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控制工程 2024年第12期31卷 2304-2311页

作者：林子鹏敖银辉黄晋豪广东工业大学机电工程学院广州510006

为提高无人驾驶赛车在桩桶赛道中的圈速和跟踪精度,基于桩桶赛道,首先通过三角剖分算法得到其左右边界及中心线,并以最小曲率为目标,建立优化模型,得到赛道的全局最小曲率路径。其次,以最大横向加速度为约束进行纵向速度规划;随后,搭建... 详细信息

为提高无人驾驶赛车在桩桶赛道中的圈速和跟踪精度,基于桩桶赛道,首先通过三角剖分算法得到其左右边界及中心线,并以最小曲率为目标,建立优化模型,得到赛道的全局最小曲率路径。其次,以最大横向加速度为约束进行纵向速度规划;随后,搭建车辆运动学模型,设计基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器,以最小化车辆横向误差和航向误差等为目标设计优化函数。最后,分别对中心线轨迹和最小曲率轨迹进行仿真。仿真结果表明,跟踪精度和响应速度较理想,且最小曲率路径的圈速相比中心线提升了11.1%。

关键词：无人驾驶赛车路径规划最小曲率轨迹跟踪控制

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双电机独立驱动无人驾驶赛车轨迹跟踪控制研究

双电机独立驱动无人驾驶赛车轨迹跟踪控制研究

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作者：张旭斌辽宁工业大学

学位级别：硕士

轨迹跟踪控制是无人驾驶赛车的关键技术,论文针对双电机独立驱动无人驾驶赛车在轨迹跟踪控制方面展开研究,同时考虑到双电机独立驱动的优势,又进行了双电机独立驱动辅助转向控制技术的研究,研究的成果对无人驾驶赛车轨迹跟踪控制这一关... 详细信息

轨迹跟踪控制是无人驾驶赛车的关键技术,论文针对双电机独立驱动无人驾驶赛车在轨迹跟踪控制方面展开研究,同时考虑到双电机独立驱动的优势,又进行了双电机独立驱动辅助转向控制技术的研究,研究的成果对无人驾驶赛车轨迹跟踪控制这一关键技术提供理论基础和技术支持,对无人驾驶汽车研发具有一定的参考价值。论文在国家自然科学基金项目（51675257）、辽宁省高等学校创新人才项目（LR2016056）资助下展开研究,主要内容包括以下几个方面:首先,对无人驾驶赛车线控转向系统的开发。在保证原有转向系统机械结构不变的前提下,又加入了一套参数相同的齿轮齿条转向器,与原有的机械转向系统并联布置,提供了新的转向动力输入端,供线控转向电机转角输入,为防止有人驾驶和无人驾驶在机械结构上的干涉,设计了线控转向离合器,用于适时的通断转向电机与线控转向器的连接,以消除有人驾驶和无人驾驶在机械结构上的干涉。在整车控制器和转向电机通讯方面,自主开发了通讯转换模块电路板,实现整车控制器与转向电机之间的通讯。其次,对无人驾驶赛车轨迹跟踪控制算法的研究。在已知路径点的前提下,用二次曲线估算路径点处斜率的方法拟合出三次路径曲线,用含有时间t的三次分段参数方程分别生成横纵向位置关于时间的函数即轨迹曲线,由此解算出跟踪轨迹点。搭建了车辆横向跟踪空间状态方程,利用双线性变换离散法生成离散时间状态下的状态矩阵,采用线性二次型最优控制原理求解出最优反馈控制量,结合道路曲率前馈控制,实现无人驾驶赛车前馈加反馈的轨迹跟踪控制。再次,对双电机独立驱动差动辅助转向控制的研究。结合电子差速转向原理,对双电机独立驱动赛车转向动力学和运动学进行分析,考虑到电子差速对转向半径以及横向稳定性方面的影响,搭建了驱动电机数学模型,制定了基于阿克曼几何转向的差动转矩控制策略、基于横摆角速度的差动驱动控制策略,针对两种策略分别研究。最后,实验验证。在Car Sim中建立双电机独立驱动无人驾驶赛车整车模型,采用与MATLAB/Simulink联合仿真的方法,在直线工况和曲线工况下进行了仿真实验验证。论文研究的方法应用到2018、2019中国大学生无人驾驶赛车比赛中,实验表明,研究的方法能够保证赛车具有良好的轨迹跟踪控制效果,差动驱动也提高了轨迹跟踪的稳定性,并且在中国大学生无人驾驶赛车比赛中取得了优异的成绩。

关键词：双电机独立驱动无人驾驶赛车线控转向轨迹跟踪控制辅助转向

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无人驾驶赛车时间最优轨迹规划

无人驾驶赛车时间最优轨迹规划

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2020中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：杨国林柴天湖南大学机械与运载工程学院

为使无人驾驶赛车在赛道上更好地发挥出其性能,以获得更短的赛道单圈时间,本文提出了一种无人驾驶赛车时间最优轨迹规划算法。首先,本文使用了单轨赛车模型,并加入了非线性Pacejka魔术公式轮胎模型与赛车空气动力学模型;然后,构建了考... 详细信息

