CN107719470B - 用于自主车辆的稳健性轨迹控制的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于执行车辆的自主操作的方法。该方法由至少一个处理器识别车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；由至少一个处理器获得用于车辆的自主操作的输入轨迹数据；由至少一个处理器基于输入轨迹数据计算前馈后转向角；由至少一个处理器计算前馈后转向角的反馈信号；由至少一个处理器使用前馈后转向角和反馈信号计算最终转向角命令；以及使用最终转向角命令操作车辆的转向机构以根据最终转向角命令自主地操纵车辆。

Description

用于自主车辆的稳健性轨迹控制的方法和设备
技术领域
本文所述的主题的实施例总体上涉及车辆，并且更具体地，该主题的实施例涉及用于自主车辆的轨迹控制。
背景技术
自主车辆是能够感测其环境并且以很少或不用用户输入导航的车辆。在电动助力转向故障期间，自主车辆将需要使用辅助转向机构来控制。由于问题的瞬时性，自主车辆可能需要以更高横向加速度和/或通过快速改变纵向速度来控制。另外，前转向装置可由于驾驶员指派转向控制、计算流体动力学(CFD)未保持前转向装置、高道路载荷等而移动。具有调整这种动态可变性的能力的稳健性控制器可能需要适应此类环境。
因此，希望提供用于改进对自主车辆的转向的控制的技术。另外，希望提供引入此类技术的方法、系统以及车辆。另外，其它理想特征和特性从以下结合附图和前面的技术领域及背景技术进行的详细描述和所附权利要求中将变得显而易见。
发明内容
本发明的某些实施例提供了一种用于执行车辆的自主操作的方法。该方法由至少一个处理器识别该车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；由该至少一个处理器获得用于该车辆的该自主操作的输入轨迹数据；由该至少一个处理器基于该输入轨迹数据计算前馈后转向角；由该至少一个处理器计算该前馈后转向角的反馈信号；由该至少一个处理器使用该前馈后转向角和该反馈信号计算最终转向角命令；以及使用该最终转向角命令操作该车辆的转向机构以根据该最终转向角命令自主地操纵该车辆。
某些实施例提供了一种用于执行车辆的自主操作的系统。该系统包括系统存储器元件；用于该车辆的转向机构，该转向机构配置成根据最终转向角命令自主地操纵该车辆；以及至少一个处理器，其通信地联接至该系统存储器元件和该转向机构，该至少一个处理器配置成：识别该车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；获得用于该车辆的该自主操作的输入轨迹数据；基于该输入轨迹数据计算前馈后转向角；计算该前馈后转向角的反馈信号；使用该前馈后转向角和该反馈信号计算该最终转向角命令；以及使用该最终转向角命令起始该转向机构的操作。
某些实施例提供了一种配置成用于自主操作的车辆上的轨迹控制系统。该轨迹控制系统包括路径规划控制器，其配置成：接收输入轨迹数据；并且基于该输入轨迹数据计算该车辆的期望路径，该期望路径包括曲率数据、前进方向数据以及横向偏移数据；准前馈路径跟踪控制器，其通信地联接至该路径规划控制器，该准前馈路径跟踪控制器配置成：接收包括该曲率数据和前转向角数据的输入值；并且基于该输入值计算前馈后转向角命令；模型预测控制(MPC)反馈控制器，其通信地联接至该路径规划控制器和该准前馈路径跟踪控制器，该MPC反馈控制器配置成：接收至少该前馈后转向角命令、前转向角、该期望路径数据以及车辆传感器数据；并且使用至少该前馈后转向角命令、该前转向角、该期望路径数据以及车辆传感器数据来计算最终转向角命令；以及用于该车辆的转向机构，该转向机构通信地联接至该PMC反馈控制器、该转向机构配置成：从该MPC反馈控制器接收该最终转向角命令；并且根据该最终转向角命令操纵该车辆。
本发明内容的提供是为了以简化形式引入下文在详细描述中进一步描述的概念的选择。本发明内容不旨在标示所述主题的关键特征或本质特征，也不旨在用作对确定所述主题的范围的辅助。
附图说明
通过参考结合以下图式考虑时取得的详细描述和权利要求书可推导对本主题的更完整理解，其中全部图中的相同附图标号是指类似元件。
图1是根据所公开实施例的自主车辆的功能框图，该自主车辆包括用于控制自主车辆的转向的控制系统；
图2是说明用于执行车辆的自主操作的处理程序的实施例的流程图；以及
