基于Matlab的多约束自动平行泊车轨迹规划

分析泊车轨迹曲线特点,在已有轨迹函数基础上提出新的轨迹函数,通过对实际泊车轨迹的拟合证明该函数的可用性.分析泊车环境中存在的可能碰撞点,建立相应的避撞约束函数.以泊车环境障碍约束、车辆自身参数约束、泊车初始点方位约束、泊车终点位置约束为轨迹函数的约束函数,以泊车终点车辆与车位夹角最小为目标函数建立单目标多约束轨迹方程.分别对一般泊车环境和狭小空间泊车环境进行泊车轨迹规划,利用Matlab软件非线性约束优化函数求得轨迹函数参数.仿真结果表明:对于一般泊车环境,该方法能满足泊车轨迹曲率连续性,使车辆无碰撞进入车位,并使车辆与车位平行;对于狭小空间泊车环境,虽未能使车辆与车位平行,但实现了车辆无碰撞地泊车入位并保证轨迹曲率的连续性.由此可知该方法可实现车辆无碰撞地泊车入位,并满足轨迹曲率连续性要求,有效地解决了泊车过程中停车转向问题.     

全自动平行泊车路径规划方法研究

为解决车辆泊车过程中发生碰撞预警,导致车辆无路径可跟踪的问题,为提高泊车成功率,提出一种全自动泊车路径规划方法,包括一次路径规划和二次路径规划。在对不同泊车状态进行约束分析的基础上,以路径曲率最小为优化目标,建立路径优化函数。利用Matlab非线性约束优化函数求得一次、二次路径轨迹函数参数。车辆在一次泊车发生碰撞预警的情况下进入二次路径规划模块。仿真结果表明:一次路径规划方法能满足车辆轨迹连续且无碰撞泊入车位;如若出现预警碰撞,二次路径规划方法能保证连续、安全泊入车位,为安全泊车提供了二次保障。     

基于Bezier曲线拟合的自主平行泊车轨迹模型仿真

根据阿克曼转向几何学,联系实际泊车情况,首先给出最短泊车空间、泊车起始点范围以及避碰约束空间的生成方法,并在此基础上,考虑动力学约束条件,在直角坐标系Oxy平面中,利用参数化方程,基于Bezier曲线,建立x和y之间动态关系。对每个时间t,依次得到汽车泊车时的具体转向角度和转向半径,得到新的位置点,从而控制汽车沿着Bezier曲线随着时间做变速运动,最终实现连续曲率的轨迹规划。Matlab仿真表明,采用这种方法能够有效地实现避障,在曲线转折点处运动平滑,未出现抖动,满足自主泊车的连续性要求及所需泊车空间尽可能小的目的。     

紧急避撞工况下的路径规划与跟踪

高速工况下规划侧向换道紧急避撞路径需考虑避撞与稳定性问题,本文提出了一种基于非均匀B样条曲线、满足多约束要求的路径规划方法. 该方法通过两段非均匀B样条曲线构造出具有曲率连续且加速度呈梯形变化、满足起止点斜率和曲率约束的避撞路径模型,再结合环境信息生成由两个参数控制路径形状的避撞路径簇;在此基础上,构建乘员舒适性目标函数,旨在满足避撞要求的情形下,从路径簇中选取舒适性最优的局部路径;在完成避撞路径规划同时,通过目标函数以及车辆多约束得到优化纵向加速度,完成避撞运动规划;最后采用长于处理多约束控制的模型预测控制算法,通过建立线性时变模型预测控制器控制车辆跟踪规划的路径,验证了路径规划方法的可行性.     

多车环境下智能货车的紧急转向决策及轨迹规划

决策与规划是实现自动驾驶的关键技术,针对自动驾驶货车在紧急转向避障时需要考虑换道时目标车道的安全性和规划出最优避障轨迹的问题,采用将换道时左右车道上的车辆与自车的相对距离和换道的最小安全距离的差值分别建立模糊关系的方法,通过比较模糊规则推理设计的安全值,选择更安全的车道进行转向避障,为了迅速规划出最优避障轨迹,采用三阶贝塞尔曲线,通过设计4个控制点坐标形成避障曲线,为了防止转向时横向加速度过大导致货车发生侧翻和速度过快与前车发生碰撞,设计车辆的稳定性边界和碰撞边界对控制点进行约束,使用MATLAB中的函数求解出不同车速下的最优换道轨迹,最后使用仿真软件进行仿真验证,结果表明设计出的避障决策和轨迹规划可以安全、有效地避开障碍。     

