一種信息處理方法和移動裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種信息處理方法，應(yīng)用于移動裝置，該方法包括：獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化；獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度矢量；將所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第三矢量為所述目標(biāo)對象的絕對速度矢量；并根據(jù)所述第三矢量獲得第一夾角，所述第一夾角為所述移動裝置自身的絕對速度矢量與所述第三矢量之間的夾角；根據(jù)所述第一夾角生成用于控制所述移動裝置移動的控制律。本發(fā)明還公開了一種移動裝置。
【專利說明】
_種信息處理方法和移動裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及目標(biāo)跟隨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種信息處理方法和移動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 自主移動裝置是指一種無需外部控制而能夠根據(jù)自身所獲得的信息實(shí)現(xiàn)自主移 動的裝置，如:根據(jù)對外部環(huán)境的檢測實(shí)現(xiàn)自主移動控制（如避障），或，基于目標(biāo)跟隨的自 主移動控制等等。對自主移動裝置按移動維度進(jìn)行劃分，可以至少劃分為二維自主移動裝 置(如地面自主移動裝置）、三維自主移動裝置（如無人機(jī))等等。目標(biāo)跟隨是自主移動裝置 需要具備的一項(xiàng)常用技能，而怎樣實(shí)現(xiàn)自主移動裝置的全方位目標(biāo)跟隨是本發(fā)明要解決的 技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種信息處理方法和移動裝 置。
[0004] 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信息處理方法，應(yīng)用于移動裝置，所述方法包括：
[0006] 獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動 引起的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化；
[0007] 獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述跟隨的目標(biāo)對象之間的相對 速度矢量；
[0008] 將所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第三矢量為所述目標(biāo)對象的 絕對速度矢量;并根據(jù)所述第三矢量獲得第一夾角，所述第一夾角為所述移動裝置自身的 絕對速度矢量與所述第三矢量之間的夾角；
[0009] 根據(jù)所述第一夾角生成用于控制所述移動裝置移動的控制律。
[0010] 上述方案中，所述根據(jù)第一夾角生成用于控制移動裝置移動的控制律包括：
[0011] 根據(jù)所述第一夾角，將目標(biāo)相對位置分解為第一相對位置和第二相對位置，并根 據(jù)所述第一相對位置生成對應(yīng)的第一控制律，根據(jù)所述第二相對位置和第一夾角生成對應(yīng) 的第二控制律;所述目標(biāo)相對位置為所述移動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移 動裝置將要達(dá)到的跟隨位置；
[0012] 其中，所述第一控制律用于控制所述移動裝置的平動速度，且所述第一控制律驅(qū) 動所述第一相對位置逐漸收斂;所述第二控制律用于控制所述移動裝置的轉(zhuǎn)動速度，且所 述第二控制律驅(qū)動所述第二相對位置和第一夾角逐漸收斂。
[0013] 上述方案中，所述根據(jù)第一夾角將目標(biāo)相對位置分解為第一相對位置和第二相對 位置，包括：
[0014] 在以所述跟隨的目標(biāo)對象為坐標(biāo)原點(diǎn)構(gòu)建的第二坐標(biāo)系下，設(shè)定所述第二坐標(biāo)系 的X軸正方向與所述目標(biāo)對象的運(yùn)動方向重合;在所述第二坐標(biāo)系下，所述目標(biāo)相對位置的 坐標(biāo)為XQ、yQ;所述第一相對位置和第二相對位置表示如下：
[0015] A x = x〇-pcos(a-9r)
[0016] A y = y〇-psin(a-9r)
[0017] 其中，所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第 二夾角a和第一矢徑標(biāo)量P，AX表示所述第一相對位置，Ay表示所述第二相對位置，0 r表示 所述第一夾角。
[0018] 上述方案中，所述根據(jù)第二相對位置生成對應(yīng)的第二控制律，包括：
[0019]根據(jù)所述第二相對位置獲得第一接近角0a= AyXk，0#示所述第一接近角，k表 示比例系數(shù)；
[0020]根據(jù)所述第一接近角0a和第一夾角01獲得所述第二控制律。
[0021 ]上述方案中，所述獲得第一矢量包括：
[0022]獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置 信息用極坐標(biāo)表示為第二夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動 裝置到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置 的絕對平動速度矢量v f之間的夾角；
[0023] 通過以下關(guān)系獲得所述第一矢量:F = -( Of Xp+Vf)，其中，F(xiàn)表示所述第一矢量， Wf表示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量，Vf表示所述移動裝置的絕對平動速度矢量。
[0024] 上述方案中，所述獲得第二矢量包括：
[0025] 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置 信息用極坐標(biāo)表示為第二夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動 裝置到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置 的絕對平動速度標(biāo)量Vf之間的夾角；
[0026] 根據(jù)所述第一相對位置信息進(jìn)行微分運(yùn)算得到所述第二矢量，所述第二矢量以坐 標(biāo)方式表不為：
[0028] 其中，R表示所述第二矢量，p表示第一矢徑標(biāo)量。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種移動裝置，包括：
