“智能車輛關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目申請(qǐng)書控制系統(tǒng)

PAGE1PAGE16類別智能車輛關(guān)鍵技術(shù)討論項(xiàng)目編號(hào)中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械討論所知識(shí)創(chuàng)新工程領(lǐng)域前沿項(xiàng)目課題申請(qǐng)書課題名稱：智能車輛掌握技術(shù)課題負(fù)責(zé)人:錢瑋申請(qǐng)部門：智能車輛技術(shù)中心參加單位：中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械討論所聯(lián)系電話:１39０9690285E－ｍａil：ｗｑiaｎ＠iｉｍ.ac。cn２０09年１2月1０日?課題簡(jiǎn)表課題名稱智能車輛掌握技術(shù)開(kāi)題日期201０年０1月終止年月２01１年12月類別智能車輛專項(xiàng)子課題數(shù)9申請(qǐng)金額２０萬(wàn)元密級(jí)１。絕密2.機(jī)密3．隱秘4。內(nèi)部5．公開(kāi)4申請(qǐng)部門智能車輛技術(shù)中心參加單位中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械討論所項(xiàng)目類型應(yīng)用基礎(chǔ)討論經(jīng)費(fèi)（萬(wàn)元）總計(jì)國(guó)家智能所自籌其它２0所撥經(jīng)費(fèi)２010年２０１１年合計(jì)20項(xiàng)目組總?cè)藬?shù)高級(jí)中級(jí)初級(jí)幫助人員博士后在讀博士生在讀碩士生其他61３2項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及主要成員姓名年齡文化程度投入人年在研項(xiàng)數(shù)工作單位錢瑋43副討論員碩士3１項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)中科院智能所劉宜２8助研博士41掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)中科院智能所祝輝2８助研博士40協(xié)調(diào)掌握器設(shè)計(jì)中科院智能所李傳寶2７助研碩士50車輛掌握模型建立中科院智能所方薇３5工程師碩士50CAN總線設(shè)計(jì)中科院智能所榮大偉２3碩士生５0掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)中科院智能所?摘要本項(xiàng)目討論智能車輛在中高速變速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或者轉(zhuǎn)向同時(shí)制動(dòng)等簡(jiǎn)潔工況下行駛軌跡跟蹤的掌握方法與關(guān)鍵技術(shù).智能車輛掌握系統(tǒng)為多路雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，主要由以“駕駛員模型”為核心的協(xié)調(diào)層和以轉(zhuǎn)向、油門、制動(dòng)掌握器等為核心的掌握層所構(gòu)成.通過(guò)探討各子系統(tǒng)內(nèi)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)/掌握參數(shù)以及各子系統(tǒng)間不同性能指標(biāo)的相互影響、制約及協(xié)調(diào)的機(jī)理，建立起整車系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,提出在不同工況下汽車行駛的最優(yōu)軌跡跟蹤指標(biāo)，依據(jù)此指標(biāo),依據(jù)當(dāng)前的車輛狀態(tài)以及車輛動(dòng)力學(xué)約束，采納直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)相結(jié)合的方法實(shí)時(shí)生成光滑的過(guò)渡軌跡,然后通過(guò)車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為縱向速度曲線與轉(zhuǎn)角曲線,再通過(guò)油門／剎車的閉環(huán)掌握與轉(zhuǎn)角的閉環(huán)掌握來(lái)完成軌跡跟蹤掌握,實(shí)現(xiàn)從當(dāng)前位姿到期望位姿之間的平滑過(guò)渡，同時(shí)確保車輛實(shí)際軌跡不超出規(guī)劃路徑的最大誤差范圍,確保跟蹤精度要求.該項(xiàng)目采納理論分析、軟件仿真、和實(shí)車實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的討論方法進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)全面提高智能車輛行駛路徑的精確性和平安性。