【嘉勤點(diǎn)評(píng)】智加科技發(fā)明的卡車自動(dòng)駕駛方案，通過(guò)線性控制方法使得卡車駕駛操控算法具有較強(qiáng)的抗干擾性和魯棒性，同時(shí)根據(jù)估計(jì)得到的擾動(dòng)大小進(jìn)行補(bǔ)償，可以加強(qiáng)橫向控制的一致性，使得卡車的響應(yīng)更貼近設(shè)計(jì)指標(biāo)，也提高了用戶乘坐的舒適性。

智加科技近日宣布與Aeva展開合作，Aeva將幫助智加科技自動(dòng)駕駛重卡遠(yuǎn)距離清晰感知環(huán)境，降低響應(yīng)延遲，并借助Aeva獨(dú)有的實(shí)時(shí)速度信息應(yīng)對(duì)安全隱患和極端道路場(chǎng)景。

為何卡車的自動(dòng)駕駛技術(shù)比其他車型更加復(fù)雜呢？這是由卡車的結(jié)構(gòu)所決定，如上圖所示，卡車的結(jié)構(gòu)分為牽引車和掛車兩部分，其中，車后輪軸中心為牽引車的質(zhì)點(diǎn)，掛車后輪軸中心為掛車的質(zhì)點(diǎn)。通常情況下，卡車滿載的重量是普通轎車的20-25倍，卡車長(zhǎng)度是普通轎車的4-5倍，而由于卡車的結(jié)構(gòu)并非統(tǒng)一的整體(包含牽引車和掛車)，所以，在道路行駛過(guò)程中，卡車對(duì)車輛自身的控制較轎車相比更為復(fù)雜且要求更高。

卡車在車道內(nèi)行駛，除了需要將牽引車保持在車道內(nèi)外，還需要將掛車保持在車道內(nèi)。由于卡車空載、半載、滿載重量不同，行駛速度不同，如果在行駛過(guò)程中駕駛操作不當(dāng)，例如對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向角速度控制不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)卡車在直線車道行駛過(guò)程中的甩掛現(xiàn)象，還可能在過(guò)彎行駛過(guò)程中發(fā)生刮碰。

在現(xiàn)有的方案中，卡車的高級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)往往都難以對(duì)卡車進(jìn)行精確建模，對(duì)于不同質(zhì)量質(zhì)心等等情況的變化也難以精確估計(jì)，同時(shí)在控制的過(guò)程中，存在外部的擾動(dòng)影響車輛的控制，如風(fēng)速、路面情況等等，都是外部對(duì)于車輛控制系統(tǒng)的擾動(dòng)，影響控制的性能，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定，造成安全事故。

為提高卡車的自動(dòng)駕駛控制效果，同時(shí)降低卡車駕駛的安全風(fēng)險(xiǎn)，智加科技在2019年12月20日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種自動(dòng)駕駛卡車的橫向控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)”的技術(shù)方案（申請(qǐng)?zhí)枺?01911328780.1），申請(qǐng)人為蘇州智加科技有限公司。

根據(jù)該專利目前公開的技術(shù)方案，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)技術(shù)方案吧。

如上圖，為該專利中發(fā)明的自動(dòng)駕駛卡車的橫向控制方法的原理示意圖，該方法的算法主要由擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器ESO和LQR控制器兩個(gè)部分組成。擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器通過(guò)控制信號(hào)和車輛的測(cè)量信號(hào)，反饋可以直接測(cè)量狀態(tài)量，并且估算難以測(cè)量的狀態(tài)量和擾動(dòng)，然后對(duì)外部擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到消除外部擾動(dòng)和車輛模型不確定性擾動(dòng)的目的。

LQR控制器在接收到上游輸入的參考軌跡后，找到距離卡車最近的軌跡點(diǎn)并計(jì)算出跟蹤誤差e，然后將跟蹤誤差以及擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器ESO反饋的信息作為線性二次型調(diào)節(jié)器的狀態(tài)變量X。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的LQR閉環(huán)反饋控制器，可以保證設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有足夠的相位裕度和幅值裕度。

如上圖，為這種自動(dòng)駕駛卡車的橫向控制方法的流程示意圖，系統(tǒng)在初始化時(shí)會(huì)載入線性化的車輛動(dòng)力學(xué)模型、線性二次型調(diào)節(jié)器的時(shí)變參數(shù)以及擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的參數(shù)。其次，需要輸入相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并找到距離卡車最近的點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算得到誤差狀態(tài)變量，即跟蹤誤差。

接著，根據(jù)卡車的狀態(tài)和上一時(shí)刻的控制輸入，通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器得到卡車狀態(tài)的估計(jì)值和擾動(dòng)的等效估計(jì)值。在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用卡車的線性化模型可以計(jì)算線性二次型調(diào)節(jié)器控制律。

最后，當(dāng)利用擴(kuò)張觀測(cè)器觀測(cè)獲得總體擾動(dòng)補(bǔ)償后，將補(bǔ)償擾動(dòng)的控制輸出做濾波、限幅處理，然后作為控制信號(hào)以固定頻率發(fā)送給卡車線控，此處的控制信號(hào)為方向盤指令。循環(huán)上述步驟，即可使得卡車的輸出跟期望的輸出一致，從而獲得更好的駕駛控制效果。

以上就是智加科技發(fā)明的卡車自動(dòng)駕駛方案，該方案通過(guò)線性控制方法使得卡車駕駛操控算法具有較強(qiáng)的抗干擾性和魯棒性，同時(shí)根據(jù)估計(jì)得到的擾動(dòng)大小進(jìn)行補(bǔ)償，可以加強(qiáng)橫向控制的一致性，使得卡車的響應(yīng)更貼近設(shè)計(jì)指標(biāo)，也提高了用戶乘坐的舒適性。

（holly）

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