[0030] 第一矢量獲得單元，用于獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置固 聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化；
[0031] 第二矢量獲得單元，用于獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述跟 隨的目標(biāo)對象之間的相對速度矢量；
[0032] 第三矢量獲得單元，用于將所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第 三矢量為所述目標(biāo)對象的絕對速度矢量；
[0033] 第一夾角獲得單元，用于根據(jù)所述第三矢量獲得第一夾角，所述第一夾角為所述 移動裝置自身的絕對速度矢量與所述第三矢量之間的夾角；
[0034] 控制律生成單元，用于根據(jù)所述第一夾角生成用于控制所述移動裝置移動的控制 律。
[0035] 上述方案中，所述控制律生成單元進(jìn)一步用于，根據(jù)所述第一夾角，將目標(biāo)相對位 置分解為第一相對位置和第二相對位置，并根據(jù)所述第一相對位置生成對應(yīng)的第一控制 律，根據(jù)所述第二相對位置和第一夾角生成對應(yīng)的第二控制律;所述目標(biāo)相對位置為所述 移動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移動裝置將要達(dá)到的跟隨位置；
[0036] 其中，所述第一控制律用于控制所述移動裝置的平動速度，且所述第一控制律驅(qū) 動所述第一相對位置逐漸收斂;所述第二控制律用于控制所述移動裝置的轉(zhuǎn)動速度，且所 述第二控制律驅(qū)動所述第二相對位置和第一夾角逐漸收斂。
[0037] 上述方案中，所述控制律生成單元進(jìn)一步用于，在以所述跟隨的目標(biāo)對象為坐標(biāo) 原點(diǎn)構(gòu)建的第二坐標(biāo)系下，設(shè)定所述第二坐標(biāo)系的X軸正方向與所述目標(biāo)對象的運(yùn)動方向 重合;在所述第二坐標(biāo)系下，所述目標(biāo)相對位置的坐標(biāo)為x〇、y〇;所述第一相對位置和第二相 對位置表示如下：
[0038] A x = x〇-pcos(a-9r)
[0039] A y = y〇-psin(a-9r)
[0040] 其中，所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第 二夾角a和第一矢徑標(biāo)量P，AX表示所述第一相對位置，Ay表示所述第二相對位置，0 r表示 所述第一夾角。
[0041] 上述方案中，所述控制律生成單元進(jìn)一步用于，根據(jù)所述第二相對位置獲得第一 接近角Ay Xk，0#示所述第一接近角，k表示比例系數(shù);根據(jù)所述第一接近角0a和第一 夾角I獲得所述第二控制律。
[0042] 上述方案中，所述第一矢量獲得單元進(jìn)一步用于，
[0043] 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置 信息用極坐標(biāo)表示為第二夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動 裝置到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置 的絕對平動速度矢量v f之間的夾角；
[0044] 通過以下關(guān)系獲得所述第一矢量:F = _( ?f Xp+vf)，其中，F(xiàn)表示所述第一矢量， Wf表示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量，Vf表示所述移動裝置的絕對平動速度矢量。
[0045] 上述方案中，所述第二矢量獲得單元進(jìn)一步用于，
[0046] 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置 信息用極坐標(biāo)表示為第二夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動 裝置到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置 的絕對平動速度標(biāo)量Vf之間的夾角；
[0047] 根據(jù)所述第一相對位置信息進(jìn)行微分運(yùn)算得到所述第二矢量，所述第二矢量以坐 標(biāo)方式表不為：
[0049] 其中，R表示所述第二矢量，p表示第一矢徑標(biāo)量。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種信息處理方法和移動裝置，能夠讓移動裝置跟隨在目 標(biāo)對象的任一指定位置（即實(shí)現(xiàn)全方位跟隨），不僅能讓移動裝置跟隨在目標(biāo)對象的后方， 還能讓移動裝置跟隨在目標(biāo)對象的前方。并且，本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟隨無需獲知移動裝 置與被跟隨對象之間的絕對位置，而只需獲知移動裝置與被跟隨對象之間的相對位置。因 此，本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟隨，只需用到移動裝置上搭載的相對位置傳感器來獲取被跟隨 對象相對于自主移動裝置的位置即可;而無需絕對位置傳感器(如GPS)參與，從而避免了諸 如GPS需要在室外搜星定位的不便。
【附圖說明】
[0051] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的信息處理方法的流程圖；
[0052] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種數(shù)學(xué)建模示意圖；
[0053] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一種控制關(guān)系不意圖；
[0054]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的移動裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0056] 實(shí)施例一
[0057]本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種信息處理方法，應(yīng)用于移動裝置，所述移動裝置是指 能夠?qū)崿F(xiàn)自主移動的裝置，所謂自主移動是指無需外部控制而能夠根據(jù)自身所獲得的信息 實(shí)現(xiàn)自主的移動，如:根據(jù)對外部環(huán)境的檢測實(shí)現(xiàn)自主移動控制(如避障、路徑規(guī)劃），或，基 于目標(biāo)跟隨的自主移動控制等等。常見的移動裝置如自平衡車、無人機(jī)等等。如圖1所示，該 方法主要包括：
