基于雙天線GPS車輛自主駕駛系統(tǒng)研究.pdf

1、只有確切地知道車輛的位置姿態(tài)信息，才能使用戶獲知車輛的位置姿態(tài)信息并且向用戶提供操作指令，從而達(dá)到實(shí)時(shí)地控制車輛的目的。為了在車輛的自主駕駛過程中，對(duì)車輛進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地控制，本文設(shè)計(jì)了基于雙天線GPS的車輛自主駕駛系統(tǒng)。
　　本文采用的是雙天線RTK-GPS進(jìn)行定位，RTK-GPS采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，在野外能夠?qū)崟r(shí)得到厘米級(jí)的定位信息。天線布陣的不同，都會(huì)使GPS測姿的精度不同，本文采用將天線放置在車輛縱向線的

2、前后端且與車輛縱向線成一定夾角的位置進(jìn)行測姿。車輛測姿的實(shí)現(xiàn)是利用GPS兩個(gè)天線測得的坐標(biāo)信息，實(shí)時(shí)解算出它的俯仰、橫滾和航向角度，以達(dá)到測姿的目的，同時(shí)，位置姿態(tài)信息的精度不會(huì)隨時(shí)間的積累而降低。
　　控制系統(tǒng)是車輛自主駕駛系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。研究車輛控制系統(tǒng)需要的信息是車輛與期望軌跡的橫向偏差以及與期望軌跡的航偏角，以此決定需要輸出的前輪轉(zhuǎn)角，從而達(dá)到控制車輛沿期望的軌跡行駛的目的。本文采用模糊加PID的控制算法，即先采用模糊控

3、制，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；采用PID控制，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度。通過調(diào)整各項(xiàng)系數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。這樣既能獲得比純模糊控制更高的穩(wěn)態(tài)精度，又能獲得比PID控制更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和更小的超調(diào)量，對(duì)車輛進(jìn)行跟蹤控制，使其按期望路徑行駛。
　　通過理論分析和試驗(yàn)等工作，先根據(jù)狀態(tài)量之間的關(guān)系，預(yù)測得到一個(gè)估計(jì)值，然后結(jié)合GPS得到的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)卡爾曼濾波器，再根據(jù)濾波后的雙天線坐標(biāo)信息計(jì)算得出車輛的姿態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)的基于雙天線RTK-