一種隊列行駛車輛控制方法技術

本發明專利技術涉及一種隊列行駛車輛控制方法，包括轉向控制方法和協同驅動與制動控制方法；轉向控制時，基于各跟隨車自身坐標系，分別獲取領航車經過的一組軌跡點的坐標值；基于車輛運動學原理和實時車輪轉角及運動參數，對上述軌跡點進行同步坐標變換，據此擬合各跟隨車的理想行駛軌跡，依據此軌跡控制各跟隨車轉向；同時，基于各跟隨車與領航車的驅動制動強度差異和前后車間距，適時執行同步及反饋驅動制動控制；本發明專利技術可實現多臺車輛安全穩定的同軌跡自動成列行駛，以降低車輛使用過程的人工成本和能源成本。能源成本。能源成本。

【技術實現步驟摘要】
一種隊列行駛車輛控制方法


[0001]本專利技術涉及車輛工程
，特別涉及一種隊列行駛車輛控制方法。

技術介紹

[0002]車輛的轉向控制和協同控制是隊列行駛車輛的重要關鍵技術，前者保障車輛同軌跡行駛，后者保障前后車輛運動協同，保持車間距離穩定，防止追尾。但現有技術中，同軌跡跟隨控制方法常基于大地坐標系采集車輛地理坐標信息，并據此擬合車輛行駛軌跡。但車輛精準地理坐標的采集是極為困難的，衛星定位、光學定位等方式難以滿足車輛定位精度和穩定性可靠性的要求；另外，現有技術中，車輛的驅動制動控制通常基于前后車間距進行反饋控制，但該方法存在一定的延時，緊急情況下容易造成車輛追尾。基于此，本專利技術提出一種隊列行駛車輛控制方法，以解決現有技術存在的問題，經檢索，未發現與本專利技術相同或相似的技術方案。

