Bahnplanungsframework für ein autonomes Fahrzeug - oops ...

2.4 Regelung 19
2.4 REGELUNG
Die Regelung des Fahrzeugs wurde für diese Arbeit als gegeben vorausgesetzt, diese wurde aber zum
Testen des Fahrzeugs benutzt und soll an dieser Stelle vorgestellt werden. Der Regelungsentwurf und
die anfängliche Lenkwinkelregelung stamm von dem Betreuer der Arbeit Sönke Eilers und wurde
von mir nachträglich um die Geschwindigkeitsregelung und den Look Ahead erweitert. Diese drei
Konzepte werden in den folgenden Kapiteln vorgestellt, ausserdem sollen diese ein Gefühl dafür
vermitteln, was man zusätzlich bei der Berechnung der Bahn noch braucht, um diese später auch
befahren zu können.
Sehr wichtig dabei für die Regelung ist die Lokalisierung des Fahrzeugs. Diese fand auf dem Eco-
Craft mithilfe von DGPS statt, was es erlaubte die Position des Fahrzeugs Zentimetergenau auszumessen.
Der Scooter lokalisierte sich mithilfe von Odometrie, mit der man nur die Transformation des
Fahrzeugs anhand der getätigten Aktionen vom Startpunkt aus messen kann, um so auf die aktuelle
Position zu schließen. Beide Verfahren erlauben es Posen ohne große Wertsprünge zu messen, die zu
undefiniertem Verhalten der Regelung führen könnten.
2.4.1 LENKWINKELREGELUNG
Für die Regelung des Lenkwinkels, bekam die Motion Primitive die Funktion ClosestPoint, die
als Parameter die aktuelle Position des Fahrzeugs hat und als Ausgabe den nähesten Punkt P⃗
A auf der
Bahn zum übergebenen Punkt, die Tangente in dem Punkt (als normalisierter Richtungsvektor) D⃗
A
und die Position als Interpolationsgewicht t im Intervall [0,1] errechnet (Abb. 2.17).
D
A
A
P
A
M
(Abb. 2.17): Closest point ⃗ P A und Tangente ⃗ D A auf der Bahn M, zu der Konfiguration A
Die Funktion Radius bekommt als Parameter einen Interpolationswert im Intervall [0, 1] und
liefert als Ergebnis den Radius r der Bahn an dieser Stelle, der der Kehrwert zu der Krümmung κ der
Kurve ist. Mit dem zuvor berechneten t lässt sich nun der Radius r A und die Kürmmung κ A in diesem
Punkt bestimmen. Aus dem Ackermannmodell (siehe Kapitel 2.1) und (Eq. 2.1) folgt unmittelbar der
Lenkwinkel ϕ A , der an dieser Stelle notwendig wäre.
ϕ A = tan −1 (b · κ A )