CN112356828A

CN112356828A - 一种车辆横向控制方法、装置、车辆和可读存储介质

Info

Publication number: CN112356828A
Application number: CN202011232746.7A
Authority: CN
Inventors: 陈集辉; 苏镜仁; 陈盛军; 张超昱
Original assignee: Guangzhou Xiaopeng Autopilot Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xiaopeng Autopilot Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2021-02-12
Also published as: WO2022095460A1

Abstract

本发明实施例提供了一种车辆横向控制方法、装置、车辆和可读存储介质，所述方法包括：当车辆泊车时，获取车辆总线系统识别的所述车辆的车辆工况信息；根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，并确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数；根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数；根据所述目标横向控制参数控制方向盘输出所述车辆的前轮转角。根据本发明实施例，在确定初始横向控制参数的基础上增加对其进行修正的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数控制方向盘的输出，实现在泊车场景下快速、稳定的跟踪和到达泊车点时跟踪位姿精度高的车辆控制效果，提升了泊车过程的舒适性和安全性。

Description

一种车辆横向控制方法、装置、车辆和可读存储介质

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆横向控制方法、一种车辆横向控制装置、一种车辆和一种计算机可读存储介质。

背景技术

自动驾驶控制执行的核心技术主要包括车辆的纵向控制和横向控制技术。纵向控制，即车辆的驱动与制动控制，是指通过对油门和制动的协调，实现对期望车速的精确跟随。横向控制，即通过方向盘角度的调整以及轮胎力的控制，实现自动驾驶汽车的路径跟踪。横向控制系统目标是控制汽车自动保持期望的行车路线，并在不同的车速、载荷、风阻、路况下均有很好的乘坐舒适性和稳定性。

目前自动驾驶横向控制过程常用的方法是LQR(linear quadratic regulator)及其变体，即线性二次型调节器，LQR应用在曲率连续光滑的被跟踪轨迹上可以取得不错的效果，但对于泊车这种容易出现曲率不连续、路径跳变且时变等难以预测情况的场景则难以使用。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种车辆横向控制方法和相应的一种车辆横向控制装置、一种车辆、以及一种计算机可读存储介质。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种车辆横向控制方法，所述方法包括：

当车辆泊车时，获取车辆总线系统识别的所述车辆的车辆工况信息；

根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，并确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数；

根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数；

根据所述目标横向控制参数控制方向盘输出所述车辆的前轮转角。

可选地，所述车辆工况信息包括车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆航向，所述修正偏差参数包括航向角偏差参数，所述确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数，包括：

确定第一夹角；所述第一夹角为所述车辆的被跟踪路径在预瞄点的切线与所述车辆航向的夹角；

根据所述第一夹角确定与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数。

可选地，所述根据所述第一夹角确定与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数，包括：

确定航向角修正偏差比例系数；

计算所述航向角修正偏差比例系统和所述第一夹角的乘积，得到与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数。

可选地，所述根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数，包括：

计算所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数的和，得到所述目标横向控制参数。

可选地，所述修正偏差参数包括曲率偏差参数，所述确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数，包括：

确定与所述初始横向控制参数对应的所述曲率偏差参数。

可选地，所述车辆工况信息还包括车辆环境信息，所述车辆行驶信息还包括车辆速度和车辆轴距，所述根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，包括：

根据所述车辆速度或所述车辆环境信息确定所述车辆的预瞄距离；

根据所述预瞄距离从所述车辆的被跟踪路径中确定预瞄点；

根据所述预瞄距离和所述预瞄点确定所述初始横向控制参数。

可选地，所述根据所述预瞄距离和所述预瞄点确定所述初始横向控制参数，包括：

确定第二夹角；所述第二夹角为所述车辆的后轮轴中心到所述预瞄点的连线与车辆航向的夹角；

采用所述第二夹角、所述车辆轴距和所述预瞄距离按照预设横向控制算法进行计算，得到所述初始横向控制参数。

本发明实施例还公开了一种车辆横向控制装置，所述装置包括：

获取模块，用于当车辆泊车时，获取车辆总线系统识别的所述车辆的车辆工况信息；

第一确定模块，用于根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，并确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数；

