CN106647773B - 一种无人车横纵向协同控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人车横纵向协同控制方法，包括：获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；整车控制器发出控制指令控制车辆按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；控制无人车行进间的模式切换。本发明限定了各模式下的横向与纵向控制动作序列的生成，最大程度上保证了行驶安全；在行驶过程中根据无人车路径跟踪的实际要求，约束了车辆在纵向速度跟随、行进间转向和原地转向之间的跳转规则，保证了横向控制系统和纵向控制系统之间的平稳过渡。

Description

一种无人车横纵向协同控制方法

技术领域

本发明涉及无人车控制领域，尤其涉及一种无人车横纵向协同控制方法。

背景技术

无人驾驶技术作为当今无人车的前沿技术受到了各国学者的广泛关注。无人车的运动控制是导航控制体系结构中操纵控制层的关键技术，运动控制方法是该层的核心研究内容。这里的运动控制是基于规划轨迹的跟踪控制。无人车的控制技术是无人的核心技术之一，可被细分为横向控制与纵向控制。其中横向控制系统的目标是实现无人车对于特定行车轨迹的跟随，纵向控制系统的目标是实现对于特定行车速度的跟随。

但目前无人车的横向控制系统与纵向控制系统领域的研究主要以提升单方面的性能作为方法的目标，没有将横纵向控制作为一个整体去考量，忽略了无人车的横纵向耦合特性对最终控制效果的显著影响。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种无人车横纵向协同控制方法，用以解决上述技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明方法的一个实施例中，提供了一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，包括：

S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；

S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；

S3、整车控制器发出控制指令控制无人车行进间的模式切换。

在基于本发明方法的另一个实施例中，还包括整车控制器发出控制指令控制无人车紧急制动模式切换。

在基于本发明方法的另一个实施例中，S2具体包括：

S21、控制无人车由发动机熄火模式进入发动机启动控制模式；

S22、控制无人车由发动机启动控制模式进入驻车模式；

S23、控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；

S24、控制无人车由停车制动控制模式进入起步控制模式，通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同模式或原地转向模式。

在基于本发明方法的另一个实施例中，S3具体包括：

控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式。

在基于本发明方法的另一个实施例中，控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式具体为：

判断无人车运行状态，判断档位是否为空挡：是，则无人车处于驻车模式，否，则当期望转角小于等于0时；

或者，当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器小于500时；

或者，当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器小于500时，是无人车处于纵向速度跟随模式；

判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器大于等于500时；

或者当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器大于等于500时，无人车处于行进间转向模式；

判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X01或0X02且主动轮转速小于等于300r/min时，无人车处于转向模式；

否则处于状态机状态维持。

在基于本发明方法的另一个实施例中，控制无人车紧急制动模式切换具体包括：

S41、判断是否触发了急停开关；

是，则控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；

否，则判断接收上位机信号是否异常；

异常，则进入紧急停车模式；

正常，则进入驻车模式。

在基于本发明方法的另一个实施例中，步骤S24具体包括：通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同控制模式或原地转向控制模式。

在基于本发明方法的另一个实施例中，无人车控制指令具体包括：发动机期望转速控制指令、AMT变速箱档位控制指令和两侧操纵杆期望位置控制指令；

其中，发动机期望转速控制指令和AMT变速箱挡位控制指令根据期望速度和推荐档位确定；两侧操纵杆期望位置控制指令根据期望转向模式和期望航向校正偏差确定。

本发明有益效果如下：

本发明约束了无人车从起步到停车全过程的模式跳转，并限定了各模式下的横向与纵向控制动作序列的生成，最大程度上保证了行驶安全；在行驶过程中根据无人车路径跟踪的实际要求，约束了无人车在纵向速度跟随、行进间转向和原地转向之间的跳转规则，保证了横向控制系统和纵向控制系统之间的平稳过渡；在行进间转向与原地转向控制过程中，充分考虑到速差转向无人车的横纵向耦合特性，纵向控制系统时刻监测横向控制系统的运行模式实时进行基于转向功率需求的纵向控制修正，保证横向控制效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为横纵向协同控制模式切换流程图；