[0058] 步驟101，獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系 自身運(yùn)動引起的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化。
[0059] 本發(fā)明實(shí)施例所述矢量(Vector)是指具有大小和方向的數(shù)學(xué)量，可以用于表示速 度、位置、力等等，其加減運(yùn)算遵循平行四邊形法則。
[0060] 參見圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種數(shù)學(xué)建模示意圖。構(gòu)建移動裝置固聯(lián)的 第一坐標(biāo)系（即圖2中橫軸為Xf，縱軸為y f的坐標(biāo)系），在移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系下，移動 裝置與其跟隨的目標(biāo)對象的運(yùn)動關(guān)系，如圖2所示。其中，移動裝置上設(shè)有相對位置傳感器， 某一時刻測得被跟隨的目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，以極坐標(biāo)表示 為夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置到所述目標(biāo)對象的 矢徑矢量，夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕對平動速度矢量v f之間的夾 角。另外，移動裝置相對于地面的平動速度矢量為Vf，相對于地面的轉(zhuǎn)動速度矢量 和可以通過移動裝置的碼盤測量獲得，碼盤又稱編碼器(Encoder)，是一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，可以用于檢測車輪轉(zhuǎn)速、機(jī)械關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角等。
[0061] 第一矢量F用于描述所述移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起的所述移動裝 置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化，第一矢量F的計(jì)算公式為:F = -(cofXp+Vf)， 其中，wf表示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量(相對與地面）， Vf表示所述移動裝置的絕 對平動速度矢量(相對于地面），P表示所述第一矢徑矢量。具體的矢量加減算法可參見圖2。
[0062] 步驟102,獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述跟隨的目標(biāo)對象之 間的相對速度矢量。
[0063] 步驟102具體可實(shí)施如下：
[0064]獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置 信息用極坐標(biāo)表示為夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置 到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕對平 動速度標(biāo)量Vf之間的夾角；
[0065]根據(jù)所述第一相對位置信息進(jìn)行微分運(yùn)算得到所述第二矢量，所述第二矢量以坐 標(biāo)方式表不為：
[0067]其中，R表示所述第二矢量，p表示第一矢徑標(biāo)量。所述微分運(yùn)算可以由微分器 (Differentiator)來實(shí)施，微分器是指可以從時間序列中提取序列的導(dǎo)數(shù)的信號處理環(huán)
[0068]步驟103,將所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第三矢量為所述目 標(biāo)對象的絕對速度矢量;并根據(jù)所述第三矢量獲得第一夾角，所述第一夾角為所述移動裝 置自身的絕對速度矢量與所述第三矢量之間的夾角。
[0069] 第三矢量T用于表示目標(biāo)對象的絕對速度矢量，其中，矢量T、R、F的之間的關(guān)系如 下:T = F+R，其中，矢量F可以通過實(shí)施步驟101獲得，矢量R可以通過實(shí)施步驟102獲得，矢量 T、R、F加減關(guān)系參見圖2中所示。
[0070] 由于第一坐標(biāo)系與移動裝置固聯(lián)，因此能夠根據(jù)矢量T獲得移動裝置自身的絕對 速度矢量與所述矢量T之間的夾角，簡稱第一夾角；其中，移動裝置自身的絕對速度矢量能 夠通過移動裝置的碼盤測量獲得。
[0071] 步驟104,根據(jù)所述第一夾角生成用于控制所述移動裝置移動的控制律。
[0072] 步驟104具體可以實(shí)施如下：
[0073]根據(jù)所述第一夾角，將目標(biāo)相對位置分解為第一相對位置和第二相對位置，并根 據(jù)所述第一相對位置生成對應(yīng)的第一控制律，根據(jù)所述第二相對位置和第一夾角生成對應(yīng) 的第二控制律;所述目標(biāo)相對位置為所述移動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移 動裝置將要達(dá)到的跟隨位置；
[0074] 其中，所述第一控制律用于控制所述移動裝置的平動速度，且所述第一控制律驅(qū) 動所述第一相對位置逐漸收斂;所述第二控制律用于控制所述移動裝置的轉(zhuǎn)動速度，且所 述第二控制律驅(qū)動所述第二相對位置和第一夾角逐漸收斂。
[0075] 其中，所述根據(jù)第一夾角將目標(biāo)相對位置分解為第一相對位置和第二相對位置， 包括：
[0076] 在以所述跟隨的目標(biāo)對象為坐標(biāo)原點(diǎn)構(gòu)建的第二坐標(biāo)系下，設(shè)定所述第二坐標(biāo)系 的X軸正方向與所述目標(biāo)對象的運(yùn)動方向重合;在所述第二坐標(biāo)系下，所述目標(biāo)相對位置的 坐標(biāo)為 XQ、yQ;所述第一相對位置和第二相對位置表示如下：
[0077] A x = x〇-pcos(a-9r)
[0078] A y = y〇-psin(a-9r)
[0079] 其中，所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第 二夾角a和第一矢徑標(biāo)量P，AX表示所述第一相對位置，Ay表示所述第二相對位置，0 r表示 所述第一夾角。
[0080] 所述根據(jù)第二相對位置生成對應(yīng)的第二控制律，包括：