图3是用于图2的处理程序的概念框架的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
以下详细描述仅仅具有说明性本质并且不旨在限制主题的实施例或这些实施例的应用和用途。如本文所使用，单词“示例性”意味着“用作实例、范例或说明”。本文描述为示例性的实施方案并不一定被解释为相比其它实施方案更优选或更有利。另外，不存在被任何前述的技术领域、上下文、摘要或以下详细描述中提出的任何表述的或暗示的理论约束的意图。
本文提出的主题涉及用于在电动助力转向(EPS)故障的情况下自主地控制车辆的设备和方法。更具体地，该主题涉及计算适当的转向命令以及使用所计算的转向命令来自主地控制车辆。
对本发明的各个实施例使用某些术语。自主车辆是能够感测其环境并且以很少或不用用户输入导航的车辆。自主车辆使用诸如雷达、激光雷达、图像传感器等感测装置来感测其环境。自主车辆系统进一步使用来自诸如全球定位系统(GPS)的系统的信息来进行导航。转向机构是用于根据预定轨迹自主地操纵车辆的任何装置、硬件或其它仪器。转向机构可以使用后转向机构、前转向机构、差速制动器机构或可操作以自主地操纵车辆的任何其它部件或系统来实施。
现在转向图式，图1是根据所公开实施例的自主车辆100的功能框图，该自主车辆包括用于控制自主车辆100的转向的控制系统102。自动车辆100可以是许多不同类型的汽车(轿车、货车、卡车、摩托车、运动型多用途车、货车等)、航空车辆(诸如飞机、直升机等)、水上运输工具(船只、船、摩托艇等)、火车、全地形车(雪地车、四轮车等)、军用车(悍马、坦克、卡车等)、救护车(消防车、云梯消防车、警车、紧急医疗卡车和救护车等)、航天器、气垫船等中的任一种。
控制系统102可以使用任何车载计算系统或平台来实施。控制系统102通常包括但不限于：至少一个处理器104；系统存储器元件106；导航系统108；一个或多个相机110；多个车载传感器112；车辆轨迹计算模块114；以及转向机构116。控制系统102的这些元件和特征可以彼此操作地相关联、彼此联接，或以其它方式配置成根据需要彼此配合以支持期望的功能-具体是车辆100的自主操作，如本文所述。为了便于说明和清楚，图1中未描绘用于这些元件和特征的各种物理、电和逻辑联接和互连。另外，应当明白的是，控制系统102的实施例将包括配合以支持期望功能的其它元件、模块和特征。为了简单起见，图1仅描绘了与下文更详细描述的自主车辆100操作技术有关的某些元件。
至少一个处理器104可以用一个或多个通用处理器、内容寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或设计成执行这里描述的功能的任何组合。具体地，至少一个处理器104可以被实现为一个或多个微处理器、控制器、微控制器或状态机。另外，至少一个处理器104可以被实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、结合数字信号处理器核心的一个或多个微处理器或任何其它这样的配置。
至少一个处理器104与系统存储器元件106通信。系统存储器元件106可以使用适合于该实施例的任何数量的装置、部件或模块来实现。另外，根据特定实施例，控制系统102可包括集成在其中的系统存储器元件106和/或可操作地联接至其的系统存储器元件106。实际上，系统存储器元件106可被实现为RAM存储器、闪速存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域已知的任何其它形式的存储介质。在某些实施例中，系统存储器元件106包括硬盘，其也可以用于支持控制系统102的功能。系统存储器元件106可联接至该至少一个处理器104，使得该至少一个处理器104可从系统存储器元件106读取信息和向其写入信息。在替代方案中，系统存储器元件106可以与该至少一个处理器104成一体。作为示例，该至少一个处理器104和系统存储器元件106可以驻留在适当设计的专用集成电路(ASIC)中。
导航系统108被部署在主车辆100上。实际上，导航系统108可以被实施为车载娱乐系统、车载显示系统、车载车辆仪表盘等的部分。在一个实际实施例中，导航系统108被实现为、包括或配合实时或基本上实时地导出车辆的当前地理位置的车载全球定位系统(GPS)。导航系统108配置成向车辆100的控制系统102提供位置数据。当车辆100被驱动时，导航系统108用于定期地检测和/或测量车辆100的当前位置。导航系统108可以经由数据传输将此位置数据提供给车辆100的控制系统102。车辆100的当前位置可以是三角测量的位置、纬度/经度位置、x和y坐标，或指示车辆100的地理位置的任何其它符号。
