验证无人驾驶车辆模型的运动学模型

为了验证所建立的车辆运动学模型，在MATLAB/Simulink环境中搭建该运动学模型，在相同的输入条件下与CarSim中所建立的整车模型进行对比分析。其中，相同的输入条件是指前轮偏角与车速随时间的变化历程相同，输出均为车辆位置和航向。

车辆基本参数设置为：

轴距：l=2.7 m；

初始状态：ξkin=[0，0，0]。

用于模型验证的输入信号随时间的变化历程如图2.2所示，其中图2.2(a)所示为车速随时间的变化历程，图2.2(b)所示为前轮偏角随时间的变化历程。上述所建立的运动学模型和CarSim整车模型的输出信号如图2.3所示。其中图2.3(a)所示为两者在给定的输入条件下输出的位置信息对比，图2.3(b)所示为两者的航向角信息对比。如果对CarSim和Simulink的联合使用方法不熟悉，则可在看完第4章的详细仿真步骤说明后，再完成模型的验证。

图2.2　模型验证的输入信号(www.xing528.com)

(a)车速随时间的变化历程；(b)前轮偏角随时间的变化历程

从图2.3中的结果对比可以看出，在相同的速度和前轮偏角输入下，运动学模型的车辆位置和航向角与CarSim输出的结果非常吻合。也就是说，式(2.8)表示的模型能够较好地反映车辆行驶时的运动学特性。在后续规划算法以及低速轨迹跟踪控制算法中，将在仿真实验中使用该模型。

图2.3　模型输出结果对比

(a)车辆位置对比；(b)车辆航向角对比