技術實現思路

[0003]本專利技術目的是：提供一種隊列行駛車輛控制方法，以實現多臺車輛的同軌跡自動成列行駛，并保障各車輛運動協同，車間距穩定。
[0004]本專利技術的技術方案是：一種隊列行駛車輛控制方法，其中包括車輛轉向控制方法，具體如下：所述隊列行駛車輛中，行駛于首位的車輛稱為領航車，其前軸中心點記為F1；設定Q為大于等于2的自然數，行車隊列中第Q輛車稱為跟隨車，記為車輛Q，其前軸中心點記為F
Q
； 車輛Q的轉向控制方法，具體步驟如下：（1）定義坐標系和時間序列，設定F
Q
為坐標原點，在水平投影面內，沿車身方向且朝向車頭的一側為Y軸正方向，垂直于車身方向且朝向車身右側為X軸正方向，建立坐標系Z
Q
；定義任一時刻為k時刻，經過時間Δt后變為k+1時刻；（2）初始化，k=0；（3）經過某一時間Δt后，時刻從k時刻變化為k+1時刻，即k=k+1；（4）解算在當前k時刻坐標系Z
Q
下，領航車前軸中心點F1的坐標值F
1k
（x
1k
，y
1k
），記錄F
1k
為一個軌跡點；（5）推算從k
?
1時刻到k時刻坐標系Z
Q
的變化參數，其中，解算從k
?
1時刻到k時刻車輛Q的轉角，即坐標系Z
Q
的轉角為θ
Qk
，定義轉角逆時針旋轉為正，順時針為負；θ
Qk
=Δt*ω
Qk
，ω
Qk
為車身轉速，其值由安裝于該車的陀螺儀測得；安裝于該車的速度計獲取F
Q
在k時刻的速度為ν
Qk
；k
?
1時刻，記錄的該車前軸轉向角為C
Qk
?1；依據車輛平面運動原理，可解算出坐標原點的變化參數，其中：X軸變化量a=
?
Δt*ν
Qk
*sin(C
Qk
?1+θ
Qk
/2)；Y軸變化量b=Δt*ν
Qk
*cos(C
Qk
?1+θ
Qk
/2)；記錄當前k時刻速度值ν
Qk
，用于下一步計算領航車在軌跡點間的行駛里程；
（6）坐標變換，將k
?
1時刻坐標系下，位于領航車前軸與車輛Q前軸之間的n個軌跡點F
1k
?1，F
1k
?2，
…
，F
1k
?
n
的坐標值依次變換成當前k時刻坐標系下的坐標值；依坐標變換方程，經變換的X軸和Y軸坐標值分別為:X
1k
?
m
=（x
1k
?
m
?
a）*cosθ
QK
+（y
1k
?
m
?
b）*sinθ
QK
，Y
1k
?
m
=（y
1k
?
m
?
b）*cosθ
QK
?
（x
1k
?
m
?
a）*sinθ
QK
；其中，等式左側的坐標值x
1k
?
m
和y
1k
?
m
為k時刻坐標系下軌跡點F
1k
?
m
的坐標值，等式右側坐標值x
1k
?
m
和y
1k
?
m
為k
?
1時刻坐標系下軌跡點F
1k
?
m
的坐標值；m取值依次為1，2，
……
，n；需要進行坐標變換的軌跡點個數n的取值方法是，假定領航車與車輛Q的速度近似相等，估算領航車從軌跡點F
1k
?
m
至F
1k
間的行駛里程S
Qm
；S
Qm
=(ν
Qk
?1+ν
Qk
?2+
…
+ν
Qk
?
m
）*Δt；設定領航車與車輛Q正常行駛時，兩車前軸相對同一基準點的里程差應為L
Q
，當S
Qm
>L
Q
時，m取值不再增加,n=m，即不在領航車前軸與車輛Q前軸之間的軌跡點不影響軌跡解算及轉向控制，不需要進行坐標變換，以節省計算資源；（7）基于k時刻獲取的一個軌跡點F
1k
，和之前各時刻獲得的，且坐標值已經變換至當前k時刻坐標系下的n個軌跡點F
1k
?1，F
1k
?2，
…
，F
1k
?
n
，共n+1個軌跡點擬合車輛Q前軸中心點F
Q
的理想行駛軌跡，跟隨車轉向控制器據此行駛軌跡，控制該車前軸轉向，使該車前軸中心點F
Q
沿該軌跡行駛，同時記錄此時該車前軸轉向角為C
Qk
，用于下一時刻坐標系變換參數的推算；（8）若車輛退出隊列行駛狀態，步驟結束；若車輛繼續隊列行駛，回到步驟（3）；本專利技術的車輛轉向控制方法與現有技術具有本質的不同。
[0005]首先，一個突出的創造性在于，它“不需要”基于大地坐標系進行車輛定位、軌跡解算和轉向控制；軌跡點定位、坐標變換、軌跡解算及轉向控制是基于各跟隨車自身坐標系對領航車進行實時定位，獲取領航車經過的一組軌跡點的坐標值；基于車輛運動學原理，依據該車車輪轉角、車身轉速、車速等參數，對上述軌跡點進行實時坐標變換；據此擬合各跟隨車的理想行駛軌跡。不同于在大地坐標系下，軌跡是靜態的，本專利技術中，該理想軌跡應隨車輛坐標系的變化在數值上是動態變化的，因為坐標系與該跟隨車固定，顯然可解算該車與其理想軌跡的實時偏差，并據此控制該車轉向，可有效控制并減少與領航車本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種隊列行駛車輛控制方法，其特征在于，其中包括車輛Q的轉向控制方法，具體如下：所述隊列行駛車輛中，行駛于首位的車輛稱為領航車，其前軸中心點記為F1；設定Q為大于等于2的自然數，行車隊列中第Q輛車稱為跟隨車，記為車輛Q，其前軸中心點記為F
Q
； 車輛Q的轉向控制方法，具體步驟如下：（1）定義坐標系和時間序列，設定F
Q
為坐標原點，在水平投影面內，沿車身方向且朝向車頭的一側為Y軸正方向，垂直于車身方向且朝向車身右側為X軸正方向，建立坐標系Z
Q
；定義任一時刻為k時刻，經過時間Δt后變為k+1時刻；（2）初始化，k=0；（3）經過某一時間Δt后，時刻從k時刻變化為k+1時刻，即k=k+1；（4）解算在當前k時刻坐標系Z
Q
下，領航車前軸中心點F1的坐標值F
1k
（x
1k
，y
1k
），記錄F
1k
為一個軌跡點；（5）推算從k
?
1時刻到k時刻坐標系Z
Q
的變化參數，其中，解算從k
?
1時刻到k時刻車輛Q的轉角，即坐標系Z
Q
的轉角為θ
Qk
，定義轉角逆時針旋轉為正，順時針為負；θ
Qk
=Δt*ω
Qk
，ω
Qk
為車身轉速，其值由安裝于該車的陀螺儀測得；安裝于該車的速度計獲取F
Q
在k時刻的速度為ν
Qk
；k
?
1時刻，記錄的該車前軸轉向角為C
Qk
?1；依據車輛平面運動原理，可解算出坐標原點的變化參數，其中：X軸變化量a=
?
Δt*ν
Qk
*sin(C
Qk
?1+θ
Qk
/2)；Y軸變化量b=Δt*ν
Qk
*cos(C
Qk
?1+θ
Qk
/2)；同時記錄當前k時刻速度值ν
Qk
，用于下一步計算領航車在軌跡點間的行駛里程；（6）坐標變換，將k
?
1時刻坐標系下，位于領航車前軸與車輛Q前軸之間的n個軌跡點F
1k
?1，F
1k
?2，
…
，F
1k
?
n
的坐標值依次變換成當前k時刻坐標系下的坐標值；依坐標變換方程，經變換的X軸和Y軸坐標值分別為:X
1k
?
m
=（x
1k
?
m
?
a）*cosθ
QK
+（y
1k
?
m
?
b）*sinθ
QK
，Y
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m
=（y
1k
?
m
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b）*cosθ
QK
?
（x
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m
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a）*sinθ
QK
；其中，等式左側的坐標值x
1k
?
m
和y
1k
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m
為k時刻坐標系下軌跡點F
1k
?
m
的坐標值，等式右側坐標值x
1k
?
m
和y
1k
?
m
為k
?
1時刻坐標系下軌跡點F
1k
?
m
的坐標值；m取值依次為1，2，
……
，n；需要進行坐標變換的軌跡點個數n的取值方法是，假定領航車與車輛Q的速度近似相等，估算領航車從軌跡點F
1k
?
m
至F
1k
間的行駛里程S
Qm
；S
Qm
=(ν
Qk
?1+ν
Qk
?2+
…
+ν
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m
）*Δt；設定領航車與車輛Q正常行駛時，兩車前軸相對同一基準點的里程差應為L
Q
，當S
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時，m取值不再增加,n=m，即不在領航車前軸與車輛Q前軸之間的軌跡點不影響軌跡解算及轉向控制，不需要進行坐標變換，以節省計算資源；（7）基于k時刻獲取的一個軌跡點F
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，和之前各時刻獲得的，且坐標值已經變換至當前k時刻坐標系下的n個軌跡點F
1k
?1，F
1k
?2，
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，F
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【專利技術屬性】
技術研發人員：劉濱，
申請(專利權)人：蘇州立方元智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：