[0081] 根據(jù)所述第二相對位置獲得第一接近角0a=示所述第一接近角，k表 示比例系數(shù)；
[0082] 根據(jù)所述第一接近角0a和第一夾角01獲得所述第二控制律。
[0083]下面結(jié)合圖3詳細(xì)介紹步驟104的實(shí)施。
[0084] 如圖3所示，以跟隨的目標(biāo)對象(Object)建立第二坐標(biāo)系，所述第二坐標(biāo)系的X軸 正方向與目標(biāo)對象的運(yùn)動方向重合。在所述第二坐標(biāo)系下，移動裝置相對于跟隨的目 標(biāo)對象的目標(biāo)相對位置(Target)的坐標(biāo)記為( XQ，yQ)，其中，所述目標(biāo)相對位置是指所述移 動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移動裝置將要達(dá)到的跟隨位置，例如：目標(biāo)對 象從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，所述移動裝置獲得其跟隨目標(biāo)對象的位置將從A1點(diǎn)移動到B1點(diǎn)，那么 B1點(diǎn)的坐標(biāo)即為(xo，yo)。
[0085] 圖3中，0r即表示第一夾角，其為移動裝置自身的絕對速度矢量vr與目標(biāo)對象的絕 對速度矢量Vobjmt之間的夾角，其可以通過實(shí)施前述步驟101-103獲得;根據(jù)第一夾角0 r將 目標(biāo)相對位置(x〇，y〇)分解為第一相對位置和第二相對位置，即是計(jì)算移動裝置與目標(biāo)相對 位置之間偏差（Ax, Ay)，其中，
[0086] A x = x〇-pcos(a-9r)
[0087] A y = y〇-psin(a-9r)
[0088] 其中，AX表示移動裝置與目標(biāo)相對位置在X軸方向上的偏差，Ay表示移動裝置與 目標(biāo)相對位置在Y軸方向上的偏差，a表示目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信 息用極坐標(biāo)表示時的所述第二夾角。
[0089] 本發(fā)明實(shí)施例的目的即是生成讓A x和A y逐漸收斂的控制律，通過實(shí)施所述控制 律讓A x和A y逐漸收斂到零，以使移動裝置逐漸移動到(xo，yo)。使A x和A y逐漸收斂的控 制律可以分別設(shè)計(jì)如下：
[0090] 針對A x，設(shè)計(jì)一個給定移動裝置前進(jìn)速度指令vr的控制律:vr = fx( A x，t)，該控 制律驅(qū)動A x逐漸收斂到零，t表示時間。在具體實(shí)施過程中，所述控制律可以是比例積分微 分(PID，Proportion-Integral-Differential)控制律，也可以是其他控制律，本發(fā)明實(shí)施 例不做限制。
[0091 ] 針對A y，設(shè)計(jì)如下具有內(nèi)環(huán)、外環(huán)這兩個閉環(huán)控制的串級控制器：
[0092] 外環(huán):設(shè)計(jì)一個和距離成正比的接近角0a= AyXk，其中，k為比例系數(shù)，0a為接近 角;k的大小決定了移動裝置切近目標(biāo)對象行走路線的角度，k越大，移動裝置就會以越大的 角度切近目標(biāo)對象的行走路線，并且在離目標(biāo)對象的行走路線更近的地方才讓移動裝置指 向修正為和目標(biāo)的走向相同；通常來講，k越大，則移動裝置越能緊跟目標(biāo)，但k過大會使得 移動裝置的方向控制閉環(huán)進(jìn)入震蕩狀態(tài)，因此k的取值需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際調(diào)試來確定； [0093]內(nèi)環(huán):設(shè)定對移動裝置轉(zhuǎn)動速度的控制律：《 r = fy(9a-9r，t)，其中，0a_0 r即為圖3 中所示的9e，9e表示移動裝置的前進(jìn)方向與接近角之間的誤差角，只要移動裝置還在前進(jìn)， 該控制律即會不斷驅(qū)動Ay和0 1同時收斂到零;所述控制律可以是PID控制律，也可以是其 他控制律，本發(fā)明實(shí)施例不做限制。
[0094]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的閉環(huán)控制(Closed Loop Control)是指，對于一 個動態(tài)系統(tǒng)，通過比較給定輸出目標(biāo)和實(shí)際輸出量之間的偏差，按一定規(guī)律調(diào)整系統(tǒng)輸入 量，使得的系統(tǒng)實(shí)際輸出向給定目標(biāo)收斂，達(dá)到加快系統(tǒng)響應(yīng)速度、抵抗內(nèi)外擾動的目的。
[0095] 實(shí)施例二
[0096]對應(yīng)本發(fā)明實(shí)施例一的信息處理方法，本發(fā)明實(shí)施例二還提供了一種移動裝置， 如圖2所示，該裝置包括：
[0097] 第一矢量獲得單元10,用于獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置 固聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變 化；
[0098] 第二矢量獲得單元20，用于獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述 跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度矢量；
[0099]第三矢量獲得單元30，連接第一矢量獲得單元10和第二矢量獲得單元20，用于將 所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第三矢量為所述目標(biāo)對象的絕對速度矢 量；
[0100] 第一夾角獲得單元40,連接第三矢量獲得單元30,用于根據(jù)所述第三矢量獲得第 一夾角，所述第一夾角為所述移動裝置自身的絕對速度矢量與所述第三矢量之間的夾角；
[0101] 控制律生成單元50,連接第一夾角獲得單元40,用于根據(jù)所述第一夾角生成用于 控制所述移動裝置移動的控制律。
[0102] 在一實(shí)施方式中，控制律生成單元50進(jìn)一步用于，根據(jù)所述第一夾角，將目標(biāo)相對 位置分解為第一相對位置和第二相對位置，并根據(jù)所述第一相對位置生成對應(yīng)的第一控制 律，根據(jù)所述第二相對位置和第一夾角生成對應(yīng)的第二控制律;所述目標(biāo)相對位置為所述 移動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移動裝置將要達(dá)到的跟隨位置；
[0103] 其中，所述第一控制律用于控制所述移動裝置的平動速度，且所述第一控制律驅(qū) 動所述第一相對位置逐漸收斂;所述第二控制律用于控制所述移動裝置的轉(zhuǎn)動速度，且所 述第二控制律驅(qū)動所述第二相對位置和第一夾角逐漸收斂。