在某些实施例中，导航系统108被实施为包括存储道路曲率和曲率变化率数据的地图模块的GPS。在这种情况下，当GPS位置被供应给地图模块时，导航系统108提供自主车辆100前面的道路的曲率数据。
一个或多个相机110适当地配置成捕获车辆100外部的图像，且此图像数据由控制系统102使用来确定车辆的预测路径和车辆100的理论路径(即，期望轨迹)并且将车辆100的定位维持在上面有车辆正行驶的道路上的车道标记内部。一个或多个相机110中的每一个可以具有捕获静止帧和/或视频图像的能力。
一个或多个相机110将左右车道标记识别并且报告为两个多项式。一个或多个相机110还识别并且报告一个或多个相机110的视野内的物体(例如，其它汽车)。一旦通过相机获得图像，那么可以存储或传输图像。
多个车载传感器112可以包括速度传感器、偏航率传感器、雷达传感器、惯性测量传感器、前轮角传感器、后轮角传感器以及车辆100上的任何其它传感器，其可以用于提供与车辆100的自主控制相关联的数据。在某些实施例中，远程雷达传感器(LRR)和短程雷达传感器(SRR)主要用于检测自主车辆100的传感器检测中邻近度内的物体。
车辆轨迹计算模块114适当地配置成计算适用于操纵车辆100朝向并且通过由车辆100使用的理论路径(即，期望轨迹)的“最终”转向命令。车辆轨迹计算模块114使用所计算的参数、车辆传感器数据、横向偏移误差数据以及转向角数据来计算将车辆100返回至期望轨迹所需的最终转向命令。最终转向命令可以适用于后转向机构、前转向机构、制动差速器机构或用于经由控制系统102自主操作车辆100的任何其它类型的转向机构116。
在控制系统102的示例性实施例中，车辆轨迹计算模块114使用(i)来自一个或多个相机110的车道标记数据；(ii)从导航系统108(例如，GPS和地图模块)获得的曲率数据；(iii)从多个相机110和车载传感器112(例如，LRR和SRR)获得作为传感器融合算法的部分的对象数据，以预测当前车道的虚拟或理论中心线的轨迹坐标。在当前车辆坐标中，将预测的轨迹坐标作为多项式y＝f(x)提供给下游控制器。
实际上，车辆轨迹计算模块114可以用至少一个处理器104来实施(或配合至少一个处理器104)以执行本文更详细描述的至少某些功能和操作。关于这一点，车辆轨迹计算模块114可以被实现为适当写入的处理逻辑、应用程序代码等。
转向机构116配置成根据由控制系统102提供的最终转向命令自主地操纵车辆。转向机构116可以使用前转向机构、后转向机构、差速制动器机构或车辆100上的任何其它仪器来实施，该任何其它仪器作为车辆100的自主功能的部分可操作以将车辆100转向或操纵车辆100。
图2是说明用于执行车辆的自主操作的处理程序200的实施例的流程图。结合处理程序200执行的各项任务可以通过软件、硬件、固件或其任何组合来执行。出于说明性目的，处理程序200的以下描述可以指代上文结合图1提及的元件。实际上，处理程序200的部分可以由所述系统的不同元件执行。应当明白的是，处理程序200可以包括任何数量的附加或替代任务，图2中所示的任务不需要以所说明的顺序执行，且处理程序200可被引入至具有本文未详细描述的附加功能的更全面的处理程序或处理处理程序。另外，只要所期望的整体功能性保持完整，就可从处理程序200的实施例中省略图2中所示的一项或多项任务。
为了便于描述和清楚起见，假定处理程序200开始于识别车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况(步骤202)。通常，车辆沿着某个路径或轨迹移动，当发生误差状况时，将车辆从限定路径转移至该路径或轨迹并且潜在地导致车辆处于不受控制的位置。这在限定路径与实际车辆位置之间产生偏移。在某些实施例中，前转向机构和/或后转向机构失灵，以特定角度锁定或遇到另一种误差状况，使得前或后转向机构对于车辆的自动操作是不起作用的。响应于误差状况并且为了适应潜在的更高横向加速度和由误差状况产生的潜在的快速变化的纵向速度，触发处理程序200的步骤204至212。