立項(xiàng)依據(jù)課題的科學(xué)意義，國(guó)內(nèi)外討論概況及進(jìn)展趨勢(shì)；智能車輛是驗(yàn)證機(jī)器感知與人工智能理論、方法與技術(shù)的最佳平臺(tái)之一,尤其是在非結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化環(huán)境中.智能車輛不僅在軍事、探險(xiǎn)和救援等危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下具有寬闊的應(yīng)用前景，同時(shí)智能車輛所涉及到的各種汽車傳感器、環(huán)境感知系統(tǒng)、行駛平安預(yù)警、幫助駕駛智能決策、軌跡跟蹤掌握等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)于提高有人駕駛汽車的智能化程度和行駛平安性具有重要意義。世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家將智能車輛作為展現(xiàn)人工智能技術(shù)進(jìn)展水平、引領(lǐng)車輛工業(yè)將來(lái)的重要平臺(tái)，紛紛開(kāi)展智能車輛的討論。因此,開(kāi)展智能車輛的討論,將對(duì)我國(guó)信息領(lǐng)域和車輛工業(yè)的進(jìn)展做出基礎(chǔ)性、前瞻性、戰(zhàn)略性貢獻(xiàn)。智能車輛作為基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的集成驗(yàn)證平臺(tái)，必須能夠?yàn)楦鞣N模型、算法供應(yīng)必要的實(shí)時(shí)計(jì)算能力，能夠?yàn)楦鞣N新型傳感器與機(jī)器感知系統(tǒng)供應(yīng)機(jī)電系統(tǒng)融合能力,并且還應(yīng)具備對(duì)智能決策的實(shí)時(shí)執(zhí)行力,即車輛操控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)掌握能力。車輛操控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)掌握能力，主要由車輛掌握系統(tǒng)對(duì)方向角、油門、剎車的實(shí)時(shí)掌握來(lái)體現(xiàn)的。由于車輛運(yùn)動(dòng)軌跡可以分解為縱向運(yùn)動(dòng)與側(cè)向(橫向）運(yùn)動(dòng),通常車輛掌握系統(tǒng)可以通過(guò)縱向跟蹤掌握與側(cè)向跟蹤掌握來(lái)實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外目前有較多高校和討論所也在從事智能車輛掌握系統(tǒng)的討論。國(guó)外比較典型的討論是在美國(guó)參加DAＲPA競(jìng)賽的車輛.如文獻(xiàn)［1］和［2]將車輛的掌握系統(tǒng)分成兩層,上層用于路徑的規(guī)劃，下層用于車輛的掌握,同時(shí)將車輛的底層掌握分成縱向掌握和橫向掌握?？v向掌握是底層的掌握,實(shí)現(xiàn)自由駕駛道路行駛以及掌握車速的快慢.通過(guò)離散的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)描述幾何路徑。橫向掌握主要是在轉(zhuǎn)向過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)平安轉(zhuǎn)向.這種掌握的缺點(diǎn)是較難實(shí)現(xiàn)掌握精準(zhǔn)性，由于離散的點(diǎn)很難表征出簡(jiǎn)潔工況下（尤其是高速)車輛的運(yùn)行目標(biāo)軌跡.文獻(xiàn)［3］采納了一種兩自由度自行車模型來(lái)表示車輛模型，掌握器采納單獨(dú)的PID掌握器，掌握車輛的油門、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向角,這種兩自由度的車輛模型雖然計(jì)算簡(jiǎn)潔，但是很難反映車輛高速時(shí)轉(zhuǎn)角的變化與車輛行駛軌跡的變化關(guān)系，因此高速時(shí)的掌握變得很困難.國(guó)內(nèi)目前也有部分高校和討論所在從事智能車輛掌握系統(tǒng)的討論，如上海交大夏永峰、劉子龍等采納中央處理器來(lái)同時(shí)處理轉(zhuǎn)向角指令、速度指令、油門指令等參數(shù)，以掌握車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)角大小和油門大小等,這種掌握方式很難保證掌握的實(shí)時(shí)性，由于實(shí)際車輛轉(zhuǎn)向需要的不僅僅是轉(zhuǎn)角信號(hào),同時(shí)也需要轉(zhuǎn)角速度信號(hào)[５６7］。從以上討論可以看出：多數(shù)文獻(xiàn)中采納的是簡(jiǎn)潔的兩自由度自行車模型，描述整車運(yùn)動(dòng)不夠精準(zhǔn),尤其是在高速情況下?？