具有轨迹预测和随机位置跟踪功能的跟随车及跟随方法与流程

文档序号:19736627发布日期:2020-01-18 04:34阅读:来源:国知局

技术特征:

1.具有轨迹预测和随机位置跟踪功能的跟随车,其特征在于包括车身、中央控制单元、车辆驱动转向系统、车辆制动系统、车载uwb、uwb标签、人机交互界面和超声波雷达,所述的车身底部的前侧安装有前轮,所述的车身底部的后侧安装有后轮,所述的中央控制单元、车辆驱动转向系统、车辆制动系统、车载uwb、人机交互界面和超声波雷达分别安装在所述的车身上,所述的uwb标签安装在被跟随目标上;

所述的车辆驱动转向系统包括轮毂电机和电机控制器,所述的轮毂电机用于驱动所述的后轮;

所述的车辆制动系统包括舵机和制动液压缸,所述的舵机用于拉动所述的制动液压缸,向所述的制动液压缸提供制动力,并将制动力传递至制动卡钳,所述的制动卡钳安装在所述的前轮上;

所述的车载uwb用于与所述的uwb标签进行实时通信,获取所述的uwb标签相对于跟随车坐标系原点的实时xy坐标数据,并将所述的实时xy坐标数据以can信号形式传送给所述的中央控制单元;

所述的人机交互界面用于跟随车的跟随模式、跟随目的地位置信息及参数的设置和输出显示,所述的跟随车的跟随模式包括特定跟随位置跟随模式、随机跟随位置跟随模式和默认跟随位置跟随模式;

所述的超声波雷达用于检测其探测范围内是否有障碍物,当检测到跟随车周围有障碍物时,所述的超声波雷达将检测信息传送给所述的中央控制单元,由所述的中央控制单元处理后向所述的车辆制动系统发送制动信号;

所述的中央控制单元分别与所述的电机控制器、舵机、车载uwb、人机交互界面和超声波雷达电连接,所述的中央控制单元用于接收、定期保存并处理数据,并将处理后的数据发送给相应的执行机构。

2.利用权利要求1所述的具有轨迹预测和随机位置跟踪功能的跟随车实现的跟随方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一、在被跟随目标上安装uwb标签,uwb标签的xy坐标默认为被跟随目标的位置坐标(x,y);

步骤二、中央控制单元从车载uwb实时输入的can信号中获取uwb标签相对于跟随车坐标系原点的实时xy坐标数据,据此判断跟随车与被跟随目标之间的距离是否小于设定的阈值d;

如果跟随车与被跟随目标之间的距离小于设定的阈值,即x2+y2<d2,则中央控制单元向舵机发送pwm信号,舵机向制动液压缸提供制动力,使制动液压缸执行制动动作,直至跟随车与被跟随目标之间的距离大于设定的阈值;

如果跟随车与被跟随目标之间的距离大于设定的阈值,即x2+y2>d2,则中央控制单元判断使用者是否通过人机交互界面已输入跟随车的特定跟随位置信息;

如果中央控制单元确定使用者已输入跟随车的特定跟随位置信息,则中央控制单元采用特定跟随位置跟随模式,将使用者输入的跟随车的特定跟随位置信息转化为该特定跟随位置相对于跟随车坐标系原点的极坐标参数ρ和θ,并将被跟随目标的位置坐标变换为x1=x+ρcosθ,y1=y+ρsinθ,转入步骤三;

如果中央控制单元确定使用者未输入跟随车的特定跟随位置信息但已输入跟随车的跟随模式为随机跟随位置跟随模式,则中央控制单元采用随机跟随位置跟随模式,将被跟随目标的位置坐标变换为x2=x+ρ'cosθ',y2=y+ρ'sinθ',其中ρ'、θ'为具有一定权重的随机性的参数,即以被跟随目标的位置坐标为中心,以该中心周围某个随机位置为跟随目标,转入步骤三;

如果中央控制单元确定使用者已输入跟随车的跟随模式为默认跟随位置跟随模式或未输入跟随车的跟随模式,则中央控制单元采用默认跟随位置跟随模式,控制跟随车根据uwb标签传送的实时xy坐标数据,保持特定距离跟随在被跟随目标后方,转入步骤三;

步骤三、确定跟随车的跟随模式之后,跟随车对被跟随目标进行跟随,跟随过程中,中央控制单元通过获取的实时xy坐标数据检测被跟随目标是否停止运动;

如果中央控制单元检测到被跟随目标停止运动,则中央控制单元判断使用者是否通过人机交互界面已输入跟随目的地位置信息;如果中央控制单元确定使用者已输入跟随目的地位置信息,则跟随车按照输入的目的地位置信息规划直线运动轨迹,并减速50~75%缓慢向前行进,当跟随车与被跟随目标之间的距离大于设定的阈值d时,若被跟随目标尚未运动,则跟随车停止运行;如果中央控制单元确定使用者未输入跟随目的地位置信息,则中央控制单元根据当前时刻与上一周期保存的被跟随目标的位置与速度数据,运用基于卡尔曼滤波的动态轨迹预测算法对被跟随目标的运动轨迹进行预测及规划,并以规划的运动轨迹位置为中心坐标,结合跟随车的跟随模式,确定被跟随目标的位置坐标,使跟随车按照规划的轨迹,进行减速50~75%的缓慢提前跟随,当跟随车与被跟随目标之间的距离大于设定的阈值d时,若被跟随目标尚未运动,则跟随车停止运行;

如果中央控制单元检测到被跟随目标在运动,则中央控制单元判断被跟随目标与跟随车之间的实时距离变化,如果距离变小,说明当前预测正确,则中央控制单元控制跟随车继续保持当前的状态,以规划的运动轨迹行进,对被跟随目标进行跟随,跟随过程中,当超声波雷达检测到运动轨迹上有障碍物时,超声波雷达将检测信息传送给中央控制单元,由中央控制单元处理后向舵机发送pwm信号,舵机向制动液压缸提供制动力,使制动液压缸执行制动动作,直至障碍物移除或跟随车绕开障碍物;如果跟随车与被跟随目标之间的距离变大,说明当前规划的运动轨迹出现偏差或者被跟随目标有新的目的地,此时以被跟随目标当前所在的坐标位置为中心位置,结合跟随车的跟随模式,重复步骤三,重新确定需要跟随的被跟随目标的位置并进行新一轮的跟随。

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