智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)教學(xué)課件項目七-無人駕駛汽車運動控制

無人駕駛汽車運動控制項目七學(xué)生通過該項目的學(xué)習(xí)了解車輛運動學(xué)模型、無人駕駛汽車側(cè)向控制單元研究、無人駕駛汽車縱向控制單元研究、無人駕駛汽車試驗研究的工作原理和技術(shù)特點。學(xué)生通過對車輛運動學(xué)模型、無人駕駛汽車側(cè)向控制單元研究、無人駕駛汽車縱向控制單元研究、無人駕駛汽車試驗研究的工作原理和技術(shù)的學(xué)習(xí),提高對車輛運動學(xué)模型【項目要求】無人駕駛汽車側(cè)向控制單元研究、無人駕駛汽車縱向控制單元研究、無人駕駛汽車試驗研究的工作原理和技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣,通過對無人駕駛汽車運動控制的工作原理和技術(shù)的總體認知,使學(xué)生初步了解無人駕駛汽車運動控制的工作原理和技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,同時,加深學(xué)生對無人駕駛汽車運動控制的工作原理和技術(shù)知識的理解?！卷椖恳蟆磕壳?在研究設(shè)計無人駕駛汽車控制系統(tǒng)時,設(shè)計者面臨兩個重要的待解決問題:第一,無人駕駛汽車所采用的PC機有限的推理決策能力;第二,無人駕駛汽車對環(huán)境的感知能力。這也是無人駕駛汽車技術(shù)發(fā)展需要突破的兩個瓶頸。無人駕駛汽車控制系統(tǒng)設(shè)計所需的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾個方面?！鞠嚓P(guān)知識】(1)車輛行駛中的導(dǎo)航定位技術(shù)。無人駕駛汽車導(dǎo)航定位技術(shù),其實就是借助環(huán)境感知傳感器和組合慣導(dǎo)傳感器所采集的數(shù)據(jù),以此來分析判斷此刻車輛與預(yù)設(shè)路徑及車輛與障礙物之間的相互關(guān)系,從而確定車輛在大地坐標系中的位置、航姿等信息,這些信息是無人駕駛汽車中央控制單元決策控制的基礎(chǔ),也是根據(jù)這些信息為無人駕駛汽車進行導(dǎo)航研究的重點。【相關(guān)知識】目前無人駕駛汽車上常用的環(huán)境感知器包括:攝像機、激光測距儀、慣導(dǎo)、里程儀等。隨著技術(shù)的革新,目前國內(nèi)外從事無人駕駛汽車導(dǎo)航的研究者,都致力于借助機器視覺的方法對采集的圖像信息進行計算、分析處理,從而引導(dǎo)無人駕駛汽車安全行駛?！鞠嚓P(guān)知識】(2)決策控制器的設(shè)計技術(shù)。無人駕駛汽車在對環(huán)境進行感知計算分析后,剩余的控制包括行為決策、任務(wù)規(guī)劃等都可以歸納為決策控制。無人駕駛汽車決策控制大體從兩個方面進行研究———側(cè)向控制系統(tǒng)決策、縱向控制系統(tǒng)決策。側(cè)向控制系統(tǒng)主要研究無人駕駛汽車的追蹤能力,控制車輛快速、準確地沿著預(yù)設(shè)路徑安全行駛;縱向控制系統(tǒng)主要研究無人駕駛汽車的速度調(diào)節(jié)能力,控制車輛速度及速度的變化率能平滑地調(diào)節(jié)?！鞠嚓P(guān)知識】(3)多路傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。無人駕駛汽車只有在可靠、準確地捕獲外界環(huán)境及車輛自身性能狀態(tài)信息后,才能控制車輛可靠地行駛,由于任何傳感器都不能保證其時刻采集的信息的安全可靠,因此采用多路傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)是迄今為止最有效、最可靠的方法。該技術(shù)可以將車輛上各類傳感器數(shù)據(jù)進行整理觀察,隨后進行融合。其利用了傳感器之間的互補性,消除了多傳感器之間存在的數(shù)據(jù)冗余矛盾,降低了車輛對外界感知的不確定性,大大地提高了無人駕駛汽車控制系統(tǒng)決策的正確性。多路傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)已經(jīng)成為無人駕駛汽車發(fā)展的主流趨勢?！鞠嚓P(guān)知識】(4)智能控制技術(shù)。人工智能技術(shù)與計算智能技術(shù)統(tǒng)稱為智能技術(shù)。對于智能汽車而言,研究智能技術(shù)的關(guān)鍵是自動規(guī)劃、自動決策和各路傳感器的智能,包括數(shù)字圖像處理,知識庫的建立與表達,車輛側(cè)向、縱向智能運動。其中數(shù)字圖像處理是無人駕駛汽車獲取環(huán)境信息的最直接的方式,它是一項關(guān)鍵技術(shù),其研究依據(jù)是模擬人類視覺特性,對運動的物體進行檢測、跟蹤等。除了以上敘述的重點技術(shù)外,無人駕駛汽車控制技術(shù)還涉及路徑歸化、路徑最優(yōu)、控制單元體系結(jié)構(gòu),這些研究對于無人駕駛汽車“認識”復(fù)雜的外界環(huán)境尤為重要?！鞠嚓P(guān)知識】知識拓展知識鏈接一車輛運動學(xué)模型人-車控制系統(tǒng)是一個非常典型的閉環(huán)控制系統(tǒng),建立二自由度車輛模型,對無人駕駛汽車側(cè)向運動及縱向運動進行研究,總結(jié)影響側(cè)向運動及縱向運動的影響因子,分析汽車側(cè)向運動與縱向運動之間的耦合關(guān)系。從駕駛車輛的過程來看,駕駛員與車輛之間組成了一個非常完整的車輛控制系統(tǒng)?？梢钥闯?車輛行駛系統(tǒng)是一個非常典型的閉環(huán)控制系統(tǒng),如圖7-1所示。