接着，处理程序200获得用于车辆的自主操作的输入轨迹数据(步骤204)。基于由车载相机系统捕获的道路上的车道标记的图像，先前已经预先计算了输入轨迹数据。输入轨迹数据包括车道标记之间用于车辆行驶的第一路径。
接着，处理程序200基于输入轨迹数据计算前馈后转向角(步骤206)。在这里，处理程序200基于输入轨迹数据计算车辆的期望路径(即，理论轨迹)，其包括曲率数据、前进方向数据以及横向偏移数据。处理程序200还获得车辆的纵向加速度和车辆的前转向角，并且使用曲率数据、纵向加速度以及前转向角来计算前馈后转向角。
接着，处理程序200计算后转向角的反馈信号(步骤208)。处理程序200获得车辆传感器数据，其包括至少车辆的横向速度以及车辆的偏航率。处理程序200还计算附加的所计算参数，其包括至少前馈后转向角、前进方向数据、横向偏移数据、前转向角、实时成本函数以及实时状态空间矩阵。处理程序200还计算积分状态以累加横向偏移误差。此时，在处理程序200中，锁定前转向装置。接着，处理程序200使用车辆传感器数据、所计算的参数以及横向偏移误差来计算反馈信号。
在计算反馈信号(步骤208)期间，处理程序200将前馈后转向指令角和前转向实际角视为控制架构的干扰，并且响应于该干扰而使用线性二次调节器调节器(LQR)策略和/或模型预测控制(MPC)策略来计算前馈后转向角的反馈信号。
处理程序200接着使用前馈后转向命令角和反馈信号来计算最终转向命令(步骤210)。在这里，处理程序200组合前馈后转向角和反馈信号以产生最终转向角命令。
在一个实例中，处理程序200配置成除了后转向装置之外还指令差速制动器。处理程序200首先计算制动命令，并且处理程序200接着使用当前横向偏移值且接着减去从差速制动器接收的作用力来计算后转向命令。在完成这些步骤之后，处理程序200将后转向命令发送至后转向装置并且将制动命令发送至差速制动器。在当前的处理程序200中，前馈以类似于差速制动器的方式表现，注意前馈不是不同的致动器，而是被施加至同一个后转向致动器。在这里，处理程序200将前馈命令加至整体后转向命令。在计算最终转向角命令之后，处理程序200使用最终转向角命令操作车辆的转向机构以根据最终转向角命令自主地操纵车辆(步骤212)。
图3是用于图2的处理程序200的概念框架的示例性实施例的流程图300。应当明白的是，图3描绘了图2的处理程序200的简化实施例，且流程图300的某些实施方案可以包括附加元件或部件。流程图300包括用于将车辆自主转向的控制系统的各种部件，其包括但不限于：路径融合控制器302、路径规划控制器304、准前馈路径跟踪控制器312、模型预测控制(MPC)反馈路径跟踪控制器318以及横向偏移误差控制器328。这些控制器中的每一个可以使用一个或多个车载计算系统和/或电子控制单元(ECU)在车辆上实施。
路径融合控制器302可操作以确定车辆的预测路径或轨迹或从外部源获得预测的轨迹数据。路径融合控制器302将预测的轨迹数据提供给路径规划控制器304，且路径规划控制器304接着执行计算以生成期望路径(即，理论轨迹)。期望路径包括基于车辆的当前坐标的多个(x，y)坐标以及获得的预测路径数据。路径规划控制器304的输出包括期望曲率306、期望前进方向308以及期望横向偏移310。期望前进方向308包括期望路径的角度，且期望曲率306是期望前进方向308的导数。
准前馈路径跟踪控制器312接收包括期望曲率306和前转向角314的输入信号。如前所述，由路径规划控制器304计算期望曲率306。前转向角314可以直接从车辆上的前转向角传感器获得。准前馈路径跟踪控制器312使用期望曲率306和前转向角314生成包括前馈后转向角命令316的输出信号。
准前馈路径跟踪控制器312使用以下等式执行前馈计算以确定后轮转向角(即，前馈后方转向命令316)：δR＝-(L*ρ+K*V2*ρ)+δF，其中ρ是期望路径曲率306，其中
Figure BDA0001353848350000111
其中δR是后轮转向角，其中L是车辆的长度，其中V是车辆的速度，其中δF是前轮转向角；
其中K＝Kus+Kus，SAT+Kus，LAT+Kus，LFCS，其中K是转向不足系数，Kus，SAT是自对准转矩的转向不足系数，其中Kus，LAT是横向力传递的转向不足系数，且其中Kus，LFCS是横向力柔性转向的转向不足系数；
其中
Figure BDA0001353848350000112
其中
Figure BDA0001353848350000121
