一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法

技术特征：
1.一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法，其特征在于，设xay为大地坐标系；xcy为车辆坐标系；xcy是以车辆质心为原点的车辆坐标系，车辆坐标系的x轴为车辆前进方向，y轴为驾驶员左侧与x轴垂直方向，车速为v，车速在x轴上的分量为u，车速在y轴上的分量为τ，ψ为车辆当前时刻的航向角，β为车辆的质心侧偏角，c(x
c
，y
c
)点为车辆质心坐标；p点为车辆在位置c时的预瞄点，即车辆经过预瞄时间tp后的目标位置；q点为车辆经过预瞄时间tp后到达的实际位置，弧cq为车辆tp时间内的轨迹，o点为汽车轨迹的圆心，θ为圆弧轨迹所对应的圆心角，为车辆的横摆角速度，m点是q点过车辆坐标系x轴作垂足的交点，d点是延长车速与qm的交点；假设汽车在未来一段时间内保持不变的横摆角速度，且由于车速τ远小于u，则认为汽车合速速的大小保持不变，在该假设条件下，汽车在未来一段时间内将作匀速圆周运动，且汽车合速度的方向始终与其轨迹相切；若已知p点和q点在车辆坐标系下的y坐标y
p
和y
q
，则有e
y
＝y
p-y
q
，e
y
为经过预瞄时间tp后的车辆侧向偏差，分别求解y
p
和y
q
，得到e
y
；具体步骤如下：1)计算经过预瞄时间tp后圆弧轨迹所对应的圆心角∠θ，若车辆横摆角速度为则圆心角2)计算∠qcm：∠qcd为车辆经过t
p
时间的圆弧轨迹对应的与车速v的夹角，由弦切角定理得∠dcm是车速v与车辆坐标系x轴的夹角，即车辆质心侧偏角β，有∠dcm＝β，则有3)计算q点在车辆坐标系下的侧向坐标y
q
，在三角形qcm中，已知，在三角形qcm中，已知cm＝tp
·
u，则4)将参考轨迹在大地坐标系下进行离散化，离散后的参考轨迹上的点用{j0，j1，j2，
…
，j
n
}的序列来表示，其中j0、j
n
分别为参考轨迹的起点和终点，若是实时采集的参考轨迹，则n是无穷的，取n＝200，参考轨迹上的点在大地坐标系下的坐标记为(x
i
，y
i
)，其中0≤i≤n，且i和j的下标相对应，相邻两个点的距离记为l0；5)在参考轨迹上找到预瞄点p；6)将参考轨迹上的点在大地坐标下的坐标转化为在车辆坐标系下的坐标；7)找到参考轨迹上距离当前车辆位置最近的点j
p
；8)确定预瞄点p序号，p＝p m为参考轨迹离散后的预瞄点序号，其中p为车辆当前距离参考轨迹最近点的序号，m为经过预瞄时间t
p
后所增加的序号；9)计算预瞄点p在车辆坐标系下的侧向坐标y
p
＝-(x
p m-x
c
)sinψ (y
p m-y
c
)cosψ，其中x
p m
为预瞄点p在大地坐标系下的横坐标，y
p m
为预瞄点p在大地坐标系下的纵坐标，则经过预瞄时间tp后的车辆侧向偏差e
y
＝y
p-y
q
；经过上述步骤，计算出了跟踪参考轨迹的车辆侧向偏差。2.根据权利要求1所述的一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法，其特征在于，步骤中，所述的相邻两个点的距离l0＝1m。

技术总结
本发明公开了一种基于预瞄点的车辆路径跟踪侧向偏差计算方法，该方法首先通过将参考轨迹上的离散点的坐标由大地坐标系下转换成车辆坐标系下，预瞄距离很方便的确定了预瞄点，在求出轨迹上离车辆当前位置最近的点，进一步求得预瞄点的序号，从而计算出车辆经过预瞄时间到达的预瞄点与车辆实际到达的点的侧向偏差，再通过侧向偏差得出适当的前轮转角。本发明所述的方法原理简单易理解，且计算过程简便快速，能够很好的实现车辆跟踪参考轨迹的目的。目的。目的。


技术研发人员：刘夫云 周星 邓聚才 孙永厚 唐振天 韩国鑫 张成财 周小东
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2022.06.10
技术公布日：2022/9/2