自动驾驶控制系统的设计

自动驾驶控制系统的设计

对于汽车自动驾驶来说，汽车自动驾驶控制系统设计的关键有以下两点:①汽车自动驾驶控制系统设计的关键。不需要驾驶员对车辆进行控制；②车辆需要能够对自身位置有个比较精确的判断，同时能够对下一时刻的位置做出准确的预测。众所周知，汽车驾驶需要对即将发生的事情做出预测，但对目标事件的预测又具有不确定性。而自动驾驶汽车的控制系统需要对这种不确定性进行处理，这样控制系统的设计将变得更加复杂。

自动驾驶控制系统架构总共分为4层。第1层为智能传感模块，包括GPS、普通雷达、激光雷达、摄像头及地图。第2层为基于地图信息的定位与感知模块，该模块整合了地图与传感器的信息，用来预估当前车辆行驶环境信息。该信息表示为，代表当前时刻t下的车辆状态；代表当前时刻t下的环境状态。第3层为规划与控制模块，并且该模块由3个子模块组成。变量参考模块处理一系列的参考量并且产生控制的输入量由于该模块产生的控制输入量主要由驾驶员模型产生，因此可以通过对模型的调整制定不同的驾驶习惯。环境感知模块用来预测时刻T的环境状态，并产生变量。在每个采样时刻，模型预测控制器通过计算，得出一个最优的变量输入顺序，然后根据输入的变量产生一系列的控制命令。第4层称为底层驱动模块，该模块将控制命令转换成执行机构的控制命令，比如通过自适应巡航系统和电动助力转向系统对车辆进行纵向和侧向运动进行控制。

上述控制系统使用的数据来自于车辆行驶过程中的实时采集。当面对不同的驾驶工况时，这些数据会随时变化，造成自动驾驶中预测行为的不确定性。因此，自动驾驶的可靠性成为行业内的一大挑战，但车联网与云计算的发展会促进自动驾驶技术的实施。

刊名：European Journal of Control（英）

刊期：2015年第24期

作者：Ashwin Carvalho et al

编译：张冬冬