城市车辆导航的新型安全、灵活控制策略



城市车辆导航的新型安全、灵活控制策略

介绍一个反应灵活的自主车辆导航的完整框架。驾驶员根据道路边界并操作汽车沿着平滑的轨迹引导车辆到最终目的地。研究了一个无人驾驶车辆实现类似的行为，使汽车到达一个静态或动态目标位置，这通过使用一个灵活的控制规律来实现的，这个规律基于对控制变量和李雅普诺夫稳定性的综合考虑。介绍了使车辆能够在行驶环境中按照路标点连续导航目标分配策略。介绍了执行安全、光滑的轨迹路径选择方法，证明了所提出控制策略的渐近稳定性。根据控制器参数给出最大误差边界的准确估计，保证车辆导航在一定范围内是安全的。在不同的情况下，对控制策略的灵活性、可靠性和效率进行了仿真和试验。

提出一种控制规律和综合使用合适的李雅普诺夫函数,考虑了机器人和目标之间的位置、角度,及其特定值的设定，其支持静态和动态目标达成。使用一个合适的基于新变量的李雅普诺夫函数对总体控制结构的稳定性进行证明。提出顺序执行安全航行目标的分配策略，其基于目标切换使用适当的参考帧,联系当前列表选择的路标和下一个路标。这一目标分配策略可使车辆在预期的上边界和方向错误（不发生碰撞的边界环境）内有平稳和灵活的轨迹。提出一个基本路径选择方法来实现安全、光滑的轨迹。模拟和试验使用真实的城市车辆，以验证所提出城市车辆导航控制策略的效率和灵活性。此外,介绍了其它文献中不同的目标达成方法，并与所提出控制律进行比较。比较结果表明，在稳定性和灵活性方面，在不同的工作环境中所提出的控制策略有实际意义。

未来将研究传感器对控制规律的影响。将用不同方法获得最优的路径点发展路线图。

刊名：Robotics and Autonomous Systems（英）

刊期：2015年第70期

作者：José Vilca

编译：张荣林