[0104] 在一實(shí)施方式中，所述控制律生成單元50進(jìn)一步用于，在以所述跟隨的目標(biāo)對象 為坐標(biāo)原點(diǎn)構(gòu)建的第二坐標(biāo)系下，設(shè)定所述第二坐標(biāo)系的X軸正方向與所述目標(biāo)對象的運(yùn) 動方向重合;在所述第二坐標(biāo)系下，所述目標(biāo)相對位置的坐標(biāo)為 XQ、yQ;所述第一相對位置和 第二相對位置表示如下：
[0105] A x = x〇-pcos(a-9r)
[0106] A y = y〇-psin(a-9r)
[0107] 其中，所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第 一夾角^^卩第一矢徑標(biāo)量P，△ X表不所述第一相對位置，A y表不所述第二相對位置，0『表不 所述第一夾角。
[0108] 在一實(shí)施方式中，所述控制律生成單元50進(jìn)一步用于，根據(jù)所述第二相對位置獲 得第一接近角八7\1^，03表示所述第一接近角汰表示比例系數(shù);根據(jù)所述第一接近角0 3 和第一夾角I獲得所述第二控制律。
[0109] 在一實(shí)施方式中，所述第一矢量獲得單元10進(jìn)一步用于，
[0110] 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置 信息用極坐標(biāo)表示為第一夾角a和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑P表示所述移動裝置 到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第一夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕 對平動速度矢量Vf之間的夾角；
[0111] 通過以下關(guān)系獲得所述第一矢量:F = -( ?f Xp+Vf)，其中，F(xiàn)表示所述第一矢量， Wf表示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量，Vf表示所述移動裝置的絕對平動速度矢量。
[0112] 在一實(shí)施方式中，所述第二矢量獲得單元20進(jìn)一步用于，獲得所述目標(biāo)對象相對 于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第一夾角a 和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置到所述目標(biāo)對象的矢徑矢 量，所述第一夾角a表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕對平動速度標(biāo)量v f之間的 夾角；
[0113]根據(jù)所述第一相對位置信息進(jìn)行微分運(yùn)算得到所述第二矢量，所述第二矢量以坐 標(biāo)方式表不為：
[0115]其中，R表示所述第二矢量，P表示第一矢徑標(biāo)量。
[0116]需要說明的是，上述第一矢量獲得單元10、第二矢量獲得單元20、第三矢量獲得單 元30、第一夾角獲得單元40和控制律生成單元50,可由移動裝置的處理器、微處理器(MCU)、 專用集成電路(ASIC)或邏輯可編程門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)。
[0117]通過實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例一、二，能夠讓移動裝置跟隨在目標(biāo)對象的任一指定位 置（即實(shí)現(xiàn)全方位跟隨），不僅能讓移動裝置跟隨在目標(biāo)對象的后方，還能讓移動裝置跟隨 在目標(biāo)對象的前方。并且，本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟隨無需獲知移動裝置與被跟隨對象之間 的絕對位置，而只需獲知移動裝置與被跟隨對象之間的相對位置。因此，本發(fā)明實(shí)施例的目 標(biāo)跟隨，只需用到移動裝置上搭載的相對位置傳感器來獲取被跟隨對象相對于自主移動裝 置的位置即可，相對位置傳感器如超寬帶(UWB，Ultra Wideband)定位傳感器、超聲波測距 傳感器、紅外測距傳感器、聲吶傳感器、雷達(dá)、機(jī)器視覺傳感器等等;而無需絕對位置傳感器 (如GPS)參與，從而避免了諸如全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)需要在室外 搜星定位的不便。
[0118]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的移動裝置可以是自平衡車、電動多輪車、無人機(jī)等 等。原則上凡是能夠?qū)崿F(xiàn)自主移動的裝置，應(yīng)當(dāng)都適用于本發(fā)明的實(shí)施例。下面以自平衡車 為例進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置。
[0119]實(shí)施例三
[0120] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟隨方法，需要構(gòu)建以下數(shù)學(xué)模型：
[0121] 具有差動輪的自平衡車可以進(jìn)行前進(jìn)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動，但不能橫向移動；參見圖2,在 同自平衡車固聯(lián)的第一坐標(biāo)系下（即圖2中橫軸為 Xf，縱軸為yf的坐標(biāo)系），自平衡車與跟隨 的目標(biāo)對象的運(yùn)動有如下關(guān)系：
[0122] 其中，自平衡車上有一相對位置傳感器，某一時刻測得被跟隨的目標(biāo)對象相對于 自平衡車的第一相對位置信息，以極坐標(biāo)表示為夾角a和第一矢徑矢量P;其中，所述第一矢 徑矢量P表示自平衡車到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，夾角a表示所述第一矢徑矢量P與自平 衡車的絕對平動速度矢量v f之間的夾角。另外，移動裝置相對于地面的平動速度矢量為vf， 相對于地面的轉(zhuǎn)動速度矢量為co f，^和《 {可以通過移動裝置的碼盤測量獲得。
[0123] 第一矢量F用于描述所述移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起的所述移動裝 置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化，第一矢量F的計(jì)算公式為:F = -(cofXp+Vf)， 其中，Wf表示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量(相對與地面），Vf表示所述移動裝置的絕 對平動速度矢量(相對于地面），P表示所述第一矢徑矢量。具體的矢量加減算法可參見圖2。