紤]到智能車輛的動(dòng)力學(xué)模型的時(shí)變性與強(qiáng)非線性特性，本項(xiàng)目擬從車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型動(dòng)身，參照車輛的動(dòng)力學(xué)約束條件,依據(jù)上層路徑規(guī)劃系統(tǒng)產(chǎn)生的路徑點(diǎn)序列，采納直線或圓弧的插補(bǔ)方式實(shí)時(shí)生成精細(xì)的期望跟蹤軌跡,以提高軌跡跟蹤的精度，然后通過(guò)車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型將其分解為縱向速度曲線與轉(zhuǎn)角曲線，再通過(guò)對(duì)油門、剎車、轉(zhuǎn)角的閉環(huán)掌握，以實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡在規(guī)劃的路徑點(diǎn)序列的公差范圍內(nèi),同時(shí)保證車輛在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的舒適性與穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)1OlivｅrＰink．CｈriｓtｉａｎFresｅ。ChｒｉstｏｐhＳtiller．TeaｍＡnnieWＡＹ’ｓAutonomoｕsSystemfｏrthe2００7ＤAＲＰAUrｂanＣhallｅｎge．ＪourｎａloｆＦiｅldＲｏｂoｔｉcｓ—2008：61５－6３9２ＦeliｘｖonＨ。，MicｈaelH.,FalkＨ．ｅtａl.DrｉviｎgｗitｈTｅntaｃles:InｔegralＳtructｕresfoｒSｅnsinｇａｎdMotｉon。JoｕrnａlｏｆFｉelｄRoｂoｔiｃsDOI10.１0０2／ｒoｂ：64０-6733FrｅｄＷ.RａuskｏｌbKaｉBｅrgｅr,ＣhｒistｉanLipｓkｉｅｔal．AnAｕtｏｎoｍouslyＤrｉvingＶehｉclｅforUｒbaｎEｎｖiｒoｎｍeｎtｓ.JouｒnaloｆＦieｌdRoｂoｔｉcsDOI１0.1００2/ｒoｂ:６7４－72４4Wｉlｌemｓeｎ，P。,Ｋeaｒneｙ,J。K．，&Wanｇ,H．（２0０３）．Rｉbbonnetwｏｒkｓｆｏrmodelｉnｇnaｖigablepathsoｆauｔonomｏｕｓaｇentｓiｎvirtualｕｒbanｅnvirｏｎmｅnts.InＰrｏｃｅｅdｉｎｇsofＩEEEVｉｒｔualＲeａlity2０0３，ＬｏsAnｇｅｌｅｓ，CＡ（pp。79－86)。IEEE。5夏永峰.無(wú)人駕駛電動(dòng)車的底層掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［上海交通高校碩士學(xué)位論文],上海:2007.6劉子龍.基于反饋線性化的無(wú)人駕駛車輛橫向位置跟蹤掌握.系統(tǒng)工程與電子技，２009,3１（１)：1６5-１6９7劉子龍。無(wú)人駕駛車輛橫向位置跟蹤掌握。機(jī)械與電子,２009,20（3）：5—９擬解決的主要科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題及討論內(nèi)容的先進(jìn)性、制造性及前沿性的創(chuàng)新之處;擬解決的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題有以下4個(gè):（１）通過(guò)理論分析和仿真計(jì)算,尋找智能汽車各掌握子系統(tǒng)之間的聯(lián)系、影響和制約關(guān)系,建立起可用于不同工況下的車輛動(dòng)力學(xué)掌握模型。(2）依據(jù)目標(biāo)路徑、動(dòng)力學(xué)行為和傳感器信息（即協(xié)調(diào)掌握器協(xié)調(diào)層的信息和掌握策略)，設(shè)計(jì)各可控子系統(tǒng)的掌握器和協(xié)調(diào)掌握器.各子掌握器應(yīng)具有相對(duì)的獨(dú)立性，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮各自的性能指標(biāo)。協(xié)調(diào)掌握器的設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)協(xié)調(diào)掌握策略和路徑跟蹤指標(biāo)(即滿意肯定的誤差范圍）,并具有肯定的魯棒性。魯棒掌握策略能夠有效處理汽車模型的不精準(zhǔn)、非線性以及測(cè)量信號(hào)的誤差，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。(3）設(shè)計(jì)基于CAＮ2.0Ｂ總線協(xié)議的智能車輛通訊模塊：采納CAＮ2．0及CＡNOＰＥN總線協(xié)議構(gòu)造車輛掌握器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)各電子掌握單元之間的信息共享與協(xié)調(diào)掌握;(４）將車輛掌握系統(tǒng)集成為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，采納半物理仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)兩種途徑對(duì)掌握系統(tǒng)的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。