一、人-車閉路系統(tǒng)1.系統(tǒng)的傳感器、控制器———駕駛員駕駛員在駕駛汽車的過程中,擔負著諸如感知環(huán)境、路徑規(guī)劃、行為決策及操控車輛等工作。之所以將駕駛員定義為系統(tǒng)的傳感器,是因為在車輛行駛的過程中駕駛員要對車輛自身性能、車輛行駛的道路、車輛前方障礙物及到障礙物的距離進行感知,只有在明確了自身的狀態(tài)后才能準確地對車輛進行操控。駕駛員通過對外界環(huán)境的感知后,經(jīng)過路徑規(guī)劃、行為決策等一系列大腦思維活動后,給系統(tǒng)一個輸入信號,即當前車輛該保持的車速、車距及路徑命令,在此,駕駛員擔任控制器這一任務(wù)。車輛在安全行駛的過程中,駕駛員的主要任務(wù)包括:根據(jù)道路信息,如機動車車道線、人行線、導(dǎo)向箭頭、禁止停止線等,操控車輛在正確的道路上行駛;根據(jù)車況、路況及天氣情況,合理控制行駛速度;當面臨超車、讓車或會車時,駕駛員必須根據(jù)車輛自身的位姿信息及其兩側(cè)情況,合理控制車速尋找并道機會,以保證車輛安全行駛。2.被控對象———汽車從結(jié)構(gòu)上講,汽車綜合了機械、電機及控制等學(xué)科,因為自身及外界環(huán)境的復(fù)雜多變,所以無法用一個確定的線性系統(tǒng)來描述。以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單元為例,其動力學(xué)特性會隨車速的變化而變化,另外,輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象會隨著地面附著系數(shù)等因素的改變而改變。因此,可以說汽車這一被控對象是一個高度非線性系統(tǒng)。因此,在研究無人駕駛智能汽車控制系統(tǒng)之前,有必要對駕駛員和汽車進行詳細的分析。1.車輛坐標系

在分析車輛運動時,用車輛坐標系來表示運動中的汽車。圖7-2給出了空間直角坐標下的車輛坐標系。從圖7-2中可以看到,原點經(jīng)常被放在車輛質(zhì)心點上,當汽車保持靜止時,X軸表示車輛的縱向運動,Y軸表示車輛的側(cè)向運動,Z軸表示車輛的上下運動。如圖7-2所示。二、線性二自由度汽車模型的運動微分方程2.車輛動力學(xué)模型

在對車輛進行動力學(xué)分析時,一般通過分析二自由度的車輛模型以便于對車輛動力學(xué)的學(xué)習(xí)研究。分析中忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響,直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入;忽略懸架的作用,認為車廂只做平行于路面的平面運動,即汽車Z沿軸的位移,繞Y軸的俯仰角與繞X軸的側(cè)傾角均為零、前進速度u視為不變。因此,汽車只有沿Y軸的側(cè)向運動與繞Z軸的橫擺運動兩個自由度,在建立運動微分方程時還作假設(shè):汽車的側(cè)向加速度限定在0.4g以下,輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍,驅(qū)動力不大,不考慮地面切向力對輪胎側(cè)偏特性的影響,沒有空氣動力的作用,忽略左右輪胎由于載荷的變化而引起輪胎特性的變化,以及輪胎回正力矩的作用。這樣一來,便可以用一簡化為兩輪車的模型來表示車輛的實際模型,如圖7-3所示。借助車輛坐標系,對車輛進行動力學(xué)分析。這時車輛的質(zhì)量參數(shù)呈均勻分布,轉(zhuǎn)動慣量等可以用一常數(shù)進行表示,這也正是采用車輛坐標系的優(yōu)越之處。這樣只需要將車輛縱向運動的加速度與車輛側(cè)向運動的角加速度、外力與外力距進行坐標分解,便可得出車輛的動力學(xué)微分方程。ax表示質(zhì)心加速度沿x軸(車輛坐標)分量,ay表示質(zhì)心加速度沿y軸(車輛坐標)分量;由圖7-4可以得出在t+Δt時刻,沿OX軸速度分量的變化為:由于Δθ很小且忽略二階微量,則式(7-1)可變?yōu)閯t質(zhì)心加速度沿x軸的坐標分量ax為同理,可得汽車質(zhì)心絕對加速度沿y軸上的分量ay為由圖7-3可知,在考慮到前輪轉(zhuǎn)角較小,即cosδ=1的情況下,車輛受到的外力沿y軸方向的合力與繞質(zhì)心的力矩和為其中,Fy1、Fy2為地面對前、后輪的側(cè)向反作用力。汽車前、后軸中點的速度為u1、u2,質(zhì)心偏轉(zhuǎn)角為β,則可以得出如下關(guān)系:其中,α1、α2分別為汽車前、后輪側(cè)偏角。結(jié)合以上關(guān)系式,整理后二自由度汽車微分方程式為圖7-2及上述關(guān)系式中各變量的物理量的含義如下:L為車輛軸距;a為車輛重心到前軸的距離;b為車輛重心到后軸的距離;m為附車體質(zhì)量;δ為前輪側(cè)偏角;Iz為繞軸的轉(zhuǎn)動慣量;β為質(zhì)心偏轉(zhuǎn)角;ωr為橫擺角速度;u為車輛前進速度;v為車輛側(cè)向速度;Fy1、Fy2分別為地面對前輪、后輪的側(cè)向反作用力;k1、k2分別為前軸、后軸側(cè)偏剛度。在車輛的轉(zhuǎn)角模型中引入一個轉(zhuǎn)向靈敏度的概念,其定義為:假設(shè)車輛在勻速行駛時,當前車輪有一個固定角度時,車輛將會做等速圓周運動,在這種狀態(tài)下,常用穩(wěn)態(tài)的橫擺角速度與前輪的轉(zhuǎn)角之比來表示判定車輛的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),這個比值稱為轉(zhuǎn)向靈敏度,文中用λk表示。穩(wěn)態(tài)時,橫擺角速度為定值,此時的?v=0、?ωr=0,將其代入式(7-10)和式(7-11)經(jīng)過化簡,便可得出轉(zhuǎn)向靈敏度為:其中,K表示車輛的穩(wěn)定性因素,其單位為S2/m2,是表征車輛穩(wěn)定性的一個重要參數(shù)。