自动泊车系统性能评价方法

为了对自动泊车系统(automatic parking system,APS)进行整体客观的评价,帮助消费者打消对新技术的体验顾虑,为自动泊车系统技术发展提供新方向,提出一种基于试验数据的自动泊车系统性能评价方法。首先选取平行泊位和垂直泊位作为试验场景,通过实车试验分别采集不同场景下的自动泊车样本数据,分析选取泊车入位总时长、停车姿态角、揉库次数等作为评价指标,制定评分规则,对APS进行了定量评价,获得APS在不同指标下的得分,确定各指标权重,计算车辆所搭载的APS系统综合得分,并根据得分确定车辆泊车效果评价等级;然后将泊车入位过程中的曲线曲率连续性作为定性指标,分别选用V-BOX、陀螺仪及车辆运行参数采集系统3种设备,采集泊车入位轨迹的GPS经纬度数据,采用相似度数据融合算法对数据进行融合处理以提高数据精度。利用MATLAB中的cftool可视化界面工具箱对融合后的GPS经纬度数据进行曲线拟合,获得泊车入位轨迹曲线,观察曲线曲率变化,并根据曲线曲率连续性对APS系统进行定性评价。研究结果表明:试验车辆所搭载的APS系统总体得分为7.9,泊车入位轨迹曲线曲率连续,泊车效果良好。该种方法从定量与定性角度对自动泊车系统进行了评价。利用该评价方法,能制定出可靠的定性与定量评价指标,全面评价自动泊车系统,有利于提升自动泊车系统可靠性和市场普及率。     

基于回旋曲线的垂直泊车轨迹规划与跟踪控制

为了提高复杂狭窄环境下的垂直泊车便捷性和安全性,提出一种基于回旋曲线的垂直泊车轨迹规划与跟踪控制方法.首先,将垂直泊车轨迹规划问题解耦成路径规划问题和速度规划问题,并基于回旋曲线规划曲率连续的垂直泊车路径,以及基于五次多项式曲线规划垂直泊车速度.随后,将垂直泊车轨迹跟踪控制问题解耦成垂直泊车路径跟踪控制问题和垂直泊车速度跟踪控制问题,并基于Euclid Math OneLA@_2增益控制理论和预估模型设计非时间参考泊车路径跟踪Euclid Math OneLA@_2增益控制律,以及基于PID控制设计垂直泊车速度跟踪控制律.最后,结合硬件在环试验平台对所提出方法的可行性和有效性进行验证.结果表明:所提出的垂直泊车轨迹规划方法得到的泊车路径曲率是连续的,且所提出的垂直泊车轨迹跟踪控制方法在泊车位宽度与车辆宽度之差大于0.655 m时可以安全、精确地引导车辆停放在泊车位.     

基于改进β样条理论的自主泊车路径规划

针对现阶段驾驶员停车环境日益复杂、泊车时安全事故频发的现象,提出了一种基于改进β样条理论而实现自主泊车路径规划方法.建立了泊车运动学模型,综合考虑泊车环境中可能遇到的情况、车辆运动学以及EPS(electric power steering)的性能要求,建立了路径避障约束、车辆转向盘转角及角速度约束.通过Matlab/...     

智能车辆避障路径规划方法研究

为解决车辆在避障时由于路径曲率不连续易发生原地转向的问题，该文对比探究智能车辆避障路径规划方法，开展了五次贝塞尔曲线、三次贝塞尔曲线、五次样条曲线和三次样条曲线避障路径研究。首先，确定控制点分别拟合出五次贝塞尔曲线、三次贝塞尔曲线、五次样条曲线和三次样条曲线的避障路径；其次，采用Matlab和Carsim联合仿真分析的方法对该四种避障路径的曲率进行对比分析；最后，基于无人驾驶平台，采用纯跟踪预瞄模型开展实车试验，以此探究四种避障路径的工程实用性。结果表明：采用样条曲线和贝塞尔曲线进行避障规划，车辆的横向超调量为0;相比于三次曲线避障方法，五次曲线避障方法所规划的路径曲率更连续；相比于样条曲线避障方法，贝塞尔曲线避障方法车辆的转向更稳定。     

基于G2连续桥接的微小线段刀具轨迹压缩方法

针对在高速加工中微小线段轨迹会导致数控系统前瞻距离短,须要利用样条曲线对微小线段轨迹进行压缩的问题,采用三次B样条压缩微小线段轨迹,采用五次贝塞尔(Bezier)桥接曲线改善三次B样条之间的连续性．基于离散曲率积分,选取合适的初始压缩节点,减少拟合迭代次数,提升轨迹压缩效率．通过在相邻B样条间插入Bezier曲线的方法,用带有微分因子(differential factor,DF)μ的边界约束条件,保证桥接曲线与相邻B样条在衔接处G2连续,满足误差和保型约束．通过模拟插补实验,分别对比桥接算法实施前后轨迹曲率与单轴加速度,结果表明所提出的轨迹压缩算法减小了单轴加速度波动．     

基于RBF神经网络的自动泊车路径规划

文章通过逆向路径规划分析平行泊车过程的可能碰撞点和计算泊车所需的最小泊车空间,用泊车初始区域代替传统路径规划的初始点,实车试验采集泊车过程的数据,采用不同的数据样本用于粒子群优化的RBF神经网络,避免对安全距离等多种约束关系的分析,使规划的泊车路径能较好适用于实际泊车过程。仿真结果和实车试验均表明按照上述方法生成的路径泊车成功率较高。     