先進(jìn)性、制造性及前沿性的創(chuàng)新之處：將車輛掌握系統(tǒng)集成為一個(gè)嵌入式系統(tǒng),采納CＡN通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各電子掌握單元之間的信息共享與協(xié)調(diào)掌握,對(duì)于削減系統(tǒng)信息的傳輸時(shí)間、提高運(yùn)算效率、減小誤差和時(shí)滯具有十分重要的意義。國(guó)家戰(zhàn)略需求分析（經(jīng)濟(jì)進(jìn)展、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)家平安方面的市場(chǎng)需求分析).智能車輛掌握技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)用，對(duì)于驗(yàn)證機(jī)器感知和人工智能理論、方法與技術(shù)具有十分重要的意義，尤其是在非結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化環(huán)境中.智能車輛不僅在軍事、探險(xiǎn)和救援等危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下具有寬闊的應(yīng)用前景,同時(shí)智能車輛所涉及到的各種汽車傳感器、環(huán)境感知系統(tǒng)、行駛平安預(yù)警、幫助駕駛智能決策、軌跡跟蹤掌握等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)于提高有人駕駛汽車的智能化程度和行駛平安性具有重要意義。因此,開(kāi)展智能車輛的掌握系統(tǒng)的討論,對(duì)實(shí)現(xiàn)各種車輛的智能駕駛、智能跟蹤具有基礎(chǔ)性、前瞻性、戰(zhàn)略性的意義二、項(xiàng)目目標(biāo)及預(yù)期成果討論目標(biāo)，包括總目標(biāo)、階段進(jìn)展目標(biāo)及主要考核指標(biāo)；建立模塊化的車輛掌握系統(tǒng)，包括軌跡插補(bǔ)模塊、車輛掌握模型模塊、縱向跟蹤模塊、側(cè)向跟蹤模塊、CＡN總線通信模塊，并集成為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)期望路徑的高速高精度跟蹤掌握，滿意車輛運(yùn)動(dòng)的平安性、舒適性與高效率的要求。（1）201０.０1—2０10.06，完成縱向跟蹤模塊與側(cè)向跟蹤模塊的軟件設(shè)計(jì)與硬件仿真調(diào)試;完成協(xié)調(diào)掌握和子掌握器的設(shè)計(jì).(2)2010.０７—201０．１2,完成智能車輛掌握系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試,掌握參數(shù)的優(yōu)化，使智能車輛掌握系統(tǒng)能夠達(dá)到競(jìng)賽的要求。（3）２０11.0１－1011。06完成CAN總線模塊的軟件設(shè)計(jì)與硬件仿真,并進(jìn)行整個(gè)掌握系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)與測(cè)試;（４）２011。07—2011.12在智能車上進(jìn)行掌握系統(tǒng)的性能測(cè)試與功能完善；完成系統(tǒng)牢靠性高、可維護(hù)性好、掌握結(jié)構(gòu)模塊化、易于擴(kuò)展數(shù)據(jù)交換飛快、平安的智能車輛ＣＡN通訊體系。預(yù)期成果與水平(包括ＳCＩ論文及發(fā)明專利等）;（１)完成基于嵌入式系統(tǒng)的智能車輛掌握系統(tǒng)樣機(jī)；總體要求如下：系統(tǒng)牢靠性高、可維護(hù)性好；掌握結(jié)構(gòu)模塊化、易于擴(kuò)展；數(shù)據(jù)交換飛快、平安；信息指示明確可視，故障診斷應(yīng)易于快速診斷。(2)在ＥＩ或SＣI刊物發(fā)表論文2~4篇;三、主要討論內(nèi)容及討論方案主要討論內(nèi)容;（１）分析各子系統(tǒng)的相互影響和制約關(guān)系各子系統(tǒng)間：如圖1所示，油門掌握和轉(zhuǎn)向掌握對(duì)彎道行駛跟蹤路徑的影響;油門掌握、轉(zhuǎn)向掌握和制動(dòng)掌握對(duì)轉(zhuǎn)彎加減速穩(wěn)定性以及緊急回避性能的影響;油門掌握和轉(zhuǎn)向掌握對(duì)高速直線行駛穩(wěn)定性的影響(結(jié)合ESP進(jìn)行討論)；制動(dòng)掌握和油門掌握對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性的影響；其它如喇叭、轉(zhuǎn)向燈、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等與轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、油門掌握子系統(tǒng)之間存在相制約關(guān)系的影響。