其中p＝轮胎拖距；
其中
Figure BDA0001353848350000122
其中
Figure BDA0001353848350000123
在这里，转向不足系数被表示为期望曲率306的函数，而不是实际曲率的函数。这适用于自主控制命令，消除了否则将使用由车辆动力学提供的转向不足系数的产生的正反馈回路。
MPC反馈路径跟踪控制器318接收输入信号，其包括前馈后转向命令316、期望前进方向308、期望横向偏移310、前转向角314、实时成本函数320、实时状态空间矩阵322、车辆传感器数据以及横向偏移误差数据330，该车辆传感器数据包括横向速度324和偏航率326。
使用2-DOF线性化自行车模型+2DOF道路偏移和前进方向、使用以下等式来计算实时成本函数320和实时状态空间矩阵322：
x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+Fd(k)
z(k)＝Cx(k)
其中
Figure BDA0001353848350000124
u＝δ，
Figure BDA0001353848350000125
Figure BDA0001353848350000126
Figure BDA0001353848350000131
Figure BDA0001353848350000132
其中vx是纵向速度(单位为米/秒)；其中vy是横向速度(单位为米/秒)；其中r是偏航率(单位为弧度/秒)；其中δ(t)是前负重轮的实际转向角(单位为弧度)；其中
Figure BDA0001353848350000135
是相对于道路的偏航角(单位为弧度)；其中yr(t)是车辆重心相距车道的横向偏移(单位为米)；其中a是车辆重心相距前轮轴的距离(单位为米)；且其中b是车辆重心相距后轮轴的距离(单位为米)。这些计算以及在本发明中提出的其它计算可以在Lee等人提交的名称为“LaneTracking System with Active Rear Steer”的美国专利号8,903,607 B2中进一步详细描述，该专利通过引用引入本文。
使用以下等式来将LQR成本降至最低：
Figure BDA0001353848350000133
其中
Figure BDA0001353848350000134
QN≥0，Q≥0，R＞0，且u是转向角命令δ；
u(k)＝-(BTS(k+1)B+R)-1BT(v(k+1)-S(k+1)Ax(k))＝-K(k)x(k)+L(k)v(k+1)-L(k)S(k+1)Fd(k)其中控制增益矩阵K(k)和L(k)的定义为，
L(k)＝(BTS(k+1)B+R)-1BT
K(k)＝(BTS(k+1)B+R)-1BTS(k+1)A，
辅助序列v(k)：
u(k)＝(A-BK(k))Tv(k+1)+CTQzdes(k)，
-(A-BK(k))TS(k+1)Fd(k)，
v(N)＝CTQNzdes(N)，
且Riccati等式：
S(k)＝AT[s(k+1)-S(k+1)B(BTS(k+1)B+R)-1BTS(k+1)]A+CTQ(k)C，
＝ATS(k+1)(A-BK(k))+CTQ(k)C，
S(N)＝CTQ(N)C，
为了将学习能力加至MPC反馈路径跟踪控制器318，用积分状态扩增原始的四DOF状态空间矩阵：
Figure BDA0001353848350000151
Figure BDA0001353848350000152
AI＝[1 0 0 0]，或换言之，误差仅被积分在横向偏移上，因为
Figure BDA0001353848350000153
另外，因为MPC反馈路径跟踪控制器318构造成优化未来积分误差，所以将过去的积分误差加至积分状态的初始条件。
另外，
Figure BDA0001353848350000154
其中Δc0＝c0(0)-c0(-T)，且
其中T是采样时间。
K1、K2、K3值是校准阈值。
如上所述，c0是当前时间值与最后采样时间值之间的差。c0值是车辆相距中心线的横向偏移。积分是从负无穷大至t＝0(即，当前值)。当c0的绝对值为小数时将积分重设为零，指示车辆靠近中心线。另外，仅当c0的绝对值大于阈值K3时，才能累加积分。
横向偏移误差控制器328给MPC反馈路径跟踪控制器318提供横向偏移误差数据330。横向偏移误差控制器328接收包括前转向角314的输入信号，并且使用积分状态来累加横向偏移误差数据330，其接着作为输出信号提供至MPC反馈路径跟踪控制器318。