图2为无人车路径跟踪方法流程图；

图3为无人车起步操纵杆位置判定方法流程图；

图4为无人车起步模式判定方法流程图；

图5为无人车的紧急制动控制模式切换流程图

图6为行进间转向计数器工作示意图(左转向)；

图7为行进间状态切换控制流程图；

图8为纵向速度跟随控制流程图；

图9为行进间转向操纵杆寻优控制子状态流程图(左转向)；

图10为行进间转向操纵杆回位时机控制子状态流程图；

图11为行进间转向操纵杆回位控制子状态流程图；

图12为原地转向控制模式流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

根据本发明的一个具体实施例，公开了一种无人车横纵向协同控制方法，如图1所示，具体包括：

S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；

期望速度和推荐档位由整车控制器结合速差无人车动力学特性，实际行驶阻力等条件生成。在本实施例中，所生成的期望速度区间为5-65km/h,推荐档位为：1-5挡和倒挡。

期望起步档位具体包括空挡、前进挡、倒挡；

整车控制器通过路径跟踪方法将无人车实际位置与期望轨迹之间的航向偏差和横向偏差作为输入，处理后得到速差转向无人车的两个控制量，分别为期望转向模式和期望航向校正偏差。

如附图2所示，路径跟踪方法会依据无人车实际位置和期望轨迹计算搜寻得到与无人车最近的期望路点作为预瞄点。计算预瞄点和无人车实际位置的偏差Δx和航向偏差ψ。如果Δx大于1m则认为偏差过大，向上层反馈信息请求路径重规划；否则，求解期望航向校正偏差θ＝ψ+arctan(k*Δx/v)。期望航向校正偏差与期望转向模式的对应关系如下表所示：

期望航向校正偏差范围	期望转向模式
		0≤θ≤3°	纵向速度跟随模式
3°<θ≤15°	行进间转向模式
		θ>15°	原地转向模式

S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；

面向无人车起停的模式切换方法约束了无人车从发动机熄火模式、发动机启动控制模式、驻车控制模式、停车制动控制模式到起步控制模式之间的模式跳转规则，附图3为无人车起步操纵杆位置判定方法流程图、附图4为无人车起步模式判定方法流程图。

无人车控制指令具体包括：发动机期望转速控制指令、AMT(AutomatedMechanical Transmission，电控机械式自动变速箱)变速箱档位控制指令和两侧操纵杆期望位置控制指令。其中，发动机期望转速控制指令和AMT变速箱挡位控制指令根据期望速度和推荐档位确定；两侧操纵杆期望位置控制指令根据期望转向模式和期望航向校正偏差确定。

具体地，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、控制无人车由发动机熄火模式进入发动机启动控制模式；

发动机熄火模式是无人车的初始模式，在该模式下无人车不执行任何操作，ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)定时查询整车控制器所下达的发动机启动指令，若判断发动起启动指令为0X00，则继续维持发动机熄火模式；若判断发动机启动指令为0X01后，则实现发动机熄火模式到发动机启动控制模式的跳转。

发动机启动控制模式主要实现两方面的功能，其一控制启动电机继电器的开关，其二监测发动机转速值。为了避免启动电机频繁开关造成的启动电机过热问题，在此模式中对启动电机的开关时序做了严格的限定，启动电机每次的工作时间为5s，如果5s内，发动机未完成启动，则认为启动失败；启动电机15s后才能进行下一次启动操作。此外，该模式设定了发动机转速临界值监控作为发动机启动完成的标志，如果发动机转速大于750r/min的时间超过1s则认为发动机启动完成，控制模式跳转为驻车模式。

S22、控制无人车由发动机启动控制模式进入驻车模式；

ECU根据发动机转速是否在高于750r/min的模式持续1s判断无人车是否由发动机启动控制模式进入驻车模式，

否，则无人车仍处于发动机启动控制模式；

是，则无人车进入驻车模式；

驻车模式是无人车启动前的准备模式，并且只有在该模式下才能够进行无人车的前进挡和倒挡的切换操作，防止在行车过程中出现前进挡与倒挡的意外切换。在该模式下整车控制器下发发动机怠速指令、向AMT控制器下发空挡指令并将两侧操纵杆的期望位置设定为完全制动位置，确保无人车在该模式下能维持完全静止模式。当上位机所下发的期望起步档位不为空挡时，将锁定起步档位信息，并将无人车模式切换到停车制动控制模式。