各子系統(tǒng)內(nèi)：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中傳動(dòng)比、機(jī)械結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固有參數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)和掌握器參數(shù)的相互影響和制約,制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)器電機(jī)傳動(dòng)比、改造后的制動(dòng)總成等參數(shù)和掌握器參數(shù)的相互影響和制約，車速掌握中油門開(kāi)度與掌握電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系等。通過(guò)詳盡分析其相互影響和耦合的機(jī)理,綜合協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮各可控子系統(tǒng)的特點(diǎn),以滿意汽車在各種行駛條件下的路徑跟蹤的精確性和車輛的平安性等要求。圖1智能車輛的掌握系統(tǒng)與車輛性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系(2)建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型通過(guò)分析輪胎與路面的相互作用關(guān)系建立起多種工況下縱向和側(cè)向動(dòng)力學(xué)模型，以分析車輛在不同工況下行駛的平安性和操縱穩(wěn)定性;通過(guò)車輛本身的固有參數(shù)和輸入?yún)?shù)，建立起車輛在不同工況下行駛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。（３)設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)掌握器和協(xié)調(diào)掌握器依據(jù)目標(biāo)路徑、動(dòng)力學(xué)行為和傳感器信息（即協(xié)調(diào)掌握器協(xié)調(diào)層的信息和掌握策略）,設(shè)計(jì)各可控子系統(tǒng)的掌握器和協(xié)調(diào)掌握器。各子掌握器應(yīng)具有相對(duì)的獨(dú)立性，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮各自的性能指標(biāo)。協(xié)調(diào)掌握器的設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)協(xié)調(diào)掌握策略和路徑跟蹤指標(biāo)(即滿意肯定的誤差范圍）,并具有肯定的魯棒性.魯棒掌握策略能夠有效處理汽車模型的不精準(zhǔn)、非線性以及測(cè)量信號(hào)的誤差,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（4)建立車輛掌握模型:從實(shí)時(shí)仿真與掌握的角度動(dòng)身，針對(duì)車輛的結(jié)構(gòu)特性,通過(guò)建立車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，將期望路徑的輸入轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速軌跡與轉(zhuǎn)角軌跡的輸出。(5)設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛的軌跡跟蹤算法，包括具有直線/圓弧/正弦曲線插補(bǔ)功能的軌跡插補(bǔ)方法、基于限制積分飽和ＰＩD掌握的縱向跟蹤掌握方法、基于限制積分飽和PID掌握的側(cè)向跟蹤掌握方法;(6）設(shè)計(jì)基于ＣAN２。０B總線協(xié)議的智能車輛通訊模塊：采納CAN2.0及CAＮOPＥN總線協(xié)議構(gòu)造車輛掌握器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)各電子掌握單元之間的信息共享與協(xié)調(diào)掌握；（7）將車輛掌握系統(tǒng)集成為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，采納半物理仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)兩種途徑對(duì)掌握系統(tǒng)的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。總體討論方案和技術(shù)途徑;（１）總體討論方案。項(xiàng)目擬采納模塊化構(gòu)造的討論方案,分為五個(gè)部分:軌跡插補(bǔ)模塊、車輛掌握模型模塊、縱向跟蹤模塊、側(cè)向跟蹤模塊、CＡN總線模塊。車輛掌握系統(tǒng)的模塊圖如圖2所示，車輛掌握系統(tǒng)的輸入為上層路徑規(guī)劃模塊產(chǎn)生的期望路徑點(diǎn)序列、車載傳感器系統(tǒng)獵取的車輛當(dāng)前位姿、當(dāng)前速度與當(dāng)前轉(zhuǎn)角,通過(guò)對(duì)期望路徑點(diǎn)序列進(jìn)行軌跡插補(bǔ)得到精細(xì)的運(yùn)動(dòng)軌跡,再通過(guò)車輛掌握模型轉(zhuǎn)換為縱向速度曲線與轉(zhuǎn)角曲線,輸出給縱向跟蹤模塊與側(cè)向跟蹤模塊掌握，最后分別輸出油門指令、方向指令、剎車指令給車上的發(fā)動(dòng)機(jī)掌握系統(tǒng)(通過(guò)ＥCU掌握)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向掌握系統(tǒng)與剎車掌握系統(tǒng)。