經(jīng)過對車輛的前輪轉(zhuǎn)角模型分析,在轉(zhuǎn)向控制的過程中,一方面路徑的偏差角度將直接作用于輪胎的轉(zhuǎn)角來調(diào)整車輛的航向偏差。另一方面,當遇到障礙物時,計算之間的幾何關(guān)系進行對前輪角度的調(diào)整來改變車輛的前進方向。然而,輪胎的輸入角度與K值和轉(zhuǎn)角靈敏度λk都有關(guān)系,其直接決定了車輛的行駛軌跡。(1)K=0,中性轉(zhuǎn)向。當K=0時,即車輛的轉(zhuǎn)向靈敏度與車速成線性關(guān)系,斜率為1L,稱這種情況為中性轉(zhuǎn)向,如圖7-5所示。在控制系統(tǒng)中要想做到車輛以很慢的速度而無偏差的轉(zhuǎn)向是很困難的。(2)K>0,不足轉(zhuǎn)向。當K>0時,公式(7-12)中分母大于1,轉(zhuǎn)向靈敏度比中性轉(zhuǎn)向時要小,不再成線性的關(guān)系,當值越大時,其曲線越低,其不足轉(zhuǎn)向越明顯,如圖7-5所示。(3)K<0,過多轉(zhuǎn)向。當K<0時,公式中的分母小于1,轉(zhuǎn)向靈敏度比中性轉(zhuǎn)向的大,隨著車速的增加,曲線表現(xiàn)為向上彎曲,如圖7-5所示。這種過多轉(zhuǎn)向的出現(xiàn),表明車輛已經(jīng)失去了穩(wěn)定性,并且K值越小,過多轉(zhuǎn)向越大。根據(jù)對車輛的轉(zhuǎn)向程度判別,怎樣的轉(zhuǎn)向程度是在認可的范圍之內(nèi),通過車輛的自身參數(shù)求出穩(wěn)定性因素值,從而確定合適的速度和加速度。實際中,二自由度車輛微分方程雖然在一定程度上反映了汽車基本的運動特征,但是車輛的側(cè)向運動還要受到車輛懸架、道路情況、空氣動力等的影響。這里將對影響車輛側(cè)向運動的主要因素進行簡單的分析:(1)懸架對側(cè)向運動的影響。當車輛以一定的速度進入彎道時,由于離心力的作用往往使車廂產(chǎn)生傾斜,這種傾斜會對車輛側(cè)向轉(zhuǎn)向帶來一定的影響。(2)路面超高對側(cè)向運動的影響。當車輛上坡或者下坡時,由于車輛與水平路面之間存在一定的夾角,車輛自身的重力便會沿該道路有一定分量,從而對車輛產(chǎn)生了附加轉(zhuǎn)向運動。(3)空氣動力對側(cè)向運動的影響?？諝鈩恿υ诙喾矫嬗绊懼嚨膫?cè)向運動,主要表現(xiàn)在當空氣和車輛側(cè)向有相對速度時所產(chǎn)生的側(cè)向阻力,該阻力會對轉(zhuǎn)向帶來一定的負面影響。3.車輛縱向運動的動力性與制動性1)汽車的動力性

所謂汽車的動力性是指當車輛在良好的路面上直線行駛時,由汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行駛速度。動力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能。評價車輛動力性主要有以下3個指標。(1)車輛行駛中能達到的最大車速umax,即在水平良好的混凝土或瀝青路面上汽車能達到的最高行駛速度。(2)汽車從起動到速度達到所需用的時間t。(3)汽車能夠通過的最大坡度imax。汽車的行駛方程式為Ft=∑F式中,Ft為驅(qū)動力;∑F為行駛阻力之和。汽車的發(fā)動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩,經(jīng)傳動系作用于驅(qū)動輪上,如圖7-6所示。式中,ig為變速器的傳動比;Ttq為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩;i0為主減速器的傳動比;ηT為傳動系的機械效率;r為輪胎半徑。汽車在水平道路上行駛時會受到滾動阻力Ff和空氣阻力FW的作用,當汽車在坡道上上坡時會受到坡道阻力Fi的作用,當汽車加速行駛時車輛此時必須克服加速阻力Fj。如圖7-7所示,汽車行駛的總阻力如下:

∑F=Ff+FW+Fi+Fj

結(jié)合式(7-14)及式(7-16)得汽車行駛方程為式中,Ff的大小跟滑動阻力系數(shù)有關(guān),見表7-1,給出了汽車在一些路面上以中低速行駛時,滑動阻力系數(shù)的大致數(shù)字;FW=CDAρu2r/2,CD為空氣阻力系數(shù),ρ為空氣密度,一般ρ=1.2258,A為迎風(fēng)面積,ur為相對速度。2)汽車的制動性汽車的制動性直接關(guān)系到交通安全,重大的交通事故往往與制動距離太長、緊急制動時發(fā)生側(cè)滑等情況有關(guān),因此汽車的制動性是汽車安全行駛的重要保障。評價汽車制動性的好壞主要看以下3個方面的性能指標。(1)制動效能,即制動加速度與制動距離。(2)制動效能的恒定值,即抗熱衰退性能。所謂抗熱衰退性能是指汽車高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度。(3)制動時汽車的方向穩(wěn)定性,即制動時汽車不發(fā)生側(cè)滑、跑偏及失去轉(zhuǎn)向控制能力的性能。首先,對汽車的制動過程做一簡單的了解。簡化后的制動踏板力、汽車制動減速度與制動時間的關(guān)系曲線如圖7-8所示。其中,τ1表示駕駛員反應(yīng)時間,一般為0.3~1.0s;τ2表示制動器的作用時間,一般為0.2~0.9s;τ3表示持續(xù)時間,此時減速度基本維持不變;τ4表示駕駛員松開踏板,制動力消除時間,一般為0.2~1.0s?？梢娭苿舆^程總共包括駕駛員反應(yīng)、制動器起作用、持續(xù)制動和放松制動器4個階段。其次,在對圖7-8進行積分后,大致可以估算出制動距離(S)。經(jīng)處理后得出S表達式如下:從公式7-18可以看出,決定制動距離的主要因素是制動器起作用時間、最大制動減速度及起始制動車速。