S23、控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；

ECU判断发动机启动指令是否为0X01，

否，则无人车进入发动机熄火模式；

是，则AMT控制器判断档位指令是否为空挡：

是，则处于驻车模式；

否，则AMT控制器记录起步档位，无人车进入停车制动模式1；

判断左右主动轮速是否小于等于150r/min，

否，则无人车继续保持停车制动控制模式1；

是，则无人车进入停车制动控制模式2；

停车制动控制模式主要承载两方面的任务。其一，当模式由驻车控制模式跳转而来时，其任务为确保无人车在挂档前处于静止模式，停车确认后再转入起步控制模式；其二，当模式由行进间模式切换而来时，其任务为控制无人车减速并停止，待完全停车后再切换到驻车模式。在停车制动控制模式模式1下，整车控制器下发发动机怠速指令、向AMT控制器下发空挡指令并将两侧操纵杆的期望位置设定为完全制动位置，以主动轮速作为无人车停车的判断依据。停车制动模式2为确认停车模式，在该模式下系统判断主动轮是否完全静止，如果主动轮完全静止时间超过1s则判定无人车完全静止。

S24、控制无人车由停车制动控制模式进入起步控制模式，通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同控制模式或原地转向控制模式；

如图4所示，具体步骤包括：

判断档位是否为空挡：是，则处于驻车状态，否，则判断转向模式是否为0X00：

是，则处于横纵向协同控制模式；否，则处于原地转向控制模式。

步骤S24后还可以包括：

S241、判断1s内，左右主动轮速是否均低于150r/min，

否，则处于驻车模式；

是，判断档位是否为空挡，

是，则发动机进入发动机启动模式；

否，处于起步状态1；

S242、进行起步操纵杆位置判断，判断两侧操纵杆是否到位，

否，则判断档位是否为空挡：是，则处于驻车模式，并执行步骤S23；否，则执行步骤S242；

是，则处于起步状态2；

S243、判断ATM是否挂上档，

否，则执行步骤S244；

是，则判断两侧主动轮转速在3s内是否都大于等于20r/min，否，则执行步骤S244；是，则跳转到起步模式判断；

S244、判断档位是否为空挡，是，处于驻车模式，并执行步骤S23；否，则处于起步控制模式2。

起步控制模式是无人车起步的执行模式，主要包括两方面的任务，其一，根据转向模式下发两侧操纵杆的期望位置；其二，在操纵杆到达期望位置的基础上，控制AMT挂档机构动作。以主动轮速作为无人车已经起步的判断依据，如果两侧主动轮转速在3s内都大于20r/min时，则认为无人车起步成功转入无人车行进间的模式切换逻辑，进行无人车横纵向协同跟踪控制。

其中，起步操作杆位置判断的方法具体为：

当转向模式＝0X00时，左右侧起步操纵杆都完全结合；

当转向模式＝0X01时，左侧起步操纵杆完全制动，右侧起步操纵杆完全结合；

当转向模式＝0X02时，左侧起步操纵杆完全结合，右侧起步操纵杆完全制动。

S3、整车控制器发出控制指令控制无人车行进间的模式切换；

面向无人车行进间的模式切换约束了无人车从横纵向协同模式向纵向速度跟随控制模式、原地转向控制模式及行进间转向控制模式的模式跳转规则。

横纵向协同控制模式下，档位、发动机转速和两侧操纵杆位置维持，为避免频繁转向，设置行进间转向计数器。

如图6所示，行进间转向计数器工作示意图(左转向)，判断行进间左转计数器是否大于等于10000，是，则给行进间左转计数器赋值为10000，否，则行进间左转计数器的值加1；

同理，判断行进间右转计数器是否大于等于10000，是，则给行进间右转计数器赋值为10000，否，则行进间右转计数器的值加1。

如图7所示，判断无人车运行状态，判断档位是否为空挡：是，则无人车处于驻车模式，

否，则当期望转角小于等于0时；

或者，当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器小于500时；

或者，当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器小于500时，无人车处于纵向速度跟随模式。

判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器大于等于500时；

或者当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器大于等于500时，无人车处于行进间转向模式。

判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X01或0X02且主动轮转速小于等于300r/min时，无人车处于原地转向模式。

否则处于状态机状态维持。

一般意义上的AMT换挡规律为双参数换档规律(油门、实际车速)，通过人工操作油门来反映外界负载的变化继而决定档位切换规律。

对于无人车而言，由于对负载的考量已经在上层系统的推荐档位生成和期望速度生成模块中得以体现，此处仅仅实现对推荐档位的切换以及对期望车速的跟随，控制目标为尽快达到相应的推荐档位以及期望车速，并且取消了升降挡转速容差。

