网站开发南昌,廊坊高端网站制作,电商代运营公司怎么样,机票网站手机版建设目 录 1 背景... 1
2 名词解释... 2
3 路径规划及控制总体设计#xff08;SMPC#xff09;... 3
4 路径规划及控制详细设计... 4
4.1 决策场景... 4
4.2 接口定义... 4
4.2.1 目标车道线的巡航场景... 4
4.2.2 目标车道线与动态障碍物的混合场景... 4
4.2.3 垂直泊车…目 录 1 背景... 1
2 名词解释... 2
3 路径规划及控制总体设计SMPC... 3
4 路径规划及控制详细设计... 4
4.1 决策场景... 4
4.2 接口定义... 4
4.2.1 目标车道线的巡航场景... 4
4.2.2 目标车道线与动态障碍物的混合场景... 4
4.2.3 垂直泊车场景... 4
4.2.4 水平泊车场景... 6
4.2.5 倾斜车位泊车场景... 6
4.2.6 有可行使区域的目标车道线巡航场景... 6
4.3 决策与PNC接口... 6
4.4 规划算法模块设计... 6
4.4.1 目标车道巡航算法概述... 6
4.4.2 螺旋线规划算法... 8
4.4.3 最优解参数估计... 8
4.5 纵向控制ACC.. 9
4.5.1 ACC控制系统基本流程... 10
4.5.2 舒适性控制该部分为废弃方案... 12
4.5.3 障碍物置信度的要求... 13
4.6 横向控制... 13
4.6.1 Yawrate闭环... 13
4.6.2 车辆模型... 14
5 故障诊断... 17
6 输入输出接口... 18
6.1 输入接口... 18
6.1.1 车身信息接口... 18
6.1.2 决策模块接口... 20
6.2 输出接口... 23
6.2.1 输出接口方式1. 23
6.2.2 输出接口方式2. 23
6.2.3 输出接口方式3. 25 背景 略 名词解释 表2.1 名词解释 名词 定义 路径规划及控制总体设计M-DWA
本方案是在动态窗口法基础上着眼于四轮车的高速道路低速道路以及泊车场景演进而来的算法简称M-DWAMultiply step Dynamic Window Approach。
总体模块划分为决策模块路径规划模块LLCLow level control三大部分。
决策模块决策模块有三大功能。1根据上游算法给出的环境信息将整个规划模块切分成不同的决策场景每一个决策场景包括一个目标多个避障边界同时赋予每一个避障边界一个方向以保证每一个决策场景只有一个局部最优解2决策模块同时负责法律道德油耗驾驶员偏好交通规则……等非避障的策略权衡3决策模块需要根据路径规划出来的最优路径的状态来维护状态机最基本的功能是泊车入库中的入库准备泊车揉库的状态。路径规划模块对每一个决策场景利用最优状态逼近控制算法OSAC预测未来每一个时间点的轨迹。LLC模块(Low level control)模块LLC有两个功能1加速度闭环以响应路径规划的目标速度以及目标加速度。2Yawrate闭环实时调整车辆姿态以响应路径规划的目标yawrate值。
M-DWA的特性
1在求取轨迹的方式上是M-DWA本质不同于DWA算法的地方。DWA在计算轨迹的过程中控制量是不变的因此轨迹表现上是一个标准的圆弧或者直线而多步动态窗口法M-DWA则在每一个轨迹点上预测环境信息的变化在每个点上都通过控制率OSAC来更新控制量。这使得M-DWA算得的路径是更接近未来真实行驶的轨迹。
2M-DWA的控制量为Yawrate以及Ax然后由yawrate闭环和加速度闭环翻译成方向盘油门制动档位信息。这种方法使决策和路径规划与控制目标车辆的性能解耦因此决策和路径规划算法的参数调试与车型无关实车或者仿真调试好的决策、路径规划参数可以适应于不同车辆类型。
3M-DWA算法无需像DWA算法那样生成很多条轨迹M-DWA算法的每一条轨迹是特定决策场景下由OSAC算法计算出来的最优轨迹。因此M-DWA算法得轨迹数量是由决策场景来决定的一般而言决策模块难以决定的决策数量只有2到3个。这有利于减少M-DWA的计算量。
路径规划及控制详细设计 决策场景
由总体设计可知决策模块根据上游算法给出的环境信息生成不同的决策场景每一个决策场景包括一个目标多个避障边界同时赋予每一个避障边界一个方向以保证每一个决策场景只有一个局部最优解 目标车道线的巡航场景目标车道线与动态障碍物的混合场景垂直泊车场景水平泊车场景倾斜车位泊车场景有可行使区域的目标车道线巡航场景决策算法模块设计 决策模块输出接口定义
行驶目标STG_Objective。
决策的目标既可能是车道中心线亦可能是待入库的车位中心线。STG_TargetLine中包括速度限制信息Speed_Limit用来定义弯道降速定点停车以及泊车终止点stoppoint_error用来定义车辆停止点的停止误差高精度的停止误差需要加速度闭环进行“蹭车”控制,如无误差要求则为999target_line指的是车位的目标中线也可以指巡航的车道中心线当为车位的目标中线时只有两个点是有效的此时index_start0index_end1drive_direction用来指示行车方向是前进还是倒车。
避障边界STG_Boundary.
