基于磁標(biāo)記的智能汽車實(shí)時(shí)航向估計(jì)方法

基于磁標(biāo)記的智能汽車實(shí)時(shí)航向估計(jì)方法

針對(duì)全輪轉(zhuǎn)向單鉸式自動(dòng)駕駛汽車，提出了一種新的基于磁標(biāo)記系統(tǒng)的實(shí)時(shí)航向估計(jì)方法。為了實(shí)現(xiàn)良好的汽車導(dǎo)向控制，需要精確估計(jì)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(yùn)動(dòng)的相對(duì)方位來估計(jì)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(cè)量并已知。車輛在路上行駛時(shí)，磁傳感器在每個(gè)采樣期間檢測(cè)磁尺和磁標(biāo)記的相對(duì)距離（圖1～圖3），系統(tǒng)利用該數(shù)據(jù)信息便可估計(jì)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(yùn)動(dòng)學(xué)模型，結(jié)合連續(xù)檢測(cè)到的兩個(gè)路面磁標(biāo)記的位置坐標(biāo)和極性信息來估計(jì)車輛的航向角。當(dāng)缺少磁標(biāo)記檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，在每個(gè)采樣期間采用陀螺儀來輔助實(shí)時(shí)航向估計(jì)。

圖1 試驗(yàn)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(cè)量原點(diǎn)

通過實(shí)車測(cè)試并與實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)模式下的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。實(shí)車測(cè)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(cè)量誤差，但由于車輛航向角可單獨(dú)計(jì)算，且當(dāng)航向角已知時(shí)，車輛的坐標(biāo)位置可根據(jù)檢測(cè)到的磁標(biāo)記位置和幾何方法來確定，因此位置測(cè)量誤差可減小到兩個(gè)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(jì)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