当期望航向校正角度为零时即无人车无航向校正需求时，无人车转入纵向速度跟随控制模式，如图8所示。在该模式下根据当前档位与推荐档位的偏差，又划分了四个子模式分别为AMT升档控制模式、AMT降档控制模式、档位维持稳速模式以及挂档进行模式。

当AMT处于升降档状态时，系统等待直到升降档完成。

当AMT当前档位与推荐档位一致时，根据当前档位传动比，由期望车速计算得到相应的发动机转速。具体的计算公式如下所示：

1档：发动机期望转速＝期望车速*55*4720*1000/(377*2654)

2档：发动机期望转速＝期望车速*55*2392*1000/(377*2654)

3档：发动机期望转速＝期望车速*55*1675*1000/(377*2654)

4档：发动机期望转速＝期望车速*55*1035*1000/(377*2654)

5档：发动机期望转速＝期望车速*55*695*1000/(377*2654)

当AMT当前档位小于推荐档位时，引导发动机转速到当前档位的升档点并下发升档指令。此处各档位下的升档点下的发动机转速都为1800r/min。当发动机实际转速与1800r/min相差较大时，都会以渐进阶梯式的引导方式完成对于发动机转速的提升控制。具体的引导逻辑如下表所示：

当AMT当前档位大于推荐档位时，引导发动机转速到当前档位的降档点，并下发降档指令，否则无人车处于紧急状态，下发空挡指令。各档位下的降档点如下表所示：

其中，行进间转向控制模式主要应对无人车在路径跟踪过程中小幅度航向校正的需求。在该模式下根据行进间转向的控制阶段，又将该模式划分为三个子状态，分别为操纵杆寻优控制子状态、行进间转向操纵杆回位时机控制子状态以及操纵杆回位控制子状态。

具体地，如图9所示(右转向工作原理相同)，行进间转向控制模式包括：

S311、记录直驶发动机转速、转向模式、期望转角和航向角

S312、进入操纵杆寻优控制子状态，判断是否左转(右转)，否，则进入操纵杆回位控制子状态；是，则行进间左转计数器(右转计数器)清零；

S313、判断操纵杆寻优标志是否为0，否，则两侧操纵杆位置维持计数器加1；是，则左操纵杆微弱制动(优选85，0-255的区间范围表示0-90度，即一个单位表示0.3529度)且右操纵杆完全结合计数器加1(右操纵杆微弱制动(优选76)且左操纵杆完全结合计数器加1)；

S314、判断横摆角速度是否大于等于1.5度/s，是，则寻优标志清零并进入行进间转向操纵杆回位时机控制子状态，否，则寻优标志置1；

S315、判断计数器是否大于等于50，否，则两侧操纵杆位置维持计数器加1，是，则计数器清零，左侧操纵杆目标位置赋值为左侧操纵杆位置加1(右侧操纵杆目标位置赋值为右侧操纵杆位置加1)；

S316、判断左侧操纵杆目标位置是否大于等于98(0-255的区间范围表示0-90度，即一个单位表示0.3529度，右侧操纵杆目标位置是否大于等于76)，是，则左侧操纵杆位置赋值为98(右侧操纵杆位置赋值为76)，否，则判断左侧操纵杆目标位置是否小于等于85(右侧操纵杆目标位置是否小于等于67)，如果小于等于85(小于等于67)，则左侧操纵杆位置赋值为85(右侧操纵杆位置赋值为67)，如果大于85(大于67)，则左侧操纵杆位置赋值为左侧操纵杆目标位置(右侧操纵杆位置赋值为右侧操纵杆目标位置)；

其中，如图10所示，行进间转向操纵杆回位时机控制子状态具体包括：

首先，计算期望转角和实际转角的偏差，判断相邻两个航向角的差值是否大于300；

是，则航向角跳变计数器数值加1且航向角赋值为当前数值加航向角跳变计数器数值*360；然后实际转角赋值为实际航向角减直驶航向角的数值，角度偏差赋值为期望转角减实际转角的数值；

