动态可重构自适应无人车辆编队系统

作     者：贾一飞 蒋朝阳 JIA Yifei;JIANG Chaoyang

作者机构：中兵智能创新研究院有限公司群体协同与自主实验室北京100072 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年第45卷第10期

页      面：3654-3673页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：无人车辆 编队控制 车间通信 轨迹规划 轨迹跟踪 

摘      要：为研究无人车编队系统的编队保持、队形重构及队形变换功能,提出一种混合式领航跟随策略,以降低对领航车的依赖并确保编队完整性。开发基于车间(Vehicle to Vehicle,V2V)通信的跟随车独立避障功能,并设计了实时管理编队成员属性并支持人机交互的编队节点管理系统。提出一种三维空间下的三次样条曲线动态扩展轨迹规划方法,结合V2V通信获取前车位姿信息生成跟随轨迹并实现避障。利用Frenet坐标系解耦车距保持与轨迹跟踪问题,采用PID控制器和线性二次调节(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制器分别进行纵向控制和横向轨迹跟踪。研究结果表明:所搭建的仿真环境可快速验证方法性能,显示该方法具有良好的性能;通过实车验证了车辆编队系统的3种功能,通过车距稳定保持,证实所提方法具备良好实时性,能够实现多车编队的有效跟随,通过多种队形的变换以及成员入队离队场景,显示出高度的智能拓展性和适应性。