圖2車輛掌握系統(tǒng)原理圖(2）技術(shù)途徑軌跡插補(bǔ)模塊采納直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的方法對(duì)期望路徑進(jìn)行精細(xì)插補(bǔ)得到期望軌跡，同時(shí)掌握插補(bǔ)誤差在允許的范圍內(nèi)，并依據(jù)車體動(dòng)力學(xué)參數(shù)約束，通過(guò)合理的加減速掌握，限制軌跡過(guò)程中的最大側(cè)向加速度。其中,直線插補(bǔ)采納時(shí)間分割法與DDA法混合實(shí)現(xiàn)的插補(bǔ)方法，是在數(shù)字積分法的基礎(chǔ)上采納時(shí)間分割的原理,對(duì)數(shù)字積分法中的累加過(guò)程依據(jù)進(jìn)給速度的要求采納可控的插補(bǔ)周期進(jìn)行時(shí)間分割,通過(guò)掌握插補(bǔ)周期以實(shí)現(xiàn)每一步的實(shí)際進(jìn)給速度與期望進(jìn)給速度相全都，從而保持進(jìn)給速度的平滑性，同時(shí)滿意插補(bǔ)誤差的限制要求.圓弧插補(bǔ)是采納了基于NURＢS形式描述的圓弧插補(bǔ)方法。圓弧的NURBS形式描述有多種方式，這里選用了采納掌握頂點(diǎn)為5個(gè),節(jié)點(diǎn)矢量為[0，0，０,１/2,1/２,1,1,1］的二次NＵRBS表示，其特點(diǎn)是對(duì)于〔0，1８０〕的圓弧，參數(shù)化特性較好，同時(shí)插補(bǔ)點(diǎn)位置計(jì)算公式較簡(jiǎn)潔。ＮUＲＢＳ的優(yōu)點(diǎn)在于可以采納低階有理多項(xiàng)式的形式精準(zhǔn)表征圓弧，缺點(diǎn)是參數(shù)化特性不如弧度表示好.為精確地計(jì)算圓弧插補(bǔ)的補(bǔ)償,這里依據(jù)Ｔaylor公式與復(fù)合求導(dǎo)公式可以得到參數(shù)增量與步長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而可以實(shí)現(xiàn)平滑加減速的精確的圓弧插補(bǔ).車輛掌握模型模塊通過(guò)車輛的幾何結(jié)構(gòu)特性，依據(jù)車載傳感器系統(tǒng)輸入的當(dāng)前位置（包括位置坐標(biāo)與方向角)、當(dāng)前速度、當(dāng)前轉(zhuǎn)角，建立車輛的掌握模型,將軌跡插補(bǔ)模塊輸出的期望軌跡轉(zhuǎn)換為縱向速度曲線與轉(zhuǎn)角曲線.本項(xiàng)目所用智能車是屬于后輪驅(qū)動(dòng)、前輪轉(zhuǎn)向類型,在不考慮輪胎側(cè)滑等因素時(shí),采納如圖３所示的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型來(lái)分析其平面運(yùn)動(dòng)情況，其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型可描述為：（1）其中，為前輪的轉(zhuǎn)向角，為車身與X軸的夾角,為小車前輪與后輪的軸間距,為參考點(diǎn)到車身后軸中心的距離，為前軸中心點(diǎn)的速度,為后軸中心點(diǎn)的速度。圖3車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型若選后軸中心點(diǎn)為參考點(diǎn),將代入（１）式,則可得到經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型:(２)由(２）式可見(jiàn),車輛的位置和姿態(tài)完全由后軸中心點(diǎn)速度（即縱向速度)與前輪的轉(zhuǎn)角確定，只要掌握與，即可確定車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡.因此，在確定了車輛的期望跟蹤軌跡后，就可以依據(jù)由（2）式推導(dǎo)得到的(3）式，求得與其一一對(duì)應(yīng)的縱向速度曲線與轉(zhuǎn)角曲線。（3）縱向跟蹤模塊依據(jù)輸入的縱向速度曲線與反饋的當(dāng)前后輪速度,采納基于限制積分飽和ＰＩD掌握來(lái)掌握油門或剎車的輸出，并依據(jù)加減速狀態(tài)的轉(zhuǎn)變來(lái)進(jìn)行油門與剎車的切換。側(cè)向跟蹤模塊依據(jù)輸入的轉(zhuǎn)角曲線與反饋的當(dāng)前轉(zhuǎn)角，采納基于限制積分飽和PID掌握來(lái)掌握轉(zhuǎn)角的輸出,并依據(jù)側(cè)向加速度的限制來(lái)限制油門的輸出,以提高車輛運(yùn)動(dòng)的舒適性與平安性。