第二确定模块，用于根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数；

控制模块，用于根据所述目标横向控制参数控制方向盘输出所述车辆的前轮转角。

可选地，所述车辆工况信息包括车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆航向，所述修正偏差参数包括航向角偏差参数，所述第一确定模块，包括：

第一确定子模块，用于确定第一夹角；所述第一夹角为所述车辆的被跟踪路径在预瞄点的切线与所述车辆航向的夹角；

第二确定子模块，用于根据所述第一夹角确定与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数。

可选地，所述第二确定子模块，包括：

第一确定单元，用于确定航向角修正偏差比例系数；

第一计算单元，用于计算所述航向角修正偏差比例系统和所述第一夹角的乘积，得到与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数。

可选地，所述第二确定模块，包括：

计算子模块，用于计算所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数的和，得到所述目标横向控制参数。

可选地，所述修正偏差参数包括曲率偏差参数，所述第一确定模块，包括：

第三确定子模块，用于确定与所述初始横向控制参数对应的所述曲率偏差参数。

可选地，所述车辆工况信息还包括车辆环境信息，所述车辆行驶信息还包括车辆速度和车辆轴距，所述第一确定模块，包括：

第四确定子模块，用于根据所述车辆速度或所述车辆环境信息确定所述车辆的预瞄距离；

第五确定子模块，用于根据所述预瞄距离从所述车辆的被跟踪路径中确定预瞄点；

第六确定子模块，用于根据所述预瞄距离和所述预瞄点确定所述初始横向控制参数。

可选地，所述第六确定子模块，包括：

第二确定单元，用于确定第二夹角；所述第二夹角为所述车辆的后轮轴中心到所述预瞄点的连线与车辆航向的夹角；

第二计算单元，用于采用所述第二夹角、所述车辆轴距和所述预瞄距离按照预设横向控制算法进行计算，得到所述初始横向控制参数。

本发明实施例还公开了一种车辆，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的一种车辆横向控制方法的步骤。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种车辆横向控制方法的步骤。

本发明实施例包括以下优点：

在本发明实施例中，当进行泊车时，获取车辆总线系统识别的车辆工况信息，并根据该车辆工况信息确定初始横向控制参数和与初始横向控制参数对应的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数确定目标横向控制参数，控制方向盘按照目标横向控制参数输出车辆的前轮转角。通过采用上述方法，在确定初始横向控制参数的基础上增加对其进行修正的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数控制方向盘的输出，实现在泊车场景下快速、稳定的跟踪和到达泊车点时跟踪位姿精度高的车辆控制效果，提升了泊车过程的舒适性和安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的一种车辆横向控制方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例的另一种车辆横向控制方法的步骤流程图；

图3是本发明实施例的一种车辆横向控制方法的模型示意图；

图4是本发明实施例的一种车辆横向控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

泊车场景存在低速、曲率不连续、路径跳变等特点，目前采用的车辆横向控制方法并不适用于在泊车场景下使用。

基于此，本发明拟提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种车辆横向控制方法和相应的一种车辆横向控制装置、一种车辆、以及一种计算机可读存储介质。

本发明实施例的核心构思之一在于，当进行泊车时，获取车辆总线系统识别的车辆工况信息，并根据该车辆工况信息确定初始横向控制参数和与初始横向控制参数对应的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数确定目标横向控制参数，控制方向盘按照目标横向控制参数输出车辆的前轮转角。通过采用上述方法，在确定初始横向控制参数的基础上增加对其进行修正的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数控制方向盘的输出，实现在泊车场景下快速、稳定的跟踪和到达泊车点时跟踪位姿精度高的车辆控制效果，提升了泊车过程的舒适性和安全性。

参照图1，示出了本发明实施例的一种车辆横向控制方法的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101，当车辆泊车时，获取车辆总线系统识别的所述车辆的车辆工况信息。

在泊车场景下，获取车辆总线系统识别的车辆工况信息。在一种示例中，当识别到开始泊车的信号，即可向车辆总线系统发送获取当前车辆工况信息的请求，车辆总线系统接收该请求后，发送所需的车辆工况信息。

步骤102，根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，并确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数。

