一种虚拟轨道车辆动态纠偏方法、系统及存储介质与流程

专利2025-03-29  10


本发明涉及虚拟轨道车辆控制领域,特别涉及一种虚拟轨道车辆动态纠偏方法、系统及存储介质。


背景技术:

1、轨道交通车辆是大中城市主要公共交通工具之一,传统的轨道交通方式受制于实体轨道的修建,如地铁、轻轨、有轨电车等,建设成本高、周期长,因此,虚拟轨道车辆的概念应运而生。

2、虚拟轨道车辆是指非轮轨接触式导向的轨道交通车辆,例如公开号为cn103863334b的专利中公开的一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车,即为典型的虚拟轨道车辆。

3、虚拟轨道是预先设置的行驶轨迹;虚拟轨道车辆利用配置的传感器监测自身与行驶轨迹的相对位置,并根据监测结果调节行驶方向,使得沿预设行驶轨迹行驶;在虚拟轨道车辆行驶过程中需要对虚拟轨道车辆进行动态纠偏,即,在车辆受外界激扰偏离预设轨迹时,通过车轮转向使得车辆回归预设轨迹。

4、虚拟轨道车辆不受实体轨道约束,属于非完整约束系统,具有高度非线性。车辆自主循迹的根本任务是根据给定速度,以尽可能小的偏差,按照既定轨迹行驶。具体来说,直线上,有保持行驶在道路中央的能力,能抵御侧风等外界干扰因素;曲线上,有顺滑通过曲线的能力,行驶在不平或差异附着路面时,也能将偏离轨道的误差控制在较小值。根据车辆运动特性,将循迹控制任务划分为两部分:保证车辆循迹轨迹的横向控制和保证车辆行驶速度的纵向控制。

5、现有技术在实现自主循迹时一般选取预瞄位置的横向偏移量和车体中心的航向角偏差为控制反馈变量。横向偏移量用于描述车辆底盘偏离预设轨道的远近,航向角偏差用来描述车辆底盘瞬时速度方向与目标位置理想速度方向的夹角,通过这两个状态参数,定位系统可以唯一确定车辆底盘位姿,忽略车辆垂向运动,在车辆前进方向具摇头旋转和横移两个自由度,如果角度偏差和横移偏差二者缺一,车辆底盘则不能唯一确定位姿,存在过约束问题;且在消除角度偏差和横向偏移量偏差的过程中,存在相互矛盾的“杠杆”效应,由此会引发超调导致的车辆底盘震荡运动。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的超调导致的车辆底盘震荡问题,提供一种动态纠偏方法、系统及存储介质。

2、为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:

3、一种虚拟轨道车辆动态纠偏方法。所述虚拟轨道车辆动态纠偏方法至少包括:设置跟踪点;确定所述跟踪点与预设轨迹的横移量;根据所述横移量调整转向轮的偏转角度。优选地,所述跟踪点至少包括第一跟踪点和第二跟踪点;其中,所述第一跟踪点用于确定第一转向轮与所述预设轨迹之间的第一横移量;所述第二跟踪点用于确定第二转向轮与所述预设轨迹之间的第二横移量。优选地,所述第一转向轮为所述虚拟轨道车辆沿运动方向的前轮,所述第二转向轮为所述虚拟轨道车辆沿运动方向的后轮。

4、优选地,本发明中涉及的预设轨迹均为虚拟轨道车辆的预设轨迹,即,虚拟轨道车辆形心轨迹线。当虚拟轨道车辆沿预设轨迹行驶时,横移量为0,此时跟踪点与预设轨迹之间可以存在一个初始间距。当虚拟轨道车辆偏离预设轨迹行驶时,横移量不为0,此时跟踪点与预设轨迹之间的实时间距不再是初始间距。换言之,本发明中涉及的横移量等于跟踪点与预设轨迹之间的实时间距减去跟踪点与预设轨迹之间的初始间距。

5、根据一种优选地实施方式,所述虚拟轨道车辆动态纠偏方法还包括:根据所述第一横移量和所述第二横移量生成第一纠偏指令和第二纠偏指令;将所述第一纠偏指令和所述第二纠偏指令分别传输至所述第一转向轮和所述第二转向轮。所述第一转向轮和所述第二转向轮响应于所述纠偏指令之收到,进行偏转,使得所述虚拟轨道车辆沿所述预设轨迹行驶。

6、根据一种优选地实施方式,所述第一转向轮响应于所述纠偏指令之收到,进行偏转,使得所述第一转向轮靠近所述预设轨迹以减小所述第一横移量;所述第二转向轮响应于所述纠偏指令之收到,进行偏转,使得所述第二转向轮靠近所述预设轨迹以减小所述第二横移量。