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)考慮到車載實(shí)驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行環(huán)境較惡劣,同時(shí)為了在較低的成本下獲得較快的運(yùn)算速度和擴(kuò)展能力，本項(xiàng)目將采納一臺(tái)嵌入式(PＬC）來(lái)組建車輛掌握系統(tǒng),如圖4所示，該系統(tǒng)硬件上具有如下功能：具有多路信號(hào)采集掌握卡,可以采集各種數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)。具有多路信號(hào)輸出，可以實(shí)現(xiàn)模擬量、數(shù)字量的輸出功能。采納DSＰ作為實(shí)時(shí)掌握的運(yùn)算核心，完成對(duì)車輛上的油門、剎車、方向盤等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閉環(huán)掌握。采納一塊CAN２．0及CANOPＥN協(xié)議以構(gòu)建CAN網(wǎng)絡(luò)圖4車輛掌握系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖由上圖可以看出,系統(tǒng)構(gòu)建在CAN網(wǎng)絡(luò)上.主掌握器具有兩個(gè)CAN口，一個(gè)為CAＮＯPEN接口，可連接觸摸屏和位置傳感器；另一個(gè)為ＣAＮ2．0接口,可連接具有J1939接口的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和手柄。此外，主掌握器還具有多個(gè)DI、DO、AI、ＡＯ、PWM等輸入輸出口,用來(lái)完成各種掌握和檢測(cè)任務(wù)。四、創(chuàng)新點(diǎn)及可行性分析創(chuàng)新點(diǎn)；（１）建立適合于智能車輛的動(dòng)力學(xué)掌握模型,將掌握系統(tǒng)分成兩層，駕駛員看作掌握環(huán)中的一個(gè)單元，起協(xié)調(diào)作用.這種分層式協(xié)調(diào)掌握有利于發(fā)揮多個(gè)子系統(tǒng)的功能，同時(shí)也有利于和決策層的連接。(２）以駕駛員模型為核心,將優(yōu)秀駕駛員的智能行為轉(zhuǎn)化到智能車中，以增加車輛在簡(jiǎn)潔工況下的智能性。（3)采納CＡN通訊網(wǎng)絡(luò)將車輛掌握系統(tǒng)集成為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各電子掌握單元之間的信息共享與協(xié)調(diào)掌握，采納半物理仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)兩種途徑對(duì)掌握系統(tǒng)的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。可行性分析。本項(xiàng)目組成員長(zhǎng)期從事運(yùn)動(dòng)掌握領(lǐng)域的討論,從9１年至今擔(dān)當(dāng)了大量國(guó)家、地方及企業(yè)委托項(xiàng)目如國(guó)家“七五”、“八五"攻關(guān)項(xiàng)目：“通用實(shí)時(shí)圖像分析系統(tǒng)"和“遙感圖像處理系統(tǒng)”；863機(jī)器人和智能計(jì)算機(jī)課題:“場(chǎng)分立體顯示”、“圖形圖像融合技術(shù)"、“危險(xiǎn)品彈藥遙操作挖掘搬運(yùn)機(jī)器人"；企業(yè)委托項(xiàng)目有：“蕪湖奇瑞混合動(dòng)力車研制”、“上海IＮTL公司圖像實(shí)時(shí)壓縮"、“淮南電子部８所－視頻線徑檢測(cè)”、安徽省科技館“導(dǎo)覽機(jī)器人”項(xiàng)目,數(shù)控雕刻機(jī)研制項(xiàng)目,大功率他勵(lì)電機(jī)掌握器研制項(xiàng)目，無(wú)位置傳感器的大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)掌握器研制等,具有豐富的運(yùn)動(dòng)掌握閱歷。五、討論基礎(chǔ)和條件已有的工作基礎(chǔ)和擔(dān)當(dāng)相關(guān)項(xiàng)目取得的成果；本項(xiàng)目組成員長(zhǎng)期從事運(yùn)動(dòng)掌握領(lǐng)域的討論，從91年至今擔(dān)當(dāng)了大量國(guó)家、地方及企業(yè)委托項(xiàng)目如國(guó)家“七五"、“八五”攻關(guān)項(xiàng)目：“通用實(shí)時(shí)圖像分析系統(tǒng)"和“遙感圖像處理系統(tǒng)”；８６3機(jī)器人和智能計(jì)算機(jī)課題：“場(chǎng)分立體顯示"、“圖形圖像融合技術(shù)”、“危險(xiǎn)品彈藥遙操作挖掘搬運(yùn)機(jī)器人”；企業(yè)委托項(xiàng)目有：“蕪湖奇瑞混合動(dòng)力車研制”、“上海ＩNTL公司圖像實(shí)時(shí)壓縮”、“淮南電子部8所—視頻線徑檢測(cè)"、安徽省科技館“導(dǎo)覽機(jī)器人”項(xiàng)目，數(shù)控雕刻機(jī)研制項(xiàng)目,大功率他勵(lì)電機(jī)掌握器研制項(xiàng)目，無(wú)位置傳感器的大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)掌握器研制等,具有豐富的運(yùn)動(dòng)掌握閱歷。