决策的避障边界既可能是车道的边线线段可延长也可能是几个点组成的墙体不可延长线亦可能是单个点指示的障碍物。
boundary,表示的是避障的边界boundary_type表示避障的类型有三种避障类型分别为左边超越右边超越后面跟随distance_danger表示危险距离distance_safe表示安全距离。 规划算法模块设计 Environment update(EU)
EU模块的功能有两个
计算目标线、避障边界与车的相对位置相对角度。以供OSAC算法使用。根据OSAC算法估计的轨迹更新每一个轨迹点上目标线、避障边界与车的相对位置相对角度。
EU模块的输入数据来自决策模块STG,输出接口定义与决策模块的输出接口类似同样分为目标和避障边界它是在决策模块接口的基础上添加了与车的相对位置相对角度信息。接口如下
行驶目标EU_Objective。
接口解析如下 接口名称 接口说明 yaw_line2car 目标线相对于车身方向的夹角。即下图中的ψ distance_line2car 目标线相对于车身方向的位置。即下图中的x distance_y 在纵向距离多远处车道保持状态OK。即下图解说的y r_reverse_line 目标线的曲率半径 drive_direction 前进挡模式还是倒车模式
方向定义遵守向左为正向右为负。
如下图目标车道线用箭头表示箭头朝向表示巡航的目标方向。
则在这种场景下
1车No1车道线相对车的位置在左x0车道线相对车的夹角朝右ψ0如果不限制什么时候达到lanekeep目的则Y999。
(2) 车No2: 车道线相对车的位置在左x0车道线相对车的夹角朝左ψ0如果不限制什么时候达到lanekeep目的则Y999。
3车No3: 车道线相对车的位置在左(注意目标车道线是有方向的若目标方向箭头朝下则位置在右)x0车道线相对车的夹角朝左ψ0并且ψpi/2如果不限制什么时候达到lanekeep目的则Y999。
关于泊车场景是将目标车位的中线看成为目标车道线方向定义与上述相同。泊车场景如下图
4车No4: 车道线相对车的位置在左(注意目标车道线是有方向的若目标方向箭头朝下则位置在右)x0车道线相对车的夹角朝左ψ0限制车在到达车位下边界前达到lanekeep目的因此有Y-5。
避障边界EU_Boundary. 最优状态逼近控制 垂直泊车场景 目标车道巡航算法概述
PNC的核心算法为目标车道的巡航算法目标车道包括方位信息xy, ψx表示与目标车道线的横向距离y表示在纵向距离多远处车道保持状态OKψ表示目标车道与车辆的夹角。
目标车道线巡航算法有两种情况一个是弯道巡航一个是直线巡航。弯道巡航是直线巡航的特殊形式差别只在于在直线巡航上累加一个弯道曲率的控制量。 螺旋线规划算法最优解参数估计
最优解参数获取模块的目的是获取最优螺旋线的曲率以供螺旋线算法计算当前位置的路径曲率。
输入接口 接口名称 接口说明 Final_point_distance 在纵向距离多远处车道保持状态OK。即目标车道线的方位信息y Yaw_Lane2Car 目标车道相对于车身方向的夹角。即目标车道先的方位信息ψ。 Distance_Lane2Car 目标车道相对于车身方向的位置。即目标车道线的方位信息x V_ms 当前车速 Vehicle_direction 目标车道巡航是前进挡模式还是倒车模式
输出接口 接口名称 接口说明 R_Reverse_Req 最优解螺旋线的曲率。 CurveSpd_Req 最优解螺旋线的曲率变化率 算法设计如下 根据几何图形的运算R与x,y, ψ和θ满足一下关系式。其中θ表示的是车辆在左转和右转中间临界状态时车辆方向和预描点切线方向的夹角。