由于地面對輪胎有反作用力,這種力將側(cè)向轉(zhuǎn)向與縱向前進聯(lián)系在一起,從而表明汽車側(cè)向運動與縱向運動之間存在一定的耦合關(guān)系。1.縱向運動對于側(cè)向運動的影響從式(7-10)、式(7-11)可以看出,當給車輛不同的縱向行駛速度時,車輛側(cè)向運動特性同時也在發(fā)生著明顯的變化。在不同的車速下對前輪擺角與車輛橫擺角速度之間傳遞函數(shù)的阻尼規(guī)律及無阻尼振蕩頻率的計算結(jié)果,如圖7-9所示。從圖7-9中可以看出,阻尼率隨車速不斷減小,自然頻率也有減小的趨勢。三、汽車側(cè)向運動與縱向運動之間的耦合關(guān)系其次,當車輛高速行駛在光滑地面或者地面滑動系數(shù)較小的道路上,車輛在進行轉(zhuǎn)彎時會發(fā)生側(cè)滑;如果速度過高或者轉(zhuǎn)彎半徑較小時,會造成轉(zhuǎn)向失控,更有甚者會發(fā)生車輛側(cè)翻,其主要原因是地面所提供的切向力已經(jīng)不能保證車輛完成轉(zhuǎn)向及前行。另外,當車輛進行加速時,由于加速度的存在,迫使車輛重心向后進行偏移,從而造成了車輪側(cè)偏特性,其直接影響了車輛的轉(zhuǎn)向特性。2.側(cè)向運動對縱向運動的影響

當車輛勻速直線行駛時,若車輛突然進行轉(zhuǎn)彎,則車輛行駛的縱向速度會明顯下降。主要原因是當汽車進行轉(zhuǎn)彎時,汽車前輪受到的側(cè)向力沿車體行進方向存在著阻礙車輛縱向運動的分力。這一現(xiàn)象從式(7-10)、式(7-11)也能加以驗證。另一個例子是在濕滑的公路上,車輛突然轉(zhuǎn)向往往造成車輪相對于地面出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,這是由于較小的地面附著系數(shù)已不足以提供汽車運動所需要的側(cè)向力和縱向力,而突然的轉(zhuǎn)向運動增加了側(cè)向力需求,從而使車輛出現(xiàn)了打滑現(xiàn)象。汽車是一個非常復(fù)雜的非線性系統(tǒng),但是一定條件下可以將其運動分為側(cè)向運動和縱向運動來進行分析研究。知識拓展知識拓展知識拓展知識拓展知識拓展知識鏈接二無人駕駛汽車側(cè)向控制單元研究無人駕駛汽車側(cè)向控制主要研究如何設(shè)計控制算法,從而保證車輛能夠根據(jù)給定的路徑控制車輛轉(zhuǎn)向,使車輛能夠?qū)o定路徑進行快速準確的跟蹤,同時保證車輛安全、平穩(wěn)、舒適地行駛。圖7-10描述了駕駛員操縱車輛的全過程。一、側(cè)向控制及側(cè)向控制指標研究發(fā)現(xiàn)在駕駛員駕駛車輛過程中,有經(jīng)驗的駕駛員對車輛的操控相當于一個開環(huán)模型,無須校正就能保證車輛沿著期望路徑行駛,主要是因為他們對車輛的特性很熟悉,知道怎樣操作可使車輛按照期望路徑行駛。相反,沒經(jīng)驗的駕駛員對車輛的操控就相當于閉環(huán)控制模型,需要時刻觀察周圍環(huán)境的變化,實時地對車輛方向進行修正,從而使車輛按期望路徑行駛。作為代替人類駕駛員操作的無人駕駛車輛控制系統(tǒng),側(cè)向控制的設(shè)計目的是使車輛具有以下特點:(1)準確性。首先為車輛建立動力學(xué)模型,在模型的基礎(chǔ)上對車輛轉(zhuǎn)向進行分析,盡可能準確地預(yù)測車輛輸入與輸出的特性,根據(jù)前輪轉(zhuǎn)角的反饋值,修訂轉(zhuǎn)向控制,使車輛能夠沿期望路徑安全行駛。這里采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為轉(zhuǎn)角偏差,外環(huán)為航向偏差,從而保證車輛側(cè)向控制的準確性。(2)平穩(wěn)性。在車輛行駛過程中,當外界對車輛有干擾時,車輛應(yīng)該快速地完成從瞬態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過渡,并使車輛有一定的阻尼,保證車輛具備一定的抗干擾能力。(3)適應(yīng)性。由于車輛行駛時外界環(huán)境的不確定性,所以在設(shè)計控制系統(tǒng)時,必須保證車輛能夠在任何不確定的環(huán)境下行駛,即當外界環(huán)境改變時,車輛能夠保持一致的行駛模式,保證車輛平穩(wěn)準確地行駛。在設(shè)計控制系統(tǒng)之前,對于側(cè)向控制的準確性和平穩(wěn)性,給出了以下指標:(1)結(jié)合本實驗汽車的幾何特性、所采用的GPS定位精度及一般城市車道寬度,制定側(cè)向偏差小于50cm,從而可以保證車輛安全行駛在車道線內(nèi)。實驗所采用的車輛為北汽摩公司的四人電動觀光車,長3.2m、寬1.8m。(2)大量研究實驗表明,當車輛高速直線行駛時,以60km/h為例,要求橫擺角速度的峰值小于5°/s,結(jié)合這一指標,要求在高速行駛中的無人駕駛汽車橫擺角速度不大于5°/s。(3)由于本實驗所采用的電瓶車最高時速為40km/h,因此,假設(shè)車輛行駛在最高速模式下,車輛航向與給定路徑存在一定的偏差,1s后要求車輛航向偏差不能超出航向允許偏差,即車輛航向偏差不應(yīng)該大于5°1.側(cè)向控制系統(tǒng)概述無人駕駛汽車側(cè)向控制系統(tǒng)由伺服驅(qū)動器、執(zhí)行電機、反饋元件和連接器等部件構(gòu)成。執(zhí)行機構(gòu)為交流伺服電機,通過伺服電機的齒輪和方向轉(zhuǎn)軸的齒輪嚙合控制轉(zhuǎn)向。系統(tǒng)的作用是根據(jù)給定路徑的指令,控制前輪的轉(zhuǎn)動,使車輛沿給定路徑行駛。在系統(tǒng)工作過程中,上位機作為主控單元,接收GPS所給的車輛當前航向(gps_hs)、經(jīng)度(gps_buffer1)和緯度(gps_buffer2),將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為XY坐標后,比較當前航向與給定航向(buffer2)及位置信息二、大地坐標下車輛位姿判斷生成前輪轉(zhuǎn)角信號(LP_counter),該信號與角度傳感器反饋的實際前輪轉(zhuǎn)角信號進行比較,利用兩者的差值,通過一定的控制算法生成轉(zhuǎn)向電機指令信號(ELP_counter),指令信號再通過電機驅(qū)動器驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機轉(zhuǎn)向,從而實現(xiàn)車輛路徑的改變。側(cè)向控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如圖7-11所示。2.路徑跟蹤問題的幾何描述