基于滚动预瞄模型的纯跟踪算法

针对无人驾驶车辆采用纯跟踪算法对不同曲率路径跟踪时,出现道路适应能力弱和跟踪精度差的问题,提出一种基于代价的滚动预瞄模型(rolling preview model, RPM),以提高纯跟踪算法跟踪精度与鲁棒性。首先,根据车辆运动学与阿克曼转向几何,提出预瞄轨迹的确定方法以及预瞄轨迹与待跟踪路径间的几何约束;其次,设计道路弯曲度加权项并构建目标函数对预瞄轨迹进行优化,以获得预瞄距离的最优值;最后,在ROS/Gazebo仿真环境下设置不同初始状态与不同曲率的工况进行对比仿真实验,并在空旷环境中对8字形路径进行实车跟踪实验。实验结果表明,所提出的滚动预瞄模型能够根据预瞄轨迹与待跟踪路径的几何关系有效调节预瞄距离,相较于麻省理工(Massachusetts Institute of Technology, MIT)算法和Stanley算法,滚动预瞄模型在特殊初始状态、大曲率道路下有利于跟踪精度的提高。     

基于电磁传感器的智能车设计与实现

设计了基于电磁传感器的自动循迹智能车。使用32位单片机MCF52259作为核心控制单元,设计了电源模块电路、停车检测电路、电机驱动电路及信号采集电路,采用PID控制算法使得智能车自动采集路径信息,控制电机加减速、舵机转向,实现了智能车的自动循迹行驶功能。     

超声波传感器实现垂直泊车

自动泊车系统主体是一辆模型小车,具有前轮转向后轮驱动的能力,电源为蓄电池,实验平台实现小车的运动控制,运用超声波传感器检测小车前方障碍物以及离目标车位的距离来实现小车自动倒库功能,系统分为超声波测距、倒车控制、车位检测、人性化的界面显示,运用对多个传感器实时测量值边缘滤波处理和中值滤波处理的结果显示车辆与障碍物的位置,通过模糊控制理论,计算前轮的转向角度及车辆运行速度,最后可以自动地完成泊车操作。     

基于贝塞尔曲线的智能商用车换道避障轨迹规划

智能车辆的安全避障是实现自动驾驶技术的基础,针对智能商用车高速行驶中的避障问题,建立相应的避障策略,结合高速公路实际工况,对智能商用车的换道避障轨迹进行规划,分为路径规划与速度规划两方面。基于车辆的横向稳定性,结合鱼钩实验得到商用车高速转向时路径曲率的最大值,提出基于贝塞尔曲线的轨迹规划算法,对曲率进行约束,利用遗传算法选取最优避障路径。并基于车辆安全距离模型确定避障车速,规划出一条满足动力学约束以及瞬态侧翻阈值约束的避障轨迹,利用Trcksim软件对避障轨迹的可行性进行验证,结果表明智能商用车能够安全、高效的进行换道避障。     

电磁智能小车控制算法设计

设计了一台自动识别路径的电磁智能小车。介绍了智能小车控制位置、舵机和电机的算法思想,提出了基于三次多项式曲线拟合的位置解算算法和阿克曼转向舵机控制算法。该算法采用三次多项式来拟合通电导线周围磁场强度变化曲线,从而解算出小车相对赛道的偏移距离;通过阿克曼转向模型计算出转角控制量,建立转角与舵机PWM占空比的关系,便可控制小车按照预定轨迹稳定行驶。该算法在满足实时性与检测精度的前提下,对复杂赛道具有很强的适应性。     

连续推力最优轨道规避

应用非线性规划方法研究了连续推力时间最优和燃料最优航天器规避问题。航天器空间飞行中,为了避免与其他航天器或空间碎片相撞,需采取措施实施规避策略。由于航天器最优规避问题是典型的具路径约束的轨迹优化问题,间接法即应用极大值原理难于处理。考虑航天器推进系统为固定比冲发动机,用改进的轨道根数描述航天器动态,在给定最大推力幅值和中间过渡轨道时,将规避问题划分为转移和返回两个阶段,然后应用非线性规划方法统一考虑时间最优和燃料最优航天器最优规避问题。数值仿真结果表明,最优规避任务能够完成;在时间最优或燃料最优规避情形时,航天器均以最大推力工作,且时间最优规避时消耗燃料最少。     

基于同伦方法的跳跃式再入轨迹优化

采用间接法,以总气动热载荷最小为优化目标,对Apollo型飞行器的月球返回再入轨迹进行优化,同时考虑关于热流密度的二阶状态变量约束. 为了克服基于解决多点边值问题的打靶算法的收敛域小,难以猜测初值以及需预先知道约束结构的难点,提出一种结合自动判断约束结构和初始化对应打靶方程技术的同伦方法. 将一个较简单的无状态约束最优控制问题逐渐过渡到需解决有约束的最优控制问题以完成轨迹优化求解. 数值算例表明,使用该同伦方法可以有效地满足月球返回飞行器最优初始再入段的状态变量约束.