基于磁標(biāo)記的智能汽車實時航向估計方法

基于磁標(biāo)記的智能汽車實時航向估計方法

針對全輪轉(zhuǎn)向單鉸式自動駕駛汽車，提出了一種新的基于磁標(biāo)記系統(tǒng)的實時航向估計方法。為了實現(xiàn)良好的汽車導(dǎo)向控制，需要精確估計汽車行駛過程中的位置和航向角。研究主要從磁標(biāo)記和車輛運動的相對方位來估計航向角。

提出的磁標(biāo)記系統(tǒng)包括3根安裝在車軸附近的磁尺和掩埋在路上的磁標(biāo)記，所有磁標(biāo)記的位置和極性信息已經(jīng)提前測量并已知。車輛在路上行駛時，磁傳感器在每個采樣期間檢測磁尺和磁標(biāo)記的相對距離（圖1～圖3），系統(tǒng)利用該數(shù)據(jù)信息便可估計出車輛的航向角。具體方法是：根據(jù)推導(dǎo)的全輪轉(zhuǎn)向車輛的運動學(xué)模型，結(jié)合連續(xù)檢測到的兩個路面磁標(biāo)記的位置坐標(biāo)和極性信息來估計車輛的航向角。當(dāng)缺少磁標(biāo)記檢測數(shù)據(jù)時，在每個采樣期間采用陀螺儀來輔助實時航向估計。

圖1 試驗車上傳感器的安裝

圖2 磁尺在車底的安裝位置

圖3 磁尺結(jié)構(gòu)（yms=0）：磁傳感器測量原點

通過實車測試并與實時運動模式下的GPS數(shù)據(jù)進行了比較。實車測試結(jié)果表明，所提出的方法盡管不能避免車輛行駛過程中由于滑轉(zhuǎn)造成的測量誤差，但由于車輛航向角可單獨計算，且當(dāng)航向角已知時，車輛的坐標(biāo)位置可根據(jù)檢測到的磁標(biāo)記位置和幾何方法來確定，因此位置測量誤差可減小到兩個磁標(biāo)記安裝間隙這一范圍內(nèi)。因而，這種基于磁標(biāo)記的航向估計系統(tǒng)具有良好的準(zhǔn)確性和可靠性。

刊名：Journal of Dynamic Systems,Measurement and Control（英）

刊期：2016年第7期

作者：Yeun Sub Byun et al

編譯：張志陽