[0124]第二矢量R表示自平衡車與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度矢量，可以直接將所 述第一相對位置信息用微分器進(jìn)行微分得到，如果以坐標(biāo)方式表示：
[0126] 其中，R表示所述第二矢量，p表示第一矢徑標(biāo)量。
[0127] 第三矢量T用于表示目標(biāo)對象的絕對速度矢量，其中，矢量T、R、F的之間的關(guān)系如 下:T = F+R，其中，矢量R、F為已知或可以通過已知量間接求得。
[0128] 由于第一坐標(biāo)系與自平衡車固聯(lián)，因此能夠根據(jù)矢量T獲得自平衡車自身的絕對 速度矢量與所述矢量T之間的夾角，簡稱第一夾角；其中，自平衡車自身的絕對速度矢量能 夠通過自平衡車的碼盤測量獲得。
[0129] 另外，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟隨方法，對自平衡車的控制器的設(shè)計(jì)如下：
[0130] 參見圖3,以被跟隨對象(Object)建立第二坐標(biāo)系，第二坐標(biāo)系的X軸正方向和目 標(biāo)對象的運(yùn)動方向(V+d)重合。在這一坐標(biāo)系下，自平衡車相對于跟隨的目標(biāo)對象的目標(biāo) 相對位置Target的坐標(biāo)為(xo，yo)。而自平衡車與此目標(biāo)相對位置(xo，yo)之間的偏差為（A x，A y)?；谏鲜鰳?gòu)建的數(shù)學(xué)模型，可以求得目標(biāo)對象與自平衡車自身的絕對速度矢量夾 角I，其中：
[0131] A x = x〇-pcos(a-9r)
[0132] A y = y〇-psin(a-9r)
[0133] 其中，A x表示自平衡車與目標(biāo)相對位置在X軸方向上的偏差，A y表示自平衡車與 目標(biāo)相對位置在Y軸方向上的偏差，a表示目標(biāo)對象相對于自平衡車的第一相對位置信息用 極坐標(biāo)表示時的所述第二夾角。
[0134] 本發(fā)明實(shí)施例的目的即是生成讓A x和A y逐漸收斂的控制律，通過實(shí)施所述控制 律讓A X和A y逐漸收斂到零，以使自平衡車逐漸移動到(XQ，yQ)。使A X和A y逐漸收斂的控 制律可以分別設(shè)計(jì)如下：
[0135] 針對A x，設(shè)計(jì)一個給定移動裝置前進(jìn)速度指令vr的控制律:vr = fx( A x，t)，該控 制律驅(qū)動AX逐漸收斂到零，t表示時間。在具體實(shí)施過程中，所述控制律可以是PID控制律， 也可以是其他控制律，本發(fā)明實(shí)施例不做限制。
[0136] 針對A y，設(shè)計(jì)如下具有內(nèi)環(huán)、外環(huán)這兩個閉環(huán)控制的串級控制器：
[0137] 外環(huán):設(shè)計(jì)一個和距離成正比的接近角0a= AyXk，其中，k為比例系數(shù)，0a為接近 角;k的大小決定了移動裝置切近目標(biāo)對象行走路線的角度，k越大，移動裝置就會以越大的 角度切近目標(biāo)對象的行走路線，并且在離目標(biāo)對象的行走路線更近的地方才讓移動裝置指 向修正為和目標(biāo)的走向相同；通常來講，k越大，則移動裝置越能緊跟目標(biāo)，但k過大會使得 移動裝置的方向控制閉環(huán)進(jìn)入震蕩狀態(tài)，因此k的取值需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際調(diào)試來確定；
[0138] 內(nèi)環(huán):設(shè)定對移動裝置轉(zhuǎn)動速度的控制律：cor = fy(0a-0r，t)，其中，0a_0 r即為圖3 中所示的L，只要移動裝置還在前進(jìn)，該控制律即會不斷驅(qū)動△ 7、04卩0(5同時收斂到零;所 述控制律可以是PID控制律，也可以是其他控制律，本發(fā)明實(shí)施例不做限制。
[0139] 本發(fā)明實(shí)施例三的相對位置傳感器可以采用UWB定位傳感器、超聲波測距傳感器、 紅外測距傳感器、聲吶傳感器、雷達(dá)、機(jī)器視覺傳感器等等。
[0140] 本發(fā)明的實(shí)施例三，首先建立相對位置傳感器測量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型，這一數(shù)學(xué)模 型包含了相對位置、自平衡車自身的運(yùn)動（即車輪碼盤的測量數(shù)據(jù)）以及跟隨的目標(biāo)對象的 運(yùn)動速度。其次，通過微分器把傳感器測得相對位置進(jìn)行微分得到相對速度。隨后，采用坐 標(biāo)變換的方法，消除裝置自身運(yùn)動(通過車輪碼盤獲得)對速度測量的影響，求出自平衡車 和被跟隨對象二者的絕對速度方向之間的夾角。最后，針對傳統(tǒng)跟隨方法偏角不穩(wěn)定的問 題，將相對位置分解為橫向相對位置和縱向相對位置，并對橫向相對位置設(shè)計(jì)串級閉環(huán)控 制器，使得縱向相對位置偏差和速度方向偏差都收斂到〇,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0141] 由于增加了"絕對速度方向"這一控制自由度，因此能夠消除各控制回路之間的耦 合，使得系統(tǒng)獲得全局穩(wěn)定性。
[0142] 需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例不僅限于適用于上述的自平衡車，也可適用于電動 多輪車、無人機(jī)等自主移動裝置。通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，能夠讓移動裝置跟隨在目標(biāo)對象 的任一指定位置，不僅能讓移動裝置跟隨在目標(biāo)對象的后方，還能讓移動裝置跟隨在目標(biāo) 對象的前方。并且，本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟隨方法無需獲知移動裝置與被跟隨對象之間的 絕對位置，而只需獲知移動裝置與被跟隨對象之間的相對位置。因此，本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo) 跟隨方法，只需用到移動裝置上搭載的相對位置傳感器來獲取被跟隨對象相對于自主移動 裝置的位置即可；而無需絕對位置傳感器(如GPS)參與，從而避免了諸如GPS需要在室外搜 星定位的不便。