切線跟蹤方式是一種最原始的跟蹤方式,它是智能車輛通過在不同位置對不同直線的跟蹤以達到對曲線的跟蹤的。從幾何角度來說就是用切線來逼近曲線。這些切線就是曲線在采樣點處的切線。弦線跟蹤方式,即將智能車輛所跟蹤的曲線路徑視為由一組直線段所組成,從而簡化了跟蹤控制,但這同樣會帶來不可避免的跟蹤誤差。然而,當智能車輛位于采樣點弦線與曲線之間時,智能車輛將產(chǎn)生遠離期望路徑的糾偏指令,使得跟蹤誤差加大。圓弧跟蹤方式就是通過分段跟蹤圓弧的方法來達到曲線路徑跟蹤的目的的。從幾何上來說,相當于用分段圓弧來擬合曲線路徑。該方法在一定程度上改善了切線跟蹤法和弦線跟蹤法的不足,路徑跟蹤精度有了一定的提高,但是,由于分段跟蹤圓弧的曲率在路徑跟蹤的過程中是不變的,因此,當路徑采樣圓弧與分段跟蹤圓弧的曲率半徑差別較大時,尤其是當路徑采樣圓弧出現(xiàn)直線時,智能車輛采樣點位于二者之間時,智能車輛也會產(chǎn)生遠離期望路徑的糾偏指令,使得跟蹤誤差加大。為此,下面采用一種新的路徑跟蹤方法,即首先識別期望路徑采樣段的曲率,然后利用所識別的具有不同曲率的分段圓弧來逼近和擬合曲線路徑,以達到路徑跟蹤的目的。無人駕駛汽車追蹤期望路徑運動的幾何描述,如圖7-12所示。圖中,XOY為大地參考坐標系,xoy為車體固聯(lián)坐標系,hv為無人駕駛汽車橫擺角度,v、vx、vy分別為無人駕駛汽車速度、縱向速度、側(cè)向速度;vd為期望的無人駕駛汽車速度,即無人駕駛汽車沿期望路徑切線的速度,β為無人駕駛汽車質(zhì)心側(cè)偏角,ej為ox與期望路徑切線的夾角,即橫擺角偏差。由圖7-12及式(7-10)、(7-11)可得出如下關(guān)系式:這樣就得到了基于航向偏差的動力學(xué)模型、路徑追蹤的數(shù)學(xué)模型。其中φ表示車輛當前的航向。3.無人駕駛汽車在大地坐標中的位姿判斷在給定的任何路徑中,都可以將其微分成ax+by+c=0的形式,結(jié)合大地坐標系建立無人駕駛汽車位姿來判斷幾何關(guān)系,如圖7-13所示。其中,A、B點為給定路徑上任意兩點坐標,用(Geix1,Geiy1)、(Geix2,Geiy2)表示;C點表示當前車輛質(zhì)心坐標,用(fangx,fangy)表示;jd表示兩條直線之間的夾角,d表示車輛給定路徑之間的距離;LP_counter表示前輪轉(zhuǎn)向;e_dir表示當前航向與給定航向之間的差值。從圖可以得出各控制量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達式,如下所示:式(7-28)中g(shù)ps-hx表示當前航向,由GPS接收得到,buf(2,1)表示給定航向。結(jié)合圖7-13及各等式可以對無人駕駛汽車位姿做如下判斷。(1)根據(jù)d可以判斷車輛與給定路徑間的距離。(2)若jd且車輛當前斜率(fangk)大于給定路徑斜率(geik0),則可確定車輛位于給定路徑下方;相反,則確定車輛位于給定路徑上方。(3)當車輛在給定路徑下方時:若e_dir>0,則可以判定車輛朝內(nèi)指向路徑;若e_dir<0,則可以判定車輛朝外遠離路徑。(4)當車輛在給定路徑上方時:若e_dir>0,則可以判定車輛朝外遠離路徑;若e_dir<0,則可以判定車輛朝內(nèi)指向路徑。(5)若允差(yuncha)在允差帶以內(nèi)或者jd>0,則說明無人駕駛汽車走到了給定點,此時取下一點,繼續(xù)進行路徑跟蹤控制位姿判斷。位姿交替控制方法,即通過判斷無人駕駛汽車當前的位置誤差和姿態(tài)誤差,來決定對車輛進行位置、姿態(tài)的調(diào)整。當位置誤差較大時進行位置調(diào)節(jié),以實現(xiàn)車輛對給定路徑的快速跟蹤;當位置誤差較小時,對車輛進行姿態(tài)的調(diào)整,以實現(xiàn)車輛對路徑追蹤的準確性。兩者根據(jù)誤差的大小進行交替控制,完成無人路徑追蹤轉(zhuǎn)向的控制。在車輛大地坐標中,任意給定路徑進行車輛位姿分解后,都會出現(xiàn)如圖7-14所示的8種位姿狀況,不同的位姿輸出不同的轉(zhuǎn)向控制量。三、位姿交替的路徑追蹤轉(zhuǎn)向控制圖中直觀地給出了車輛與給定路徑之間的位姿主要包括距離(d)、航向差值(e_dir)、車輪轉(zhuǎn)角(LP_counter),因此,在不同的距離、航向差值情況下,控制器輸出轉(zhuǎn)角控制量也是不同的,結(jié)合無人駕駛汽車自身參數(shù),建立了如下控制規(guī)則:(1)如果d>d0,即無人駕駛汽車行駛在允差帶內(nèi),這時車輛可以保持當前航向,轉(zhuǎn)向輸出量(LP_counter)不變。(2)如果d0<d>d1,這時就要嚴格地判斷車輛處于上述8種狀態(tài)的哪一種,不同的狀態(tài),對輸出量(LP_counter)的控制不同。①當車輛處于狀態(tài)(Ⅰ),此時車輛位于給定路徑上方(jd>0,fangk<geik0),航向差值(e_dir>0),車輛轉(zhuǎn)角向下(圖示右)指向給定路徑(LP_counter<0),此時為盡快走到給定路徑,轉(zhuǎn)向稍右打,ELP_counter=0.6*(-e_dir)*56000/45。