否，则实际转角赋值为实际航向角减直驶航向角的数值，角度偏差赋值为期望转角减实际转角的数值；

然后计算提前结束转向闭环的角度，当相邻四个横摆角速度的差值均小于1时，具体计算公式如下所述：

T1＝0.3+0.05*(engine_speed-800)/200

T2＝T-T1

IPC_release_steering_angle_min＝(0.5T1+T2)*yaw_speed；

其中，T1式子中，0.3s为发动机实际转速为800转每分钟时，两侧主动轮转速从开始同步到完全同步所经历的时间；0.05*(engine_speed-800)/200表示发动机实际转速大于800转每分钟时，对于主动轮转速从开始同步到完全同步所经历时间的修正补偿。T表示操纵杆的回位时间，T2为操纵杆已经开始进行回位动作，但两侧主动轮轮速偏差消除的延迟时间。因此，最终的提前回位角度计算公式如最后一个式子所示，其中0.5表示回位过程中速差的变化是线性的。

最后，判断期望转角和实际转角的偏差小于等于提前结束转向闭环的角度，则进入操纵杆回位控制子状态。

如图11所示，操纵杆回位控制子状态具体包括：

油门恢复直驶油门、两侧操纵杆完全结合、航向角跳变计数器清零，当操纵杆实际位置达到期望位置时，行进间转向控制模式结束，进入横纵向协同控制模式。

速差转向无人车在转向过程中由于地面属性的不确定性，因此转向半径与操纵杆位置之间不存在简单的一一对应关系，操纵杆寻优控制子模式以横摆角速度作为无人车实际转向的反馈量，对操纵杆位置在初始值基础上进行小范围的调整，并设定了调整界限保证转向可控，直到实际横摆角速度与期望横摆角速度处于容差范围内时寻优过程结束，无人车切换到行进间无级转向控制子模式。

行进间转向控制与原地转向控制一样存在操纵杆回位延迟所带来的转向回位滞后问题，继而影响到了行进间转向的精确控制。在行进间无级转向控制子模式中，采用和原地转向子模式2同样的操纵杆回位逻辑，完成对于行进间转向的操纵杆回位时机控制。在行进间无级转向控制子模式中，操纵杆期望位置维持寻优最终输出位置不变，并且期望发动机转速值维持恒定。

当满足回位时机时，系统切换进入操纵杆回位控制子模式，操纵杆期望位置被置为完全结合位置，当操纵杆实际位置达到期望位置时，行进间转向控制模式结束，进入横纵向协同控制模式。

其中，原地转向控制模式主要应对无人车在路径跟踪过程中大角度航向校正的需求。在该模式下根据原地转向的控制阶段，又将该模式划分为三个子状态，分别为单侧主动轮抱死控制子状态(子状态1)、定横摆角速度原地转向控制子状态(子状态2)和操纵杆回位控制子状态(子状态3)。

具体地，如图12所示，原地转向控制模式包括：

S321、记录直驶状态下的发动机转速为基础油门，记录转向模式、期望转角、航向角；

S322、判断原地转向状态是否结束，是，则进入横纵向协同控制模式，否，则进入子状态1；

S323、判断单侧主动轮是否抱死，否，则再次进入子状态1；是，则进入子状态2；

S324、计算期望转角和实际转角的偏差并计算提前结束转向闭环的角度，

同时判断期望转角和实际转角的偏差是否小于等于提前结束转向闭环的角度，是，则进入子状态3，否，则进入子状态2；

S325、判断两侧操纵杆是否回位，否，再次进入子状态3；是，原地转向状态结束，航向角跳变计数器清零，进入横纵向协同控制模式。

其中，子状态1具体包括：

当转向模式为左转时，则车辆状态为0X30、左侧操纵杆完全制动位置、右侧操纵杆完全结合位置、档位和油门量维持；

当转向模式为右转时，则车辆状态为0X30、右侧操纵杆完全制动位置、左侧操纵杆完全结合位置、档位和油门量维持。

子状态2具体包括：

车辆状态为0X31、档位维持、两侧操纵杆位置维持，同时控制油门量为1500r/min。

子状态3具体为：

车辆状态为0X31、档位维持、两侧操纵杆完全结合位置，同时恢复直驶状态下的油门量。

根据上位机所下发的转向模式，在子状态1中控制相应侧的操纵杆处于完全抱死位置，待确认单侧主动轮抱死后转入子状态2中。

在子状态2中发动机转速维持在1500r/min，无人车执行定横摆角速度转向运动，并时刻检测已转角度与期望航向校正偏差之间的差值，决定操纵杆回位时机。由于车体惯量较大以及操纵杆回位所造成的响应延迟，为了提升转向控制精度，操纵杆需要提前回位，具体的计算方式如下所述：