[0143] 在本發(fā)明所提供的幾個實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的方法、裝置和電子設(shè)備， 可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的設(shè)備實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃 分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，如：多個單元或組件可 以結(jié)合，或可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的 各組成部分相互之間的耦合、或直接耦合、或通信連接可以是通過一些接口，設(shè)備或單元的 間接耦合或通信連接，可以是電性的、機(jī)械的或其它形式的。
[0144] 上述作為分離部件說明的單元可以是、或也可以不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可以是、或也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單 元上;可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
[0145] 另外，在本發(fā)明各實(shí)施例中的各功能單元可以全部集成在一個處理單元中，也可 以是各單元分別單獨(dú)作為一個單元，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中；上述 集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。
[0146] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟;而前述的存儲介質(zhì)包括:移動存儲設(shè)備、只讀 存儲器（R0M，Read_0nly Memory)、隨機(jī)存取存儲器（RAM，Random Access Memory)、磁碟或 者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0147] 或者，本發(fā)明實(shí)施例上述集成的單元如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立 的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā) 明實(shí)施例的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體 現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè) 備(可以是個人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實(shí)施例所述方法的全部 或部分。而前述的存儲介質(zhì)包括:移動存儲設(shè)備、只讀存儲器(R〇M，Read-〇nly Memory)、隨 機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介 質(zhì)。
[0148] 鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)包括一 組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令用于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例所述的信息處理方法。
[0149] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種信息處理方法，應(yīng)用于移動裝置，其特征在于，所述方法包括： 獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置固聯(lián)的第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起 的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化； 獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度 矢量； 將所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第三矢量為所述目標(biāo)對象的絕對 速度矢量;并根據(jù)所述第三矢量獲得第一夾角，所述第一夾角為所述移動裝置自身的絕對 速度矢量與所述第三矢量之間的夾角； 根據(jù)所述第一夾角生成用于控制所述移動裝置移動的控制律。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述信息處理方法，其特征在于，所述根據(jù)第一夾角生成用于控制移 動裝置移動的控制律包括： 根據(jù)所述第一夾角，將目標(biāo)相對位置分解為第一相對位置和第二相對位置，并根據(jù)所 述第一相對位置生成對應(yīng)的第一控制律，根據(jù)所述第二相對位置和第一夾角生成對應(yīng)的第 二控制律;所述目標(biāo)相對位置為所述移動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移動裝 置將要達(dá)到的跟隨位置； 其中，所述第一控制律用于控制所述移動裝置的平動速度，且所述第一控制律驅(qū)動所 述第一相對位置逐漸收斂;所述第二控制律用于控制所述移動裝置的轉(zhuǎn)動速度，且所述第 二控制律驅(qū)動所述第二相對位置和第一夾角逐漸收斂。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述信息處理方法，其特征在于，所述根據(jù)第一夾角將目標(biāo)相對位置 分解為第一相對位置和第二相對位置，包括： 在以所述跟隨的目標(biāo)對象為坐標(biāo)原點(diǎn)構(gòu)建的第二坐標(biāo)系下，設(shè)定所述第二坐標(biāo)系的X 軸正方向與所述目標(biāo)對象的運(yùn)動方向重合;在所述第二坐標(biāo)系下，所述目標(biāo)相對位置的坐 標(biāo)為XQ、yQ;所述第一相對位置和第二相對位置表示如下： A x = x〇-pcos(a-0r) ^ y = y〇-psin(a-0r) 其中，所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第二夾 角a和第一矢徑標(biāo)量P，Ax表示所述第一相對位置，Ay表示所述第二相對位置，01表示所述 第一夾角。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述信息處理方法，其特征在于，所述根據(jù)第二相對位置生成對應(yīng)的 第二控制律，包括： 根據(jù)所述第二相對位置獲得第一接近角Sa= △ y X k，03表示所述第一接近角，k表示比 例系數(shù)； 根據(jù)所述第一接近角和第一夾角01獲得所述第二控制律。