在本发明实施例中，可以根据车辆工况信息确定初始横向控制参数，其中，该初始横向控制参数是根据常用的横向控制算法计算得到的，常用的横向控制算法包括LQR横向控制算法、纯跟踪控制算法等。此外，还需要根据车辆工况信息确定对初始横向控制参数进行修正的修正偏差参数。

步骤103，根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数。

在本发明实施例中，目标横向控制参数是由初始横向控制参数和修正偏差参数共同确定的。

步骤104，根据所述目标横向控制参数控制方向盘输出所述车辆的前轮转角。

确定目标横向控制参数后，即可控制方向盘按照该目标横向控制参数输出车辆的前轮转角。

综上，在本发明实施例中，当进行泊车时，获取车辆总线系统识别的车辆工况信息，并根据该车辆工况信息确定初始横向控制参数和与初始横向控制参数对应的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数确定目标横向控制参数，控制方向盘按照目标横向控制参数输出车辆的前轮转角。通过采用上述方法，在确定初始横向控制参数的基础上增加对其进行修正的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数控制方向盘的输出，实现在泊车场景下快速、稳定的跟踪和到达泊车点时跟踪位姿精度高的车辆控制效果，提升了泊车过程的舒适性和安全性。

参照图2，示出了本发明实施例的另一种车辆横向控制方法的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201，当车辆泊车时，获取车辆总线系统识别的所述车辆的车辆工况信息。

步骤202，根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数。

在一种情况下，可以采用纯跟踪控制算法(Pure Pursuit)确定初始横向控制参数。车辆工况信息包括车辆环境信息和车辆行驶信息，车辆行驶信息包括车辆速度和车辆轴距。

针对步骤202，可以执行以下子步骤：

子步骤S11，根据所述车辆速度或所述车辆环境信息确定所述车辆的预瞄距离。

在实际应用中，可以预先设定预瞄距离，预瞄距离与车辆环境信息之间具有对应关系，预瞄距离与车辆速度之间也具有对应关系，可以确定泊车场景下的当前车辆速度或者当前车辆环境信息，再根据对应关系确定当前预瞄距离。

子步骤S12，根据所述预瞄距离从所述车辆的被跟踪路径中确定预瞄点。

子步骤S13，根据所述预瞄距离和所述预瞄点确定所述初始横向控制参数。

确定预瞄距离之后，即可根据预瞄距离确定对应的预瞄点，并根据预瞄距离和预瞄点确定初始横向控制参数。

针对子步骤S13，还可以执行以下方法：

确定第二夹角。采用所述第二夹角、所述车辆轴距和所述预瞄距离按照预设横向控制算法进行计算，得到所述初始横向控制参数。

其中，第二夹角为车辆的后轮轴中心到预瞄点的连线与车辆航向的夹角。将第二夹角、车辆轴距、预瞄距离代入纯跟踪控制算法的公式中进行计算，即可得到初始横向控制参数。

确定初始横向控制参数后，需要确定对初始横向控制参数进行修正的修正偏差参数，为了使本领域技术人员能够更好地理解本发明实施例，下面通过对纯跟踪控制算法进行修正的例子加以说明。

参照图3所示为本发明实施例一种车辆横向控制方法的模型示意图。由于在低速情况下，轮胎摩擦力没有突破摩擦圆极限，因此可认为没有滑移而使用运动学自行车模型；再因为泊车场景下车辆被跟踪路径存在曲率跳变的情况，因此可以基于纯跟踪控制算法进行改进。纯跟踪控制算法的数学模型如下：

其中，δ是前轮转角，L是车辆轴距，α是车辆的后轮轴中心到预瞄点的连线与车辆航向的夹角，l_d是预瞄距离。

此外，图3中的点(gx,gy)为预瞄点，R为转弯半径。

令(转弯半径的曲率)

其中

则曲率可表示为

其中，e_l是横向距离偏差，即预瞄点在车辆航向上的投影。

由此可见，纯跟踪控制算法本质上是个以横向距离偏差为反馈量的比例控制器，容易出现超调过大甚至震荡等情况，难以保障车辆航向的跟踪精度，表现为蛇行、车辆与车位方向倾斜过大等，导致剐蹭风险。所以为了提升泊车过程的舒适性和安全性，引入修正偏差参数。