7、根据一种优选地实施方式,当所述第一横移量与所述第二横移量同向偏移时,所述第一转向轮和所述第二转向轮同向偏转。

8、根据一种优选地实施方式,当所述第一横移量与所述第二横移量逆向偏移时,所述第一转向轮和所述第二转向轮逆向偏转。

9、根据一种优选地实施方式,所述第一转向轮和所述第二转向轮独立偏转;所述第一转向轮持续偏转直至消除所述第一横移量;所述第二转向轮持续偏转直至消除所述第二横移量。

10、根据一种优选地实施方式,所述跟踪点至少包括设置在所述虚拟轨道车辆走行部中轴线上的7个点:前轮的前、中、后的三个端点,走行部形心和后轮的前、中、后三个端点。

11、根据一种优选地实施方式,所述第一跟踪点沿虚拟轨道车辆行驶方向,设置在所述虚拟轨道车辆前轮前端;所述第二跟踪点沿虚拟轨道车辆行驶方向,设置在所述虚拟轨道车辆后轮前端。

12、本发明还提供一种虚拟轨道车辆动态纠偏系统。所述动态纠偏系统至少包括:标记单元,用于在虚拟轨道车辆上设置跟踪点;检测单元,用于确定所述跟踪点与虚拟轨道的横移量;控制单元,用于根据所述横移量调节所述虚拟轨道车辆转向轮的偏转角度。优选地,所述标记单元至少设置有第一跟踪点和第二跟踪点;所述第一跟踪点用于确定第一转向轮与所述虚拟轨道之间的横移量;所述第二跟踪点用于确定第二转向轮与所述虚拟轨道之间的横移量。优选地,所述第一转向轮为所述虚拟轨道车辆沿运动方向的前轮,所述第二转向轮为所述虚拟轨道车辆沿运动方向的后轮。

13、本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的虚拟轨道车辆动态纠偏方法。

14、与现有技术相比,本发明的有益效果:

15、为克服传统纠偏方案过约束的问题,本发明不采用横移量加航向角的联合定位方式,而是提出了与转向轮一一对应的横移量的循迹偏差定位方式,根据跟踪点与预设轨迹的横移量控制转向轮的偏转角度,从而消除车辆动态行驶过程中的循迹偏差。



技术特征:

1.一种虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,所述虚拟轨道车辆动态纠偏方法至少包括:

2.根据权利要求1所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,所述虚拟轨道车辆动态纠偏方法还包括:

3.根据权利要求2所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,所述第一转向轮响应于所述纠偏指令之收到,进行偏转,使得所述第一转向轮靠近所述预设轨迹以减小所述第一横移量;

4.根据权利要求3所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,当所述第一横移量与所述第二横移量同向偏移时,所述第一转向轮和所述第二转向轮同向偏转。

5.根据权利要求3所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,当所述第一横移量与所述第二横移量逆向偏移时,所述第一转向轮和所述第二转向轮逆向偏转。

6.根据权利要求3所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,所述第一转向轮和所述第二转向轮独立偏转;

7.根据权利要求1所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,所述跟踪点至少包括设置在所述虚拟轨道车辆走行部中轴线上的7个点:前轮的前、中、后的三个端点,走行部形心和后轮的前、中、后三个端点。

8.根据权利要求1所述的虚拟轨道车辆动态纠偏方法,其特征在于,所述第一跟踪点沿虚拟轨道车辆行驶方向,设置在所述虚拟轨道车辆前轮前方;所述第二跟踪点沿虚拟轨道车辆行驶方向,设置在所述虚拟轨道车辆后轮前方。

9.一种虚拟轨道车辆动态纠偏系统,其特征在于,所述动态纠偏系统至少包括:标记单元,用于在虚拟轨道车辆上设置跟踪点;

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。


技术总结
本发明涉及无人驾驶及轨道交通领域,公开了一种虚拟轨道车辆动态纠偏方法、系统及存储介质。本发明的虚拟轨道车辆动态纠偏方法包括:设置跟踪点;确定跟踪点与预设轨迹的横移量;根据横移量调整转向轮的偏转角度。跟踪点可以包括第一跟踪点和第二跟踪点。第一跟踪点用于确定第一转向轮与预设轨迹间的第一横移量;第二跟踪点用于确定第二转向轮与预设轨迹间的第二横移量。第一转向轮为虚拟轨道车辆沿运动方向的前轮,第二转向轮为虚拟轨道车辆沿运动方向的后轮。为克服传统纠偏方案过约束的问题,提出了跟转向轮一一对应的横移量的循迹偏差定位方式,根据跟踪点与预设轨迹的横移量控制转向轮的偏转角度,从而消除车辆动态行驶过程中的循迹偏差。

技术研发人员:李浩天,王利军,陈世浩,徐久勇,王栋,邓心宇,杨鸿铭,罗英昆,董微微,李伟东,陶世杰,周尧
受保护的技术使用者:中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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