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述信息處理方法，其特征在于，所述獲得第一矢量包括： 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置信息 用極坐標(biāo)表示為第二夾角α和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置 到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角α表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕 對平動速度矢量Vf之間的夾角； 通過以下關(guān)系獲得所述第一矢量:F = _( COf Xp+Vf)，其中，F(xiàn)表示所述第一矢量，COf表 示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量，Vf表示所述移動裝置的絕對平動速度矢量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述信息處理方法，其特征在于，所述獲得第二矢量包括： 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置信息 用極坐標(biāo)表示為第二夾角α和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置 到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角α表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕 對平動速度標(biāo)量Vf之間的夾角； 根據(jù)所述第一相對位置信息進(jìn)行微分運(yùn)算得到所述第二矢量，所述第二矢量以坐標(biāo)方 式表示為：其中，R表示所述第二矢量，P表示第一矢徑標(biāo)量。7. -種移動裝置，其特征在于，包括： 第一矢量獲得單元，用于獲得第一矢量，所述第一矢量用于描述所述移動裝置固聯(lián)的 第一坐標(biāo)系自身運(yùn)動引起的所述移動裝置與跟隨的目標(biāo)對象之間的相對速度的變化； 第二矢量獲得單元，用于獲得第二矢量，所述第二矢量為所述移動裝置與所述跟隨的 目標(biāo)對象之間的相對速度矢量； 第三矢量獲得單元，用于將所述第一矢量和第二矢量相加獲得第三矢量，所述第三矢 量為所述目標(biāo)對象的絕對速度矢量； 第一夾角獲得單元，用于根據(jù)所述第三矢量獲得第一夾角，所述第一夾角為所述移動 裝置自身的絕對速度矢量與所述第三矢量之間的夾角； 控制律生成單元，用于根據(jù)所述第一夾角生成用于控制所述移動裝置移動的控制律。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述移動裝置，其特征在于，所述控制律生成單元進(jìn)一步用于，根據(jù) 所述第一夾角，將目標(biāo)相對位置分解為第一相對位置和第二相對位置，并根據(jù)所述第一相 對位置生成對應(yīng)的第一控制律，根據(jù)所述第二相對位置和第一夾角生成對應(yīng)的第二控制 律;所述目標(biāo)相對位置為所述移動裝置根據(jù)所述目標(biāo)對象的移動獲得的所述移動裝置將要 達(dá)到的跟隨位置； 其中，所述第一控制律用于控制所述移動裝置的平動速度，且所述第一控制律驅(qū)動所 述第一相對位置逐漸收斂;所述第二控制律用于控制所述移動裝置的轉(zhuǎn)動速度，且所述第 二控制律驅(qū)動所述第二相對位置和第一夾角逐漸收斂。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述移動裝置，其特征在于，所述控制律生成單元進(jìn)一步用于，在以 所述跟隨的目標(biāo)對象為坐標(biāo)原點(diǎn)構(gòu)建的第二坐標(biāo)系下，設(shè)定所述第二坐標(biāo)系的X軸正方向 與所述目標(biāo)對象的運(yùn)動方向重合;在所述第二坐標(biāo)系下，所述目標(biāo)相對位置的坐標(biāo)為 X〇、y〇; 所述第一相對位置和第二相對位置表不如下： A x = x〇-pcos(a-0r) ^ y = y〇-psin(a-0r) 其中，所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息用極坐標(biāo)表示為第二夾 角a和第一矢徑標(biāo)量P，Ax表示所述第一相對位置，Ay表示所述第二相對位置，01表示所述 第一夾角。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述移動裝置，其特征在于，所述控制律生成單元進(jìn)一步用于，根據(jù) 所述第二相對位置獲得第一接近角Sa= Δ y X k，03表示所述第一接近角，k表示比例系數(shù);根 據(jù)所述第一接近角9a和第一夾角01獲得所述第二控制律。11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)所述移動裝置，其特征在于，所述第一矢量獲得單元進(jìn) 一步用于， 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置信息 用極坐標(biāo)表示為第二夾角α和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置 到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角α表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕 對平動速度矢量Vf之間的夾角； 通過以下關(guān)系獲得所述第一矢量:F = _( COf Xp+Vf)，其中，F(xiàn)表示所述第一矢量，COf表 示所述移動裝置的絕對轉(zhuǎn)動速度矢量，Vf表示所述移動裝置的絕對平動速度矢量。12. 根據(jù)權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)所述移動裝置，其特征在于，所述第二矢量獲得單元進(jìn) 一步用于， 獲得所述目標(biāo)對象相對于所述移動裝置的第一相對位置信息，所述第一相對位置信息 用極坐標(biāo)表示為第二夾角α和第一矢徑矢量P，其中，所述第一矢徑矢量P表示所述移動裝置 到所述目標(biāo)對象的矢徑矢量，所述第二夾角α表示所述第一矢徑矢量P與所述移動裝置的絕 對平動速度標(biāo)量Vf之間的夾角；其中，R表示所述第二矢量，P表示第一矢徑標(biāo)量。 根據(jù)所述第一相對份習(xí)隹自·?#軒微AM云曾?縣$1丨日A太笛一牟畺-日If述第二矢量以坐標(biāo)方 式表示為：
【文檔編號】G05D1/12GK105892493SQ201610202012
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】董世謙, 任冠佼, 王野, 蒲立
【申請人】納恩博（北京）科技有限公司