在一种情况下，车辆行驶信息包括车辆航向，提高车辆航向跟踪精度的权重，可以引入航向偏差项，即修正偏差参数可以为航向角偏差参数。在此情况下，可以执行以下步骤：

步骤203，确定第一夹角。

其中，第一夹角为车辆的被跟踪路径在预瞄点的切线与车辆航向的夹角，参见图3中的θ角。

步骤204，根据所述第一夹角确定与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数。

针对步骤204，可以执行以下子步骤：

子步骤S21，确定航向角修正偏差比例系数。

子步骤S22，计算所述航向角修正偏差比例系统和所述第一夹角的乘积，得到与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数。

在本发明实施例中，引入航向角偏差参数，在纯跟踪控制算法的基础上进行改进，改进后的横向控制算法的数学模型如下：

其中，k是航向角修正偏差比例系数，k可以根据实际情况进行调试，使得车辆航向的跟踪更加准确，同时保障横向误差不会过大。

在另一种情况下，修正偏差参数还可以是曲率偏差参数。在此情况下，可以执行以下步骤：

确定与所述初始横向控制参数对应的所述曲率偏差参数。

在本发明实施例中，除了可以采用航向角偏差参数进行修正，还可以采用曲率偏差参数对初始横向控制参数进行修正。

步骤205，计算所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数的和，得到所述目标横向控制参数。

目标横向控制参数为初始横向控制参数和修正偏差参数的和。

综上，本发明实施例中，当进行泊车时，获取车辆总线系统识别的车辆工况信息，并根据该车辆工况信息确定初始横向控制参数和与初始横向控制参数对应的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数确定目标横向控制参数，控制方向盘按照目标横向控制参数输出车辆的前轮转角。通过采用上述方法，在确定初始横向控制参数的基础上增加对其进行修正的修正偏差参数，根据初始横向控制参数和修正偏差参数控制方向盘的输出，实现在泊车场景下快速、稳定的跟踪和到达泊车点时跟踪位姿精度高的车辆控制效果，提升了泊车过程的舒适性和安全性。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图4，示出了本发明实施例的一种车辆横向控制装置的结构框图，具体可以包括如下模块：

获取模块401，用于当车辆泊车时，获取车辆总线系统识别的所述车辆的车辆工况信息；

第一确定模块402，用于根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，并确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数；

第二确定模块403，用于根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数；

控制模块404，用于根据所述目标横向控制参数控制方向盘输出所述车辆的前轮转角。

在本发明实施例中，所述车辆工况信息包括车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆航向，所述修正偏差参数包括航向角偏差参数，所述第一确定模块，包括：

在本发明实施例中，所述第二确定子模块，包括：

第一确定单元，用于确定航向角修正偏差比例系数；

在本发明实施例中，所述第二确定模块，包括：

在本发明实施例中，所述修正偏差参数包括曲率偏差参数，所述第一确定模块，包括：

在本发明实施例中，所述车辆工况信息还包括车辆环境信息，所述车辆行驶信息还包括车辆速度和车辆轴距，所述第一确定模块，包括：

在本发明实施例中，所述第六确定子模块，包括：

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例还提供了一种车辆，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述一种车辆横向控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种车辆横向控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种车辆横向控制方法和一种车辆横向控制装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆工况信息包括车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆航向，所述修正偏差参数包括航向角偏差参数，所述确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一夹角确定与所述初始横向控制参数对应的所述航向角偏差参数，包括：

确定航向角修正偏差比例系数；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始横向控制参数和所述修正偏差参数确定目标横向控制参数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正偏差参数包括曲率偏差参数，所述确定与所述初始横向控制参数对应的修正偏差参数，包括：

确定与所述初始横向控制参数对应的所述曲率偏差参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆工况信息还包括车辆环境信息，所述车辆行驶信息还包括车辆速度和车辆轴距，所述根据所述车辆工况信息确定初始横向控制参数，包括：

根据所述预瞄距离从所述车辆的被跟踪路径中确定预瞄点；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述预瞄距离和所述预瞄点确定所述初始横向控制参数，包括：

8.一种车辆横向控制装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种车辆，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种车辆横向控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种车辆横向控制方法的步骤。