[发明专利]一种含驾驶员焦点预瞄模型的车辆自主转向控制方法

说明书

本发明公开一种含驾驶员焦点预瞄模型的车辆自主转向控制方法，该方法主要包括：(1)由GPS导航及车辆传感器获得前方的道路信息；(2)在驾驶员的视野区，获取最优的预瞄路径；(3)获取预瞄中心，即焦点；(4)融合焦点前后的道路信息计算预瞄偏差量；(5)按得到的预瞄偏差量操作方向盘的转动。本发明综合考虑了视野范围内的道路信息和驾驶员的视野特性，因此能提前“感知”前方道路信息，避免急转弯带来的负面影响。同时，该方法也为自动规避障碍物和换道行驶的研究提供了一个可行的研究途径，具有较大的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种车辆自主转向控制方法，尤其涉及一种含驾驶员焦点预瞄模型的车辆自主转向控制方法。

背景技术

汽车数量的不断增加带来了道路拥挤、交通事故、能源浪费和环境污染等问题。人们希望汽车能自动识别道路、根据规划好的路径自动安全行驶，使驾驶员能够从枯燥繁琐的驾驶行为中解脱出来。

车辆的路径跟踪控制是无人驾驶车辆的核心控制问题之一，基于偏差调节的路径跟踪控制系统相当于一个驾驶员模型，驾驶员模型是汽车自主转向技术的重要组成部分。就驾驶员而言，他的操作技术是在反复实践和经验积累的基础上形成的。一个驾驶员，如果不能保证汽车运动的轨迹与预期轨道的误差小于安全行车所允许的数值，那么，他就不是一个合格的驾驶员。越是熟练的驾驶员，驾驶的误差也就越小。

现有的几种驾驶员模型，如Macadam的最优预瞄控制模型(MACAMAM CC.Application of an optiaml preview control for simulation of closed-loopautomobile driving.IEEE Transactions on Systems，Man and Cybernetics，1981，11(6)：393-399)被认为是驾驶员转向模型的里程碑，其缺点在于并没有考虑航向偏差对最优预瞄模型的贡献；郭孔辉的对上述模型进行跟踪研究，提出预瞄最优曲率模型(郭孔辉.驾驶员-汽车闭环系统操纵运动的预瞄最优曲率模型.汽车工程，1984，6(3)：1-16)，其模型参数的物理含义清晰，在一定程度上能模拟人的驾驶习惯，且应用方便。但在高速转向时，跟踪精度不高以及出现转向波动现象，使其在高速下的应用具有一定的局限性；Ungoren等建立了自适应最优预瞄控制驾驶员模型(UNGOREN A Y，PENG H.An adaptiVe lateralpreview driver model.Vehicle System Dynamics，2005，43(4)：245-259)，通过自适应算法对远近不同位置的位置偏差选取不同权重，实现比固定权重更好的控制效果。Sharp提出多点预瞄路径转向控制方法(Sharp R S.Driver steering control and a newperspective on car handling qualities.Journal of Mechanical EngineeringScience，2005，219(10)：1041-1051)，与单点及两点预瞄相比，采取更多的预瞄点能获得更理想的控制效果。

针对现有车辆自主转向控制方法无法真实模拟驾驶员的视野特性，未融合视线范围内的道路信息的缺点，本发明提供了一种含驾驶员焦点预瞄模型的车辆自主转向控制方法。使用该方法能获得很好的路径跟踪效果。

发明内容

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种含驾驶员焦点预瞄模型的车辆自主转向控制方法。

2、技术方案：为实现上述发明目的，本发明所述的一种含驾驶员焦点预瞄模型的车辆自主转向控制方法的流程如图1所示，具体步骤如下：

(1)由全球定位系统GPS和视频摄像头等车载传感器获得前方的道路轨迹；

(2)在视野范围内由车辆自主决策系统根据当前车辆状态及观测到的外部环境，规划最优的路径，即确定预瞄路径；

(3)将车辆行驶正前方(即视线正前方)距离视屏摄像头l的点作为预瞄中心，即焦点。