R*sinψy2R*sinθRRcosψ-x2R*cosθ
化简可得如下方程式
cosθ RcosψR-x2R21-cosψR22Rx*cosψx-R*sinψ-x2-y20
则可通过以上公式估计最优螺旋线的曲率半径。 纵向控制ACC
纵向控制系统ACC提供了自动驾驶过程中车辆的纵向规划策略。
ACC是按照跟车模式设计的控制律。跟车即本车以一定的安全距离跟随前车行进。当前方没有车辆时假设距本车足够远处有一辆速度很大的虚拟车辆本车为跟随前车将加速直至达到速度上限追赶虚拟车辆即进入定速巡航模式。根据以上策略可将跟车模式扩展为囊括所有纵向控制环境的控制策略有车时保持安全距离跟车无车时设定速度上限以定速巡航的模式追赶前车。
ACC控制策略 有目标车辆 以安全距离跟车 跟车模式 无目标车辆 假设前车很远追车 定速巡航 ACC控制系统基本流程
为了跟车时保持安全距离ACC首先利用位置控制完成跟车目标。
本车为保持安全车距所需要调整的距离S可由车距和前车车速求得。
sLdis-τ*vb
Ldis为与前车的距离Vb为前车车速 为安全时距一般在1.5s至2.2s之间。
由S求出当前时刻的速度指令Vstp。再根据Vstp求出加速度指令。
vstp2ass
astp_svstp-vxk
as为根据舒适性和操控性设定的加速度Vx为本车车速K为求取加速度的比例系数。
由关系式可知K值越小相同速度差得到的加速度越大跟车反应速度越快但是基于位置环的控制律响应速度慢K值较小时车处于安全距离附近会造成来回震荡这一缺点严重影响安全。因此控制系统引入速度环的控制来弥补这一缺点。速度环的引入能加快控制律的响应速度可有效抑制车在安全距离时的震荡。
速度环控制直接利用本车与前车的相对速度变化得出加速度指令。
astp_vvb-vxk
Vb为前车车速。将速度环与位置环得到的加速度进融合得到astp_0
当本车离安全车距较远时位置环控制的权重大当本车距安全距离越小时速度环的权重越大。
采用速度环与位置环控制律的目标是在保持良好的体感状态下完成跟车控制。然而在某些危险情况下需要紧急刹车以保证安全舒适性加速度as不能满足安全性要求。为此控制律引入了可保证行车安全的加速度当此加速度astp_1小于舒适性加速度as的最小值时判定情况较危险采用astp_1进行刹车当astp_1在as范围内时采用astp_0
。采用的加速度定义为astp_safe
astp_1-∆v22s
由于上述公式中距离变化s处于分母当s接近于0时较大的速度差和较小的s会产生过大的加速度即在达到安全距离前再猛踩一脚刹车严重影响体感如图1所示。
图1 S接近0时产生的加速度突变
因此引入了新的距离|sdanger||s|求得新的加速度在到达安全距离前替换这一过大的加速度。
sdangerLdis-τdanger*vb
astp_dangervb-vxk-∆v22sdanger
s接近于0时Sdanger还相对较大astp_danger
产生的大减速将晚于astp_safe
当astp_safe
出现突变时使用astp_danger
的值进行控制屏蔽在达到安全距离时astp_safe
产生的刹车提高体感。
图2 安全距离附近astp_safe
与astp_danger
对比
最后对加速度指令进行软化处理防止每一步加速度的跳变过于激烈由此得到最终的加速度指令astp
