Nghiên cứu điều khiển quỹ đạo chuyển động cho ô tô tự lái trên đường thực tế

"Nghiên cứu điều khiển quỹ đạo chuyển động cho ô tô tự lái trên đường thực tế" được tiến hành nghiên cứu điều khiển quỹ đạo chuyển động của ô tô tự lái bám sát theo đường tham chiếu trên đường thực tế trong một số trường hợp cụ thể. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều khiển quỹ đạo chuyển động cho ô tô tự lái trên đường thực tếTrường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CHO Ô TÔ TỰ LÁI TRÊN ĐƯỜNG THỰC TẾ Giảng viên hướng dẫn: TS. Vũ Văn Tấn Sinh viên thực hiện: Phạm Huy Hoàng Lớp: KSTN ô tô K-60 Nguyễn Đức Thắng Kỹ sư tài năng K-60 Ngô Thị Thu Hoài Kỹ sư tài năng K-60 Lê Ngọc Anh Ô tô 3 K-59 Nguyễn Trung Đức Ô tô 3 K-62 Tóm tắt: Công nghệ ô tô tự hành hiện nay đang phát triển rất nhanh và có tiềm năng lớn trong tương lai, trong đó việc nâng cấp công nghệ lái là điều hết sức cần thiết. Công nghệ lái ở đây bao gồm 2 yếu tố đó là lập kế hoạch chuyển động và điều khiển vô lăng cho xe bám theo đường tham chiếu. Phương pháp Frenet đã được nghiên cứu ứng dụng để tối ưu việc lập kế hoạch chuyển động cho ô tô tự lái trong các trường hợp thực tế và cho kết quả chính xác. Phương pháp Stanley là một trong các phương pháp điều khiển cũng được rất nhiều hãng phát triển ô tô tự hành sử dụng vì tính đơn giản và ổn định của nó Từ khóa: Phương pháp Frenet; Biểu đồ Frenet; Phương pháp Stanley; Ô tô tự hành trên đường thực. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Theo thống kê 90% số vụ va chạm giao thông là lỗi do tài xế (say rượu, mất tập trung, vi phạm luật giao thông,…). Do đó xe tự hành được kỳ vọng là sẽ giảm thiểu được đáng kể tai nạn giao thông. Tuy nhiên, để một chiếc xe tự hành có thể hoạt động một cách chính xác và trơn tru thi ngoài nhưng trang bị thiết yếu như các cảm biến ngoại vi, bộ xử lý trung tâm, cơ cấu lái,…. một yếu tố rất quan trọng nữa đó chính là kế hoạch chuyển động. Trong bài nghiên cứu này, nhóm SV sẽ nghiên cứu điều khiển quỹ đạo chuyển động của ô tô tự lái bám sát theo đường tham chiếu trên đường thực tế trong một số trường hợp cụ thể như sau: + TH1: Xe tự lái di chuyển tự do từ điểm A đến điểm B cho trước với vận tốc 30km/h + TH2: Xe tự lái di chuyển từ điểm A đến điểm B trên đường thực với tốc độ dưới 30km/h gặp người đi bộ qua đường cắt ngang. + TH3: Xe tự lái di chuyển từ điểm A đến điểm B trên đường cao tốc với tốc độ tăng dần đến 30km/h tránh xe phía trước. Trong cả 3 trường hợp được nêu trên, các dữ liệu về chướng ngại vật như khoảng cách tương đối từ chướng ngại vật đến xe tự lái; vận tốc, chiều chuyển ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 25Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- động của chướng ngại vật, bản đồ, tọa độ các điểm A, B đều là cho trước. Bộ dữ liệu này có mục đích tạo điều kiện môi trường thí nghiệm lý tưởng cho xe tự lái hoạt động. Trong bài nghiên cứu này, mô hình ô tô là mô hình động học cơ bản, được xây dựng trên hệ tọa độ Frenet. Thư viện sử dựng để mô phỏng là Matplotlib; ngôn ngữ lập trình Python. 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Xây dựng đường tham chiếu cho ô tô tự lái trên đường thực tế 2.1.1 Phương pháp Frenet Một quỹ đạo được xây dựng dựa trên tập hợp các vector trạng thái theo thời gian. Thuật toán Frenet là một trong những thuật toán lập kế hoạch đường đi tránh chướng ngại vật hiệu quả nhất cho xe tự lái trên bản đồ 2D. Nó đặc biệt phù hợp với môi trường có cấu trúc, chẳng hạn như đường cao tốc, nơi mà có đường tham chiếu được định sẵn. Hình 2.1 Biểu diễn một đường tham chiếu trong tọa độ Frenet (s, d) trên một đoạn đường. Tọa độ s đại diện cho độ dài chạy và bắt đầu bằng s = 0 ở đầu đường tham chiếu. Các vị trí bên so với đường tham chiếu được biểu diễn bằng tọa độ d. Các vị trí trên đường tham chiếu được biểu diễn với d = 0. d là dương ở bên trái của đường tham chiếu và âm ở bên phải của nó, mặc dù điều này phụ thuộc vào quy ước được sử dụng cho hệ quy chiếu cục bộ. 2.1.2 Lập kế hoạch quỹ đạo Đầu tiên, ta đặt ...