②當車輛處于狀態(tài)(Ⅱ),此時車輛位于給定路徑上方(jd>0,fangk<geik0),航向差值(e_die>0),車輛轉(zhuǎn)角向上(圖示左)遠離給定路徑(LP_counter>0),這時為了防止走出該段距離,轉(zhuǎn)向右打,ELP_counter=1.5*(-e_dir)*56000/45。③當車輛處于狀態(tài)(Ⅲ),此時車輛位于給定路徑上方(jd>0,fangk<geik0),航向差值(e_die<0),車輛轉(zhuǎn)角向上(圖示左)遠離給定路徑(LP_counter>0),此時為了防止走出該段距離,轉(zhuǎn)向右打,ELP_counter=1.5*(e_dir)*56000/45。④當車輛處于狀態(tài)(Ⅳ),此時車輛位于給定路徑上方(jd>0,fangk<geik0),航向差值(e_die<0),車輛轉(zhuǎn)角向下(圖示右)指向給定路徑(LP_counter<0),此時為了盡快到達給定路徑,轉(zhuǎn)向微右打,ELP_counter=0.5*(e_dir)*56000/45。⑤當車輛處于狀態(tài)(Ⅴ),此時車輛位于給定路徑下方(jd>0,fangk>geik0),航向差值(e_die>0),車輛轉(zhuǎn)角向上(圖示左)指向給定路徑(LP_counter>0),此時為了快速走到給定路徑,轉(zhuǎn)向微左打,ELP_counter=0.5*(e_dir)*56000/45。⑥當車輛處于狀態(tài)(Ⅵ),此時車輛位于給定路徑下方(jd>0,fangk>geik0),航向差值(e_die>0),車輛轉(zhuǎn)角向下(圖示右)遠離給定路徑(LP_counter<0),此時為了防止走出距離范圍,轉(zhuǎn)向左打,ELP_counter=1.5*(e_dir)*56000/45。⑦當車輛處于狀態(tài)(Ⅶ),此時車輛位于給定路徑下方(jd>0,fangk>geik0),航向差值(e_die<0),車輛轉(zhuǎn)角向上(圖示左)指向給定路徑(LP_counter>0),此時為了快速走到給定路徑,轉(zhuǎn)向微左打,ELP_counter=0.5*(-e_dir)*56000/45。⑧當車輛處于狀態(tài)(Ⅷ),此時車輛位于給定路徑下方(jd>0,fangk>geik0),航向差值(e_die<0),車輛轉(zhuǎn)角向下(圖示右)遠離給定路徑(LP_counter<0),此時為了防止走出距離范圍,轉(zhuǎn)向左打,ELP_counter=0.5*(-e_dir)*56000/45。(3)當d>d1,此時車輛偏離給定路徑太遠,超出了控制范圍,為了安全起見,選擇停車。知識鏈接三無人駕駛汽車縱向控制單元研究無人駕駛汽車的縱向控制主要研究如何控制車輛的縱向運動,即控制車輛按照期望的速度行駛、控制車輛的縱向加速度、控制車輛間距離、控制制動器。無人駕駛汽車定速巡航控制系統(tǒng),即當駕駛員給工業(yè)控制計算機一個期望的車輛行駛速度后,該系統(tǒng)能夠通過輸入的期望值及反饋信號的反饋值,計算處理后控制驅(qū)動電機的運行以讓無人駕駛汽車自動保持設(shè)定的速度行駛。無人駕駛汽車自主控制系統(tǒng),要求系統(tǒng)能夠根據(jù)變化復(fù)雜的外界環(huán)境,自動控制車輛的行駛速度,從而保證車輛安全穩(wěn)定行駛。一、縱向控制概述從行車安全及車輛穩(wěn)定性出發(fā),要求無人駕駛汽車縱向控制系統(tǒng)的設(shè)計必須保證無人駕駛汽車具有如下性能指標:1)快速性

建立車輛縱向動力學(xué),找出能使車輛達到期望速度時驅(qū)動電機的輸入量,在保證車輛速度快速響應(yīng)的同時,保證期望速度的穩(wěn)態(tài)誤差為零。

2)平穩(wěn)性

研究發(fā)現(xiàn)表明當車輛加速度變化不平滑時,會使車輛自身產(chǎn)生沖擊甚至顫振,因此無人駕駛汽車控制系統(tǒng)在設(shè)計時,應(yīng)當避免車輛突然加速,使車輛加速度的變化更加平滑。3)適應(yīng)性

研究車輛在實際行駛中,由于外界環(huán)境的不確定性,如道路的起伏、地面附著系數(shù)及天氣條件等造成車輛的動力明顯受到影響,此時需要頻繁改變車速。這就要求無人駕駛汽車縱向控制系統(tǒng)有較強的魯棒性和適應(yīng)性。駕駛員可以通過踩踏腳踏板和制動器位置,來控制電動車車輛速度的升高或降低,從而改變車輛的縱向運動。由于車輛自身強的非線性,因而縱向控制中被控對象也是個參數(shù)變化的非線性系統(tǒng)。駕駛員對車輛速度的控制包括對外界復(fù)雜變化環(huán)境的認識、對行駛方向速度的選擇、對目標的認識判斷,通過肢體的配合對腳踏板、制動器的操作控制。其中駕駛員控制速度受到外界環(huán)境因素的影響,因為駕駛員對這些因素的變化有很強的適應(yīng)能力,控制方式包括模糊性、自適應(yīng)性和時變性。在實際駕駛中,在通常情況下,駕駛員不可能非常確切地了解車輛的縱向運動特性,有經(jīng)驗的駕駛員也沒必要非常了解車輛動力學(xué)特性,他們根據(jù)駕駛經(jīng)驗就能夠?qū)囕v的速度進行較為準確的控制。二、無人縱向控制通過模仿人類思維,根據(jù)人類對車輛駕駛的速度控制機理建立知識庫,根據(jù)所測量的車速,計算出車輛速度的偏差和速度偏差變化的信息,根據(jù)知識庫中的規(guī)則推導(dǎo)出車速的控制量,實現(xiàn)對車輛縱向速度的實時控制。無人駕駛汽車縱向控制系統(tǒng)由交流驅(qū)動器、交流驅(qū)動電機、反饋測速傳感器和數(shù)據(jù)采集卡等部件構(gòu)成。系統(tǒng)的作用是根據(jù)給定期望車輛行駛速度,結(jié)合各路傳感器的信息,通過計算處理后,控制車輛保持舒適穩(wěn)定的前行。