T1＝0.3+0.05*(engine_speed-800)/200；

T2＝1.2-T1；

IPC_pivot_steering_angle_min＝(0.5*T1+T2)*yaw_speed；

根据上述三个公式计算得到的最小校正偏差即为操纵杆提前回位的控制角度。

在子状态3中，操纵杆期望位置被置为完全结合位置，当操纵杆实际位置达到期望位置时，原地转向控制模式结束，进入横纵向协同模式，进行下一次的行进间控制模式判定。

进一步的，本发明具体实施例还包括整车控制器发出控制指令控制无人车紧急制动模式切换方法，无人车的紧急制动控制模式示意图，如附图5所示，具体包括以下步骤：

判断是否触发了急停开关，是，则控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；否，则判断接收上位机信号是否异常，异常，则进入紧急停车模式；正常，进入驻车模式；

S43、进入紧急停车模式。

紧急制动控制模式是一种无人车的应急保护模式，当触发急停开关或者上位机所下发的控制指令存在异常时，无人车转入紧急制动控制模式，在该模式下整车控制器下发发动机怠速指令、向AMT控制器下发空挡指令并将两侧操纵杆的期望位置设定为完全制动位置。待急停开关恢复或者控制指令正常后再切入驻车模式。

本发明约束了无人车从起步到停车全过程的模式跳转，并限定了各模式下的横向与纵向控制动作序列的生成，最大程度上保证了行驶安全；在行驶过程中根据无人车路径跟踪的实际要求，约束了无人车在纵向速度跟随、行进间转向和原地转向之间的跳转规则，保证了横向控制系统和纵向控制系统之间的平稳过渡；在行进间转向与原地转向控制过程中，充分考虑到速差转向无人车的横纵向耦合特性，纵向控制系统时刻监测横向控制系统的运行模式实时进行基于转向功率需求的纵向控制修正，保证横向控制效果。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，包括：

S1、获得期望轨迹、期望速度、推荐档位和期望起步档位作为无人车横纵向协同控制系统的需求输入；

S2、整车控制器发出控制指令控制无人车按照期望轨迹、期望速度、推荐档位、期望起步档位、期望转向模式和期望航向校正偏差进行起步；

S3、整车控制器发出控制指令控制无人车由横纵向协同控制模式进入纵向速度跟随模式、行进间转向模式或原地转向控制模式，具体为：

判断无人车运行状态，判断档位是否为空挡：是，则无人车处于驻车模式，否，则当期望转角小于等于0时；

或者，当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器小于500时；

或者，当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器小于500时，则无人车处于纵向速度跟随模式；

判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X03且行进间左转计数器大于等于500时；

或者当期望转角大于0且转向模式为0X04且行进间右转计数器大于等于500时，无人车处于行进间转向模式；

判断档位是否为空挡，否，则当期望转角大于0且转向模式为0X01或0X02且主动轮转速小于等于300r/min时，无人车处于原地转向控制模式；

否则处于状态机状态维持。

2.如权利要求1所述的无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，还包括整车控制器发出控制指令控制无人车紧急制动模式切换。

3.如权利要求1所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，所述S2具体包括：

S21、控制无人车由发动机熄火模式进入发动机启动控制模式；

S22、控制无人车由发动机启动控制模式进入驻车模式；

S23、控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；

S24、控制无人车由停车制动控制模式进入起步控制模式，通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同模式或原地转向模式。

4.如权利要求2所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，控制无人车紧急制动模式切换具体包括：

S41、判断是否触发了急停开关；

是，则控制无人车由驻车模式转入停车制动控制模式；

否，则判断接收上位机信号是否异常；

异常，则进入紧急停车模式；

正常，则进入驻车模式。

5.如权利要求3所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，步骤S24具体包括：通过起步模式判定，进入驻车模式、横纵向协同控制模式或原地转向控制模式。

6.如权利要求1所述的一种无人车横纵向协同跟踪控制方法，其特征在于，无人车控制指令具体包括：发动机期望转速控制指令、AMT变速箱档位控制指令和两侧操纵杆期望位置控制指令；

其中，发动机期望转速控制指令和AMT变速箱挡位控制指令根据期望速度和推荐档位确定；两侧操纵杆期望位置控制指令根据期望转向模式和期望航向校正偏差确定。