[发明专利]一种基于横摆角速度控制的车道保持控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于横摆角速度控制的车道保持控制方法及装置，属于汽车车道控制领域，包括：获取车辆及车道信息数据；根据二自由度车辆动力学模型进行变换，得到第一前轮转角计算公式；根据侧向偏差计算公式y_cd＝y_sd‑D_s(ψ‑ψ_des)进行变换，得到第二前轮转角计算公式；将车辆及车道信息数据分别带入第一前轮转角计算公式和第二前轮转角计算公式进行计算，得到第一前轮转角和第二前轮转角，并将其相加，得到第三前轮转角并输入LKA系统，完成车道控制。本方案以车辆侧向运动中的主要变量——横摆角速度为控制变量实现车道纠偏，算法设计使得车辆与车道线之间偏差的动态响应逐渐减小，避免蛇形运动，其中控制变量的选择有清晰的物理意义，便于系统调试。

技术领域

本发明属于汽车车道控制领域，尤其涉及一种基于横摆角速度控制的车道保持控制方法及装置。

背景技术

汽车车道保持辅助(Lane Keeping Assistance，LKA)系统能够为驾驶员提供横向安全辅助，当汽车无意识偏离车道时，对驾驶员进行警示，并在必要时对汽车进行主动控制，使汽车保持在车道内以避免发生事故。

现有技术中公开了一种车道保持系统及其控制方法(专利申请号：2021110808467)，包括：控制单元；测量单元，其输出端连接所述控制单元的输入端；图像采集单元，其输出端连接所述控制单元的输入端；转向电机系统，其电连接所述控制单元的输出端；驱动电机系统，其电连接所述控制单元的输出端；其中，所述控制单元还与车辆的车轮电连接。其分别以转向控制和驱动力分配控制实现直线和弯道行驶工况下的LKA功能，以改善车辆在LKA控制下的转向特性和轨迹跟踪能力，但是该方案在控制过程中会出现围绕车道中心线的蛇形运动，主要原因在于控制算法需同时控制两个相互耦合的运动变量，质心侧偏角和横摆角速度，很难使二者以一致的趋势趋向于控制目标。

发明内容

本发明提供了一种基于横摆角速度控制的车道保持控制方法及装置，旨在解决上述中在对车辆进行车道控制的过程中存在蛇形运动的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

获取车辆及车道信息数据；

根据二自由度车辆动力学模型进行变换，得到第一前轮转角计算公式；

根据侧向偏差计算公式y_cd＝y_sd-D_s(ψ-ψ_des)进行变换，得到第二前轮转角计算公式，其中y_cd为车辆质心与车道线的侧向偏差，y_sd为车辆纵轴与车道中心线的侧向偏差，D_s为摄像头在车辆质心前方测取侧向偏离点的距离，ψ为车辆横摆角，ψ_des为车道中心线的方向角；

将车辆及车道信息数据分别带入第一前轮转角计算公式和第二前轮转角计算公式进行计算，得到第一前轮转角和第二前轮转角，将第一前轮转角和第二前轮转角相加，得到第三前轮转角并输入LKA系统，完成车道控制。

作为优选，根据二自由度车辆动力学模型进行变换，得到第一前轮转角计算公式，包括：

将稳态响应公式带入二自由度车辆动力学模型中进行变换，得到车身横摆角的微分方程其中β为车辆质心侧偏角，β_s为车辆质心侧偏角稳态值，a为质心至前轴的距离，b为质心至后轴的距离，m为整车质量，u为车辆质心纵向速度，k₁为前轴侧偏刚度，k₂为后轴侧偏刚度，L为轴距，且L＝a+b，R为道路半径，I_z为车辆横摆转动惯量，为车辆横摆角加速度，为车辆横摆角速度，为横摆角速度的稳态值且δ为前轮转角；