MPC反馈路径跟踪控制器318产生包括反馈后转向角命令的输出信号(即，反馈信号)。前馈后转向角命令316接着与反馈后转向角命令332组合以产生“最终”后转向角命令，或换言之，产生组合的后转向角命令334。虽然流程图300的此示例性实施例生成组合的后转向角命令334用于控制车辆的后转向机构，但是应当明白的是，流程图300可以生成前转向角命令、差速制动器操作命令或适用于将车辆转向的任何其它命令。
技术和工艺在本文可以就功能和/或逻辑块部件并且参考可以由各种计算部件或装置执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述。这样的操作、任务和功能有时候被称为是计算机执行的、计算机化的、软件实施的或计算机实施的。实际上，一个或多个处理器装置可通过操控表示系统存储器中的存储器位置处的数据位的电信号以及其它信号处理来实行所述操作、任务和功能。数据位所维持在的存储器位置是具有对应于数据位的特定电、磁性、光学或有机性质的物理位置。应当明白的是，图中所示的各个块部件可以由配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件(例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下实行多种功能)。
当在软件、固件、处理程序中实施时，本文所述的系统的各个元件本质上是执行各项任务的代码段或指令。处理程序或代码段可被存储在处理器可读介质中或由在载波中实施的计算机数据信号通过传输介质或通信路径传输。“计算机可读介质”、“处理器可读介质”或“机器可读介质”可以包括可存储或传递信息的任何介质。处理器可读介质的实例包括电子电路、半导体存储器装置、ROM、闪速存储器、可擦除ROM(EROM)、软磁盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路等。计算机数据信号可以包括可通过诸如电子网络信道、光纤、空气、电磁路径或RF链路的传输介质传播的任何信号。代码段可以经由诸如因特网、内联网、LAN等计算机网络下载。
以下描述是指“联接”在一起的元件或节点或特征。如本文所使用，除非另有明确说明，否则“联接”意指一个元件、节点或特征直接或间接地结合至另一个元件、节点或特征(或直接或间接地与另一个元件、节点或特征通信)，而不一定是机械的。因此，虽然图1至2中所示的示意图描绘了元件的示例性设置，但是所描绘的主题的实施例中可以存在附加介入元件、装置、特征或部件。
为了简明起见，本文可以不详细描述与信号处理、数字传输、信令、网络控制以及该系统(和该系统的单个操作部件)的其它功能方面有关的常规技术。另外，本文所包括的各个图中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在该主题的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
本说明书中描述的某些功能单元已经被称为“模块”以更具体地强调它们的实施独立性。例如，在本文称为模块的功能性可以完全或部分地实施为包括定制VLSI电路或门阵列、现有半导体(诸如逻辑芯片、晶体管)或其它分立部件的硬件电路。模块还可以在可编程硬件装置(诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置等)中实施。模块还可以在软件中实施以供各种类型的处理器执行。可执行代码的所识别模块可以(例如)包括可以例如被组织为对象、处理程序或函数的计算机指令的一个或多个物理或逻辑模块。然而，所识别模块的可执行代码不需要物理地定位在一起，而是可以包括存储在不同位置中的不同指令，该不同位置在逻辑上结合在一起时包括该模块并且实现用于该模块的所述目的。可执行代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在若干不同的代码段中、不同处理程序当中和若干存储器装置内。类似地，操作数据可以任何合适形式实施并且被组织在任何合适类型的数据结构内。操作数据可以被收集为单个数据集，或可以分布在不同位置(包括不同的存储装置)中，并且可以至少部分仅仅作为系统或网络上的电子信号而存在。
虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是实例并且不旨在以任何方式限制所述主题的范围、适用性或配置。实情是，前文详细描述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离由权利要求书限定的范围的情况下，可对元件的功能和设置做出各种改变，该范围包括在提交本专利申请时的已知等效物和可预测的等效物。

Claims (7)

1.一种用于执行车辆的自主操作的方法，所述方法包括：
由至少一个处理器识别所述车辆上的电动助力转向（EPS）装置的误差状况，所述误差状况使得电动助力转向装置对于车辆的自动操作是不起作用的并且在限定路径与实际车辆位置之间产生偏移；
响应于识别所述误差状况：
由所述至少一个处理器获得用于所述车辆的所述自主操作的输入轨迹数据，所述输入轨迹数据包括在道路上的车道标记之间用于车辆行驶的路径，所述输入轨迹数据基于由车载相机系统捕获的车道标记的图像被预先计算；
由所述至少一个处理器通过如下步骤基于所述输入轨迹数据计算前馈后转向角：
使用输入轨迹数据计算期望路径，所述期望路径包括基于车辆的当前坐标的多个坐标和预测路径，并且期望路径还包括期望路径曲率、期望前进方向以及期望横向偏移；
经由一个或多个车载传感器，获得车辆的纵向加速度和前转向角；和
使用纵向加速度、前转向角和期望路径曲率，计算前馈后转向角；
使用积分状态来累加对于前转向角的横向偏移误差数据，以产生累加的横向偏移误差数据；
使用包括车辆传感器数据、前馈后转向角、累加的横向偏移误差数据、前转向角、期望前进方向和期望横向偏移的输入信号，由所述至少一个处理器计算所述前馈后转向角的反馈信号；
由所述至少一个处理器组合所述前馈后转向角和所述反馈信号以计算最终转向角命令；以及
使用所述最终转向角命令操作所述车辆的转向机构以根据所述最终转向角命令自主地操纵所述车辆。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：由所述处理器获得车辆传感器数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述输入信号还包括实时成本函数以及实时状态空间矩阵。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述车辆传感器数据包括至少所述车辆的横向速度以及所述车辆的偏航率。
5.一种用于执行车辆的自主操作的系统，所述系统包括：
系统存储器元件；
用于所述车辆的转向机构，所述转向机构配置成根据最终转向角命令自主地操纵所述车辆；以及
至少一个处理器，其通信地联接至所述系统存储器元件和所述转向机构，所述至少一个处理器配置成：
识别所述车辆上的电动助力转向（EPS）装置的误差状况，所述误差状况使得电动助力转向装置对于车辆的自动操作是不起作用的并且在限定路径与实际车辆位置之间产生偏移；以及
响应于识别所述误差状况：
获得用于所述车辆的所述自主操作的输入轨迹数据，其中所述输入轨迹数据包括在道路上的车道标记之间用于车辆行驶的路径，所述输入轨迹数据基于由车载相机系统捕获的车道标记的图像被预先计算；
通过如下步骤基于所述输入轨迹数据计算前馈后转向角：
使用输入轨迹数据计算期望路径，所述期望路径包括基于车辆的当前坐标的多个坐标和预测路径，并且期望路径还包括期望路径曲率、期望前进方向以及期望横向偏移；
经由一个或多个车载传感器，获得车辆的纵向加速度和前转向角；和
使用纵向加速度、前转向角和期望路径曲率，计算前馈后转向角；
使用积分状态来累加对于前转向角的横向偏移误差数据，以产生累加的横向偏移误差数据；
使用包括车辆传感器数据、前馈后转向角、累加的横向偏移误差数据、前转向角、期望前进方向和期望横向偏移的输入信号，计算所述前馈后转向角的反馈信号；
组合所述前馈后转向角和所述反馈信号以计算最终转向角命令；以及
使用所述最终转向角命令起始所述转向机构的操作。
6.根据权利要求5所述的系统，其进一步包括：
多个车辆传感器，所述多个车辆传感器配置成获得包括至少所述车辆的横向速度以及所述车辆的偏航率的车辆传感器数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述输入信号还包括实时成本函数和实时状态空间矩阵。
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