A Corrector-aided Look-ahead Distance-based Guidance for Reference Path Following with an Efficient Midcourse Guidance Strategy

要約

自律車両（UXV）のほとんどのアプリケーションでは、効率的なパスフォローが重要です。
文献で提示されているさまざまなガイダンス戦略の中で、見た目の距離（$ l_1 $）ベースのガイダンス方法は、実装の容易さと、より単純な参照パスに従って低クロストラックエラーを維持し、境界のある横方向の加速コマンドを生成する能力により、かなりの注目を集めています。
ただし、UXVが基準パスから遠く離れている場合、$ l_1 $の一定の値は問題になり、また、曲率半径の高い変動を持つ複雑な参照パスに続いて、より高いクロストラックエラーを生成します。
これらの課題に対処するために、見た目の距離の概念は、2フェーズガイダンス戦略を開発するための新しい方法で活用されています。
当初、UXVが参照パスから遠く離れている場合、最小限の横方向の加速コマンドを維持するために、UXVを参照パスに導くために最適化された$ L_1 $選択戦略が開発されます。
車両が基準パスの近くに達すると、補正点の新しい概念が一定の$ L_1 $ベースのガイダンススキームに組み込まれ、その後、クロストラック誤差のルート平均平方を効果的に削減する横方向の加速コマンドを生成します。
シミュレーション結果は、この提案された補正点と見た目のポイントペアベースのガイダンス戦略と開発されたミッドコースガイダンススキームとともに、クロストラックエラーや横方向の加速要件などの有効性の実現可能性と測定の両方の観点から、従来の定数$ L_1 $ガイダンススキームよりも優れていることを示しています。

要約(オリジナル)

Efficient path-following is crucial in most of the applications of autonomous vehicles (UxV). Among various guidance strategies presented in literature, look-ahead distance ($L_1$)-based guidance method has received significant attention due to its ease in implementation and ability to maintain a low cross-track error while following simpler reference paths and generate bounded lateral acceleration commands. However, the constant value of $L_1$ becomes problematic when the UxV is far away from the reference path and also produce higher cross-track error while following complex reference paths having high variation in radius of curvature. To address these challenges, the notion of look-ahead distance is leveraged in a novel way to develop a two-phase guidance strategy. Initially, when the UxV is far from the reference path, an optimized $L_1$ selection strategy is developed to guide the UxV toward the reference path in order to maintain minimal lateral acceleration command. Once the vehicle reaches a close vicinity of the reference path, a novel notion of corrector point is incorporated in the constant $L_1$-based guidance scheme to generate the lateral acceleration command that effectively reduces the root mean square of the cross-track error thereafter. Simulation results demonstrate that this proposed corrector point and look-ahead point pair-based guidance strategy along with the developed midcourse guidance scheme outperforms the conventional constant $L_1$ guidance scheme both in terms of feasibility and measures of effectiveness like cross-track error and lateral acceleration requirements.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google