爭(zhēng)取國(guó)家任務(wù)和其他渠道經(jīng)費(fèi)的可能性及落實(shí)情況;從國(guó)家計(jì)劃、企業(yè)、地方、國(guó)際合作、討論所自有資金等渠道獲得資源的集成方案.爭(zhēng)取申請(qǐng)國(guó)家或省基金,不斷與企業(yè)聯(lián)系,爭(zhēng)取能夠得到企業(yè)的支持.討論隊(duì)伍狀況;討論隊(duì)伍中,有高級(jí)職稱１人，中級(jí)職稱3人，碩士生2人。中國(guó)科學(xué)院合肥智能所系統(tǒng)整合了本單位在車輛技術(shù)方面的工作基礎(chǔ)和在檢測(cè)技術(shù)、智能技術(shù)和掌握技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，成立了智能車輛技術(shù)中心。中心已聚集了一批汽車、電子、掌握和力學(xué)分析等領(lǐng)域、專業(yè)從事智能車輛削減討論的青年科研人員,本課題主要申請(qǐng)人員有豐富的相關(guān)工作閱歷，項(xiàng)目組擁有軟件、硬件及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真等項(xiàng)目所需的專業(yè)技術(shù)人員，人員配備合理，能夠滿意項(xiàng)目討論的要求。實(shí)施討論方案已具備的條件,尚欠缺的討論條件和擬解決的途徑及落實(shí)情況；六、經(jīng)費(fèi)預(yù)算科目申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)備注（計(jì)算依據(jù)與說(shuō)明）一、討論經(jīng)費(fèi)１５１,科研業(yè)務(wù)費(fèi)3.0（1）測(cè)試／計(jì)算／分析費(fèi)(2)能源／動(dòng)力費(fèi)（3）會(huì)議費(fèi)/差旅費(fèi)(４)出版物/文獻(xiàn)/信息傳播費(fèi)(5)其他２，試驗(yàn)材料費(fèi)４。0（１）原料費(fèi)／試劑/藥品購(gòu)置費(fèi)（２）其他3，儀器設(shè)備費(fèi)６．0（1）購(gòu)置數(shù)據(jù)采集卡、嵌入式工控機(jī)、溝通電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電流傳感器等（2）試制4,實(shí)驗(yàn)室改裝費(fèi)２．05，協(xié)作費(fèi)二、國(guó)際合作與溝通費(fèi)1，項(xiàng)目組成員出國(guó)合作溝通２,境外專家來(lái)華合作溝通三、勞務(wù)費(fèi)3．０四、管理費(fèi)2．0合計(jì)七、項(xiàng)目申請(qǐng)人簡(jiǎn)況主要討論工作簡(jiǎn)歷，近期發(fā)表的與項(xiàng)目有關(guān)的主要論聞名目、科研獲獎(jiǎng)及發(fā)明專利情況；錢瑋：男，1９６6年生,討論員。博士。自1９91年起始終在中科院合肥智能機(jī)械討論所工作,本人長(zhǎng)期從事智能掌握與自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)工作,在國(guó)家“十五”“十一五”計(jì)劃期間,多次主持、參加國(guó)家“863”計(jì)劃、中科院、安徽省重大項(xiàng)目。在工作中積累了豐富的專業(yè)實(shí)踐閱歷，取得了多項(xiàng)討論成果，具有較強(qiáng)的科技創(chuàng)新意識(shí)。討論領(lǐng)域：運(yùn)動(dòng)掌握、物流自動(dòng)化、電動(dòng)車輛及相關(guān)設(shè)備研發(fā)工作主持與參加的國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目有:1、危險(xiǎn)品彈藥遙操作搬運(yùn)機(jī)器人(機(jī)器人8６3）2、電動(dòng)汽車多能源掌握系統(tǒng)(電動(dòng)汽車８63)3、電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（電動(dòng)汽車863）。4、煙草行業(yè)CIＭＳ工程關(guān)鍵技術(shù)討論（自動(dòng)化領(lǐng)域863計(jì)劃），5、基于CＡN的電動(dòng)車輛掌握系統(tǒng)（科技部創(chuàng)新基金）６、電動(dòng)叉車掌握器產(chǎn)業(yè)化(省計(jì)委創(chuàng)新基金)，7、電動(dòng)運(yùn)輸車輛掌握系統(tǒng)及關(guān)鍵部件產(chǎn)業(yè)化（國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目）主持的院地合作項(xiàng)目有:四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控雕刻機(jī)掌握系統(tǒng)（寧波種子基金）六安江汽汽車機(jī)械變速綜合性能試驗(yàn)系統(tǒng)合力叉車整車性能試驗(yàn)系統(tǒng)（地方招標(biāo)）。２0０８年,危險(xiǎn)品彈藥遙操作搬運(yùn)機(jī)器人主要論文李傳寶,錢瑋，馬振書.反電勢(shì)法在大功率無(wú)