利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025100631524
申请人: 飞音软件(南京)有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:包括,

采集工程车行驶时的位置信息和运行参数,并通过车载传感器传输至车载控制单元;

通过所述车载控制单元对所述位置信息和所述运行参数进行融合处理,并采用卡尔曼滤波算法消除GPS信号噪声和惯性导航累积误差,生成工程车的实时位置轨迹数据;

基于所述实时位置轨迹数据,结合预存的工程区域电子地图,采用自适应粒子滤波算法计算工程车和预定路径的偏差值;

将所述偏差值和所述运行参数输入至构建的神经网络模型,预测工程车下一时刻位置;

根据工程车的预测位置和实际位置的误差,动态调整神经网络模型参数,生成转向角修正量和速度调节指令;

通过控制器将所述转向角修正量和所述速度调节指令进行执行,实现工程车的轨迹跟踪定位。

2.如权利要求1所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:所述位置信息包括GPS坐标数据和惯性导航数据;所述运行参数包括加速度、角速度、转向角和车辆姿态数据;

所述实时位置轨迹数据的生成方法为,

将所述GPS坐标数据和所述惯性导航数据按照时间戳进行同步对齐,建立所述GPS坐标数据和所述惯性导航数据组合导航的状态方程和量测方程;

根据所述状态方程对工程车的位置状态进行预测,同时计算状态预测的协方差矩阵,其中所述协方差矩阵包括过程噪声协方差矩阵和量测噪声协方差矩阵;

根据所述量测方程计算卡尔曼增益矩阵,将GPS坐标数据作为观测量,对预测状态进行修正,消除惯性导航数据的累积漂移;

采用自适应卡尔曼滤波算法动态调整过程噪声协方差矩阵和量测噪声协方差矩阵,其中所述过程噪声协方差矩阵包括惯性传感器的随机误差;所述量测噪声协方差矩阵包括GPS信号的多路径效应和大气延迟;

基于滤波后的位置坐标,按照采样周期连续记录工程车的运动轨迹,将相邻两个采样点之间的位置坐标通过三次样条插值算法平滑连接,形成工程车的实时位置轨迹数据,计算工程车和预定路径的偏差值。

3.如权利要求2所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:所述状态方程的具体公式如下:其中,Xk为k时刻的状态向量,Φk,k‑1为状态转移矩阵,Bk为k时刻的控制输入矩阵,uk为k时刻的控制输入向量,αi为第i个惯性传感器的权重系数,σi为第i个惯性传感器的标准差,wi为第i个惯性传感器的测量值,n为惯性传感器数量;

所述量测方程的具体公式如下:

其中,Zk为k时刻的观测向量,Hk为k时刻的观测矩阵,μi为第i个惯性传感器的均值,βj为第j个GPS接收机通道的权重系数,m为GPS接收机通道数量。

4.如权利要求2所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:所述偏差值的计算方法为,从存储器中调取工程区域电子地图,并在工程区域电子地图上生成N个初始粒子,其中所述工程区域电子地图包括道路网格数据、道路属性数据和预定路径坐标点序列;

将所述实时位置轨迹数据和所述预定路径坐标点序列进行匹配,根据道路网格数据计算粒子的似然度,对粒子权重进行更新;

采用自适应重采样阈值,当粒子权重方差大于第一阈值时,则触发重采样过程,并根据重采样后的粒子群计算工程车当前位置的最优估计值;

将所述最优估计值和预定路径上对应点的坐标相减,得到偏差值,其中所述偏差值包括横向偏差值和纵向偏差值;

将所述偏差值和所述运行参数输入至构建的神经网络模型,输出预测结果。

5.如权利要求4所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:所述神经网络模型包括输入层、隐藏层和输出层;输入层接收位置信息、运行参数和偏差值;所述隐藏层采用tanh激活函数提取特征间的组合关系;所述输出层通过全连接层输出预测的下一时刻位置。

6.如权利要求5所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:根据工程车的预测位置和实际位置的误差,动态调整神经网络模型参数,生成转向角修正量和速度调节指令,包括:计算预测位置和实际位置之间的欧氏距离,将计算得到的位置误差、误差变化率和误差累积值作为反馈信号;

采用反向传播算法更新神经网络模型的权重参数,使用Adam优化器自适应调整学习率,其中权重更新量和位置误差值成正比;

基于位置误差的方向分量,结合工程车当前航向角,计算需要修正的转向角度值,并通过sigmoid函数映射到转向执行机构的有效范围内,生成转向角修正量;

根据位置误差值设置速度调节系数,当位置误差大于等于第二阈值时,则降低行驶速度;

当位置误差小于第二阈值时,则恢复正常速度,将速度调节系数转换为发动机控制单元可识别的速度调节指令,并对神经网络模型的中间层特征进行可视化分析,提取对预测精度贡献最大的特征组合,动态调整丢弃率和注意力权重。

7.如权利要求6所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:通过控制器将所述转向角修正量和所述速度调节指令进行执行,实现工程车的轨迹跟踪定位,包括:将所述转向角修正量通过CAN总线发送至转向控制器,采用PID算法对转向电机的转速和角度进行闭环控制;

同时将所述速度调节指令通过CAN总线发送至发动机控制单元,根据所述速度调节指令调整节气门开度和燃油喷射量,控制发动机输出扭矩;

实时监测转向执行机构和动力输出系统的响应状态,当检测到执行偏差超过第三阈值时,则发出报警信号并启动应急处理操作。

8.如权利要求7所述的工程车用自适应跟踪定位方法,其特征在于:所述应急处理操作包括,采用模糊控制器对所述转向角修正量进行平滑处理,消除转向系统产生的剧烈抖动;

同时设置速度调节的缓冲区间,采用斜坡函数实现速度的渐变调节,并将执行过程中的状态参数记录到存储器。

9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于:所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~8任一所述的工程车用自适应跟踪定位方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~8任一所述的工程车用自适应跟踪定位方法的步骤。