉角度偏差与驾驶经验来消除偏差，相反汽车模型的精确数据，人类大脑无法掌握也无需掌握。因此本发明提出了一类新颖的类似于武器系统自动对准与自动导引方式的修正比例导引方法来消除智能车自动驾驶过程中的位置偏差，该方法完全不需要车辆模型的任何信号，仅需测量车辆位置偏差，而且通过实验表明，能够实现很好的车道线自动驾驶功能，同时自动驾驶的舒适性品质也非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶方法，解决了现有控制方法中必须依赖车辆模型的特点，要求车辆状态被测量的越精确越好的问题。该方法完全不需要车辆模型的任何信号，仅需测量车辆位置偏差，测量简单，提高自动驾驶的舒适性品质。

本发明的基于修正比例导引的智能车自动驾驶方法是通过以下技术方案实现的：

一种基于修正比例导引的智能车自动驾驶方法，其特殊之处在于：该方法采用位置传感器测量智能车偏离车道中心线的距离，然后采用数字微分与滤波器估算该偏差距离的微分，在此基础上假想有一目标位于车道中心线并伴随智能车的运动而运动，采用比例导引法，计算该假想的视线角变化速率，再在此基础上进行修正，得到修正比例导引的视线角速率，最终采用上述比例导引的视线角速率与修正视线角速率形成自动驾驶规律，实现车辆沿车道线的自动驾驶。

上述方法具体包括以下步骤：

步骤一：测量智能车与道路中心线的位置偏差并估算位置偏差微分

首先采用前后两保险杠上安装的位置传感器测量智能车辆横向位置相对道路中心线的位置偏差，把该偏差记作：y_s；

在获得位置偏差测量值后，采用数字微分，求取位置测量误差的微分信号，即：采用位置信号的前后两次测量差，按照下式求取：

ΔT：前后两次测量数据的时间间隔周期，

y_s(n)：当前时刻的车辆位置误差测量值，

y_s(n-1)：比当前时刻早一个采样周期所获得的车辆位置误差测量值；

最后将上述数字微分信号通过下面的低通滤波器，滤掉前面程序求导算法引入的高频噪声：

S：代表传递函数的微分算子；