在系統(tǒng)工作過程中,上位機作為主控單元,通過設(shè)定期望車速,該速度值通過數(shù)據(jù)采集卡PC1812,作用到科蒂斯交流驅(qū)動器,驅(qū)動電機運轉(zhuǎn),測速傳感器將車輛的實時速度采集后,經(jīng)過對信號的加工處理(轉(zhuǎn)換成標準的方波)后傳遞給工控機,工控機通過比對期望值與車輛當前電壓、電流、車速反饋值、激光測距數(shù)據(jù)、道路信息等,控制車輛安全穩(wěn)定行駛,從而完成無人駕駛汽車縱向運動?？v向控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-15所示。無人駕駛汽車車速控制不能采用單純的PID,而是要采用能夠在全加速、緊急制動和閉環(huán)控制等多種模式中平穩(wěn)切換的“多模式”速度控制算法,才能根據(jù)不同的道路狀況迅速準確地改變車速,實現(xiàn)穩(wěn)定過彎。無人駕駛汽車速度控制系統(tǒng),以單片機為核心,與車速檢測模塊、直流電機驅(qū)動模塊、電源模塊等一起構(gòu)成了智能車速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。單片機根據(jù)賽道信息采用合理的控制算法以實現(xiàn)對車速的控制,車速檢測采用安裝于車模后軸上的光電編碼器,直流電機驅(qū)動采用了控制電路,電源模塊給單片機、光電編碼器和驅(qū)動電機等供電。三、無人駕駛汽車車速控制一個針對實際對象的控制系統(tǒng)設(shè)計,首先要做的就是對執(zhí)行器及系統(tǒng)進行建模,并標定系統(tǒng)的輸入和輸出。為了給車速控制系統(tǒng)設(shè)計合適的控制器,就要對速度系統(tǒng)進行定階和歸一化。對此,分別設(shè)計了加速和減速模型測定實驗。通過加裝在車模后輪軸上的光電編碼器測量電機轉(zhuǎn)速。車?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)加給電機的PWM波的占空比進行調(diào)速。單片機上的PWM模塊可以是8位或16位的,為了提高調(diào)速的精度,電機調(diào)速模塊選用16位PWM,其占空比調(diào)節(jié)范圍從0到65535,對應(yīng)電機電樞電壓從0%到100%。知識鏈接四無人駕駛汽車試驗研究試驗采用的無人駕駛汽車是由北汽摩公司的四人座觀光車改造而成的,該車輛48V電源由8節(jié)6V、2200Ah的力軒鉛酸電池組成,采用雙后輪獨立驅(qū)動方式。本次試驗所采用的無人駕駛汽車如圖7-16所示,試驗參數(shù)見表7-2。一、試驗車參數(shù)軟件系統(tǒng)是無人車控制系統(tǒng)實驗的核心,由于軟件與算法相結(jié)合,實時處理各路傳感器所獲得的信息,并將這些信息顯示在工控機監(jiān)控界面上。其作為無人駕駛汽車界面設(shè)計程序開發(fā)的實驗平臺,采用結(jié)構(gòu)化編程思想,將具有不同功能模塊的程序分開編程,使程序變得簡單易懂。設(shè)計界面,將程序執(zhí)行過程中所涉及的影響無人駕駛汽車控制系統(tǒng)的參數(shù)航向、位姿、速度、電壓、電流等通過監(jiān)控界面顯示出來。二、無人駕駛汽車軟件系統(tǒng)VB6.0是由微軟公司開發(fā)的編程語言,它不僅繼承了早期的basic語言簡單易用的特點,而且將事件驅(qū)動、面向?qū)γ娴忍攸c結(jié)合起來,提供了一種以界面為基礎(chǔ)設(shè)計的可視化編程語言。VB還為客戶提供許多可以直接應(yīng)用的控件,通過修改各個控件的基本屬性就可以改變其外觀和工作方式,這樣大大提高了編程開發(fā)效率,改善了工作界面的設(shè)計。VB6.0的特點有以下幾個主要方面。(1)工程。對于任何程序來說首先必須新建Project,在新建Project的基礎(chǔ)上對內(nèi)容進行設(shè)計,同樣VB也不例外。VB中一個新建的Project包括窗體文件、程序文件、類模塊、資源等。設(shè)計的系統(tǒng)文件最終會存儲在工程文件中,在工程文件下對系統(tǒng)所包含的文件進行管理。(2)事件。VB6.0應(yīng)用程序編程方法與老套的程序編程方法不同,程序自身就可以控制代碼的執(zhí)行順序,并按照規(guī)定的執(zhí)行方式運行程序。相比較而言,VB6.0同Windows應(yīng)用程序一樣,多采用了流行的事件驅(qū)動風(fēng)格。(3)控件。VB同語言C編程相比,不需要用戶對程序的每個部分進行編寫設(shè)計,它為用戶提供了很多可以使用的控件,用戶只需要設(shè)置各控件相應(yīng)的參數(shù)就可以方便地使用,如同面向?qū)ο缶幊讨械膶ο笠粯臃奖?。這充分體現(xiàn)了VB編程的優(yōu)勢,在設(shè)計自己想要的程序時,只需將所需要的控件搭配組合即可。(4)窗體。VB為用戶提供的窗體可以迅速設(shè)計所需的程序界面,同時在窗體內(nèi)部可以編寫所需要實現(xiàn)功能的算法。CAN發(fā)送過程需要檢查3個狀態(tài)。(1)接收狀態(tài)。查看目前SJA1000是否正在接收信息,如果正在接收,則不能發(fā)送,至少要等本次結(jié)束后才能夠申請發(fā)送;(2)發(fā)送完成狀態(tài)。查看SJA1000目前是否正在發(fā)送,如果正在發(fā)送,則要等發(fā)送完后才能起動新的發(fā)送任務(wù);(3)檢查發(fā)送緩沖區(qū)。查看發(fā)送緩沖區(qū)是否被鎖定,如果當前發(fā)送緩沖區(qū)被鎖定,則需要等到發(fā)送緩沖區(qū)不鎖定時,進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。