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        自動(dòng)駕駛汽車的位置確定和自動(dòng)控制

        2017-12-05 13:36:03張振偉
        汽車文摘 2017年1期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制控制點(diǎn)交通事故

        自動(dòng)駕駛汽車的位置確定和自動(dòng)控制

        駕駛員失誤造成的交通事故占交通事故總量的70%。因此,若能實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛,便可大幅降低交通事故的發(fā)生。目前,自動(dòng)駕駛汽車引起了眾多研究人員的注意,其可以根據(jù)激光雷達(dá)、相機(jī)或其它傳感器對(duì)汽車周圍環(huán)境的感知來制定相應(yīng)的控制策略,從而實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛。此外,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛可以緩解交通阻塞,實(shí)現(xiàn)殘疾人出行。目前,完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛還需要解決多種技術(shù)難題,而成本過高也限制了自動(dòng)駕駛汽車的推廣。對(duì)此,以機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS)作為框架,開發(fā)了適用于自動(dòng)駕駛汽車位置確定和自動(dòng)控制的方法,并通過試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

        實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛,需要解決的2個(gè)關(guān)鍵問題為:確定汽車當(dāng)前位置和無障礙行駛路徑。對(duì)汽車當(dāng)前位置的確定采用全球定位系統(tǒng)(GPS)、慣性測(cè)量單元(IMU)和車輪編碼器。不同傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)具有不同的格式,因而使用前首先需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和歸一化處理;之后對(duì)處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)采用擴(kuò)展卡爾曼濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合;最后對(duì)汽車位置的確定,并包含預(yù)測(cè)和更新兩個(gè)階段。預(yù)測(cè)階段基于融合數(shù)據(jù)和誤差協(xié)方差估計(jì)汽車下一步可能出現(xiàn)的位置。更新階段則根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,得到汽車位置更加準(zhǔn)確的估計(jì)值。對(duì)無障礙行駛路徑的確定,首先依據(jù)出發(fā)地和目的地確定一定數(shù)量的控制點(diǎn),控制點(diǎn)數(shù)量的設(shè)定基于行駛環(huán)境的復(fù)雜程度;之后采用三次樣條插值連接各控制點(diǎn),確定無障礙行駛路徑;最后采用路徑跟蹤算法保證汽車沿確定的行駛路徑行駛。驗(yàn)證時(shí),采用一輛前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)的全地形越野車,其以一臺(tái)36V直流無刷電機(jī)作為動(dòng)力源;同時(shí)安裝一個(gè)TP-LINK路由器實(shí)現(xiàn)車內(nèi)電子控制單元與外部傳感器(GPS、IMU和車輪編碼器)的無線通信,控制參數(shù)包括轉(zhuǎn)向角和節(jié)氣門開度。試驗(yàn)在英國巴斯大學(xué)進(jìn)行,選擇一段中心長(zhǎng)度為61.34m的封閉三角形道路,試驗(yàn)3次。結(jié)果顯示,3次試驗(yàn)汽車走完全程的距離分別為63.55m、60.86m、65.75m,幾乎完全按照道路形狀行駛,因而所采用的方法能夠很好地實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛。

        PejmanIravanietal.SAE 2016-01-1878.

        編譯:張振偉

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