为使无人驾驶赛车在赛道上更好地发挥出其性能,以获得更短的赛道单圈时间,本文提出了一种无人驾驶赛车时间最优轨迹规划算法。首先,本文使用了单轨赛车模型,并加入了非线性Pacejka魔术公式轮胎模型与赛车空气动力学模型;然后,构建了考虑车辆动力学的时间最优轨迹规划问题,并在目标函数中加入了正则项,以提升赛车操控平稳性;最后,以大学生方程式珠海赛道为例,对赛车的行驶轨迹进行离线规划,并与以赛道中心线为行驶轨迹的赛车轨迹进行对比。结果表明,所提出时间最优轨迹规划算法能够更好地发挥赛车的性能,并可以得到更理想的单圈时间。

关键词：轨迹规划车辆动力学无人驾驶赛车圈速仿真

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未来电动无人驾驶赛车

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学苑创造(3-6年级阅读) 2020年第Z1期 7-7页

电动无人驾驶赛车是赛车未来的趋势。它的机舱中有两个燃料电池组,方便赛车手在赛车途中迅速转换使用。赛车配备的VR头盔与感应终端集成了各种功能性摄像头和传感器,可以跟随赛车手的头部运动,进而完成转弯等驾驶动作。

关键词：无人驾驶赛车

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大学生无人驾驶方程式赛车的自主驾驶系统设计

大学生无人驾驶方程式赛车的自主驾驶系统设计

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2018中国汽车工程学会年会

作者：田汉青倪俊胡纪滨李子睿北京理工大学

本文简述了无人驾驶系统的构建,包含感知系统和路径追踪控制器,用于大学生无人驾驶方程式比赛。提出了一种激光雷达视觉协作的方法来感知作为轨道标记的交通锥。赛车的感知算法还包含了将组合导航数据和激光雷达里程计相结合的精确且高... 详细信息

本文简述了无人驾驶系统的构建,包含感知系统和路径追踪控制器,用于大学生无人驾驶方程式比赛。提出了一种激光雷达视觉协作的方法来感知作为轨道标记的交通锥。赛车的感知算法还包含了将组合导航数据和激光雷达里程计相结合的精确且高速率的定位方法。此外,还实时建立包含交通锥的位置和颜色信息的赛道地图。最后,系统和车辆性能在一个闭环赛道中被测试。本文件也简要地介绍了2017年大学生方程式无人驾驶大赛（FSAC）赛况。

关键词：无人驾驶车环境感知定位建图轨迹跟踪大学生方程式无人驾驶无人驾驶赛车

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基于预测模型的无人赛车路径规划算法研究

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汽车技术 2022年第7期 32-41页

作者：龚国铮郑少武钟思祺叶鸣李巍华华南理工大学广州510641 深圳裹动智驾科技有限公司深圳518054 广州华工机动车检测技术有限公司广州510640

针对无人驾驶电动方程式赛车极限工况下的路径规划问题,提出一种基于预测模型的无人赛车路径规划算法。通过目标函数设计将路径规划问题转化为最优化问题,并将车辆动力学预测模型作为等式约束,依据赛车的稳态行驶特性,构建赛车行驶稳定... 详细信息

针对无人驾驶电动方程式赛车极限工况下的路径规划问题,提出一种基于预测模型的无人赛车路径规划算法。通过目标函数设计将路径规划问题转化为最优化问题,并将车辆动力学预测模型作为等式约束,依据赛车的稳态行驶特性,构建赛车行驶稳定性组合约束,并综合考虑边界约束,生成满足赛车行驶要求的路径。在不同附着条件下进行了仿真测试,结果表明,在满足实时性要求的前提下,所提出的算法能够有效减小车辆前、后轴侧滑的风险,且在多项指标上优于RRT^(*)算法以及基于三次自然样条曲线的最优二次轨迹规划方法。

关键词：无人驾驶赛车路径规划模型预测控制操纵稳定性最优路径

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基于改进YOLOv5的锥桶检测方法

基于改进YOLOv5的锥桶检测方法

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2022中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：黎烨宸张争光张汉英袁文轩胡宏宇吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室

在无人驾驶方程式大赛（FSAC）比赛中,要求车辆能够在锥桶标记的赛道上行驶。其中,锥桶检测是赛车能够进行可靠决策、控制的基础环节。本文针对FSAC赛道情况,在YOLOv5目标检测模型架构的基础上,融合了自注意力机制的Transfomer Block模... 详细信息

在无人驾驶方程式大赛（FSAC）比赛中,要求车辆能够在锥桶标记的赛道上行驶。其中,锥桶检测是赛车能够进行可靠决策、控制的基础环节。本文针对FSAC赛道情况,在YOLOv5目标检测模型架构的基础上,融合了自注意力机制的Transfomer Block模块,提出了改进YOLOv5的锥桶检测方法。自注意力机制通过建立全局感受与对特征赋予注意力权重的方式,能够增强有用特征的表达。本文在自定义的数据集上进行实验,实验结果表明:在YOLOv5s基准下,YOLOv5结合Transfomer Block模块后在锥桶检测性能方面mAP提高0.6%,mAP提高1.1%,对高分辨率图片的FPS为29.58。在满足时策效性的前提下,在YOLOv5中添加Transformer Block模块效果更佳。

关键词：无人驾驶赛车目标检测 YOLOv5 自注意力机制

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