CAN接收狀態(tài)首先需要讀取狀態(tài)寄存器,然后判斷各狀態(tài)寄存器是否存在錯誤或者有其他異常情況。異常情況一般有總線關(guān)閉、數(shù)據(jù)溢出及接收到的數(shù)據(jù)“異?！?。完成CAN轉(zhuǎn)換器硬件電路后,根據(jù)SJA1000收發(fā)過程,編寫C軟件程序,實現(xiàn)RS232到CAN的轉(zhuǎn)換。CAN發(fā)送接收流程如圖7-17所示。結(jié)合自主開發(fā)的無人駕駛汽車監(jiān)控界面,對無人駕駛汽車通過CAN總線接收方向轉(zhuǎn)角編碼器的信息進行驗證,結(jié)果可以看出設(shè)計的CAN轉(zhuǎn)換器可以達到設(shè)計要求。轉(zhuǎn)角編碼器RS232轉(zhuǎn)CAN接收監(jiān)控界面,如圖7-18所示。1.無人駕駛汽車控制系統(tǒng)電源模塊

由于在無人駕駛汽車控制系統(tǒng)中,各層中采用的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)的工作電壓不盡相同,因此,無人駕駛汽車系統(tǒng)設(shè)計首先需要解決電源問題。系統(tǒng)中總電源來自車輛自帶的鉛酸蓄電池,通過DC-DC模塊搭建后,為無人駕駛汽車各單元供電。圖7-19表示了無人駕駛汽車的電源模塊。三、無人駕駛汽車實車測試2.無人駕駛汽車性能檢測

為了保證無人駕駛汽車能夠安全順利出行,需要對車輛自身性能進行測試。如電池電壓、車輛運行時的電流、功率、車輛行駛速度、轉(zhuǎn)彎半徑、輪胎轉(zhuǎn)速等?？梢圆捎貌煌膫鞲衅?再以VB為基礎(chǔ),建立無人駕駛汽車性能監(jiān)控系統(tǒng)。對于霍爾電流傳感器CS100E:傳感器工作電壓+/-12V,原邊額定輸入電流100A,二次邊輸出額定電壓DC4V,檢測范圍0~200A。對于電壓隔離傳感器HV212S:傳感器工作電壓24V,輸入電壓70V,輸出5V,成線性輸出。通過軟件編程完成對各性能狀態(tài)的檢測及監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài),如圖7-19所示,給出了無人駕駛汽車監(jiān)控系統(tǒng)圖。3.無人駕駛汽車側(cè)向控制、縱向控制實驗為了能夠驗證所設(shè)計的側(cè)向控制、縱向控制的正確性,實驗中通過對無人駕駛汽車自主路徑跟蹤進行驗證,即在給定路徑后,車輛自主駕駛對路徑進行跟蹤,無人駕駛汽車將根據(jù)道路的變化對車輛方向及前進的速度進行實時調(diào)節(jié)。無人駕駛汽車路徑追蹤控制系統(tǒng)流程如圖7-20所示。實驗中設(shè)置GPS每0.2s產(chǎn)生一次中斷,因此程序在執(zhí)行過程中,GPS、車輛當前狀態(tài)信息都是每0.2s處理一次。GPS中斷數(shù)據(jù)處理流程圖如圖7-21所示。根據(jù)所得到的車輛在大地坐標中的位置判斷關(guān)系及在大地坐標系下車輛位姿計算表達式,結(jié)合車輛運動方程中影響車輛轉(zhuǎn)向關(guān)系,為此采用位姿交替控制算法,則無人駕駛汽車側(cè)向控制流程圖如圖7-22所示。實驗中給定路徑信息包括車輛在大地坐標中的X坐標、Y坐標和航向信息。表7-3、表7-4分別給出了兩種不同的路徑。表7-3給出了一條直線路徑信息,其中航向為179°,從航向可以判斷出此時車輛正向正南方向行駛,從坐標值可以反映車輛大概行駛了90m,車輛直線行駛監(jiān)控界面如圖7-23所示。圖中粗實線表示給定路徑,細實線表示車輛實時行駛的動態(tài)路徑,從車輛所行駛的路徑可以看出,細實線幾乎與粗實線重合,這說明無人駕駛汽車能自主地跟蹤給定路徑,通過記錄的數(shù)據(jù)可以看出車輛在這條長90m的直線路徑上行駛時,起步速度、停止速度的變化都是比較平緩的,在15~60m之間還完成了加速控制,60m后車速逐漸降了下來,充分證明了無人駕駛汽車能準確跟蹤直線路徑。表7-4給出了一條直線及曲線路徑信息,從航向可以判斷出車輛直線行駛了60m,之后曲線行駛,航向改變90°,行駛了27m。車輛直線、曲線行駛監(jiān)控界面如圖7-24所示,同直線路徑分析,從圖7-24可以看出無人駕駛汽車自主駕駛能夠跟蹤曲線路徑,對車輛行駛信息進行分析后,可以發(fā)現(xiàn)當車輛進行轉(zhuǎn)彎時,速度明顯降了下來。無人駕駛汽車實車試驗研究是對無人駕駛汽車控制系統(tǒng)研究設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。對無人車改造車輛的參數(shù)進行了介紹,這為分析車輛動力學(xué)做了充分的準備;建立了CAN無人駕駛汽車總線通信平臺,自主開發(fā)了無人駕駛汽車監(jiān)控界面,編寫了無人駕駛汽車軟件程序;對無人駕駛汽車轉(zhuǎn)向控制,速度控制,電壓、電流、速度、角速度采集分別做了試驗,試驗結(jié)果表明:研究設(shè)計的無人駕駛汽車控制系統(tǒng)能夠滿足車輛控制的要求,無論給定期望路徑是直線還是曲線,無人駕駛汽車都能快速、穩(wěn)定、準確地完成路徑跟蹤控制。知識拓展在目前的高端汽車市場上，大多數(shù)車輛都已經(jīng)裝載了車用雷達，它可以用來跟蹤附近的物體。例如，奔馳的自動巡航控制系統(tǒng)便是一種事故預(yù)防系統(tǒng)，它的后保險杠上有一個裝置，當它在汽車的盲點內(nèi)檢測到物體時，便會發(fā)出警報。奔馳的另一款轎車在擋風(fēng)玻璃上裝載攝像頭，它可以通過分析路面和邊界線的差別來識別車道標記。如果汽車不小心離開了車道，方向盤會輕微震動來提醒駕駛者。根據(jù)奔馳公司發(fā)布的材料，未來的梅賽德斯無人駕駛汽車會在擋風(fēng)玻璃上裝載兩個攝像頭以實時生成前方路面的三維圖像，檢測諸如行人之類的潛在危險，并且預(yù)