用于自动驾驶的域控制器的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及动力控制技术领域,尤其涉及用于自动驾驶的域控制器的控制方法及装置。
背景技术
自动驾驶过程中,在上层处理器得到车辆周围环境信息并给出规划的目标路径之后,需要根据目标路径以及车辆当前的状态解算出车辆底层执行器所需的目标控制信号。现有的解算方法大多只考虑路径跟踪精度,而对于车辆动力学稳定性、乘员的乘坐舒适性、车辆的燃油经济性等考虑较少,具体的,现有方案主要有以下缺点:
1)现有的自动驾驶控制算法未充分考虑车辆稳定性。当车辆行驶在低附着路面或其他恶劣工况下,容易产生失稳,给车内的乘员带来危险。
2)现有的自动驾驶控制算法对整车舒适性考虑不足,导致乘员的舒适性差,车辆容易产生频繁的制动、加速,使得乘员对自动驾驶汽车的接受度差。
3)现有的自动驾驶车辆控制算法往往只能使得某一方面的性能达到最优或者局部最优,车辆的综合性能得不到保证。
4)现有的多目标优化算法往往计算量大,不适于实时运算。
综上,目前关于自动驾驶过程中乘员的综合体验难以得到保障的问题,尚无有效的解决办法。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的目的在于提供了用于自动驾驶的域控制器的控制方法及装置,通过对自动驾驶过程中车辆状态的综合考量,提升了车内乘员的综合体验。
第一方面,本发明实施例提供了用于自动驾驶的域控制器的控制方法,包括:
接收感知层输出的车辆状态信息和目标路径信息;
判断驾驶端是否介入车辆控制;
判断结果为否时,根据车辆状态信息和目标路径信息进行稳定性检测;
当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式;
当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标;
根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标计算目标控制指令;
将目标控制指令发送至底层执行器。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,判断驾驶端是否介入车辆控制之后,还包括:
判断结果为是时,将驾驶端设置为车辆控制端。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式,包括:
计算通过感知层实时获取的动力学指标与期望的名义指标之间的差值;
根据差值的大小选择对应的稳定性干预模式。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标,包括:
根据预瞄-跟踪模型计算预瞄处的横向偏差,根据横向偏差的数值计算路径跟踪性能指标;
根据横纵向舒适度模型计算加速度与急动度加权值,根据加权值计算成员舒适性指标;
根据油耗评估模型计算燃油消耗量,根据燃油消耗量计算燃油经济性指标;
将路径跟踪性能指标、成员舒适性指标、燃油经济性指标分别与第一权重、第二权重和第三权重相乘得到第一结果、第二结果和第三结果;
将第一结果、第二结果和第三结果进行加权求和,得到综合驾驶性指标。
结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标之后,还包括:
根据预瞄-跟踪模型,计算名义指标;
对名义指标进行削峰处理,根据二自由度车辆模型,推算不同名义指标偏离情况下的车辆轨迹,且,校核车辆轨迹是否处于决策规划系统给出的安全域之内,取超出安全域的控制偏离值作为预设的阈值范围;
以削峰处理之后得到的名义指标为基准,以预设的阈值范围进行相同数值的正负偏离,得到控制可行域信息,并将控制可行域信息按照预设的分辨率进行离散化;
遍历离散化的控制可行域信息,逐点计算综合驾驶性指标。
第二方面,本发明实施例提供了用于自动驾驶的域控制器的控制装置,包括:
接收模块,用于接收感知层输出的车辆状态信息和目标路径信息;
判断模块,用于判断驾驶端是否介入车辆控制;
否定执行模块,用于判断结果为否时,根据车辆状态信息和目标路径信息进行稳定性检测;
失稳处理模块,用于当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式;
稳定处理模块,用于当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标;
计算模块,用于根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标计算目标控制指令;
发送执行模块,用于将目标控制指令发送至底层执行器。
结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,失稳处理模块包括:
差值计算单元,用于计算通过感知层实时获取的动力学指标与期望的名义指标之间的差值;
模式选择单元,用于根据差值的大小选择对应的稳定性干预模式。
结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式,其中,稳定处理模块包括:
跟踪性能指标计算单元,用于根据预瞄-跟踪模型计算预瞄处的横向偏差,根据横向偏差的数值计算路径跟踪性能指标;
舒适性指标计算单元,用于根据横纵向舒适度模型计算加速度与急动度加权值,根据加权值计算成员舒适性指标;
燃油经济性指标计算单元,用于根据油耗评估模型计算燃油消耗量,根据燃油消耗量计算燃油经济性指标;
相乘单元,用于将路径跟踪性能指标、成员舒适性指标、燃油经济性指标分别与第一权重、第二权重和第三权重相乘得到第一结果、第二结果和第三结果;
加权单元,用于将第一结果、第二结果和第三结果进行加权求和,得到综合驾驶性指标。
第三方面,本发明实施例还提供一种终端,包括存储器以及处理器,存储器用于存储支持处理器执行上述方面提供的用于自动驾驶的域控制器的控制方法的程序,处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。
第四方面,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器运行时执行上述任一项的方法的步骤。
本发明实施例提供的用于自动驾驶的域控制器的控制方法及装置,其中,该用于自动驾驶的域控制器的控制方法包括:首先,接收感知层输出的车辆状态信息和目标路径信息,其次,判断驾驶端是否介入车辆控制,以考虑车辆是否优先接受外部控制,接着,判断结果为否时,根据车辆状态信息和目标路径信息进行稳定性检测,之后,当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式,之后,当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标,然后,根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标计算目标控制指令,最后,将目标控制指令发送至底层执行器,通过在自动驾驶过程中,对车辆进行稳定性检测,并根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标来计算目标控制指令的处理过程,实现了对车辆稳定性、舒适性、燃油指标等多个方面的综合考量,从而进一步提升了自动驾驶过程中乘员的综合体验。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地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在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的用于自动驾驶的域控制器的控制方法的流程图;
图2示出了本发明实施例所提供的用于自动驾驶的域控制器的控制装置中失稳处理模块的连接图;
图3示出了本发明实施例所提供的用于自动驾驶的域控制器的控制装置中稳定处理模块的连接图;
图4示出了本发明实施例所提供的用于自动驾驶的域控制器的控制装置的连接图。
图标:1-接收模块;2-判断模块;3-否定执行模块;4-失稳处理模块;5-稳定处理模块;6-计算模块;7-发送执行模块;41-差值计算单元;42-模式选择单元;51-跟踪性能指标计算单元;52-舒适性指标计算单元;53-燃油经济性指标计算单元;54-相乘单元;55-加权单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前,在自动驾驶过程中,在上层处理器得到车辆周围环境信息并给出规划的目标路径之后,需要根据目标路径以及车辆当前的状态解算出车辆底层执行器所需的目标控制信号。现有的解算方法大多只考虑路径跟踪精度,而对于车辆动力学稳定性、乘员的乘坐舒适性、车辆的燃油经济性等考虑较少,从而导致乘员的乘坐体验难以得到保障。
基于此,本发明实施例提供了用于自动驾驶的域控制器的控制方法及装置,下面通过实施例进行描述。
实施例1
参见图1,本实施例提出的用于自动驾驶的域控制器的控制方法具体包括以下步骤:
步骤S101:接收感知层输出的车辆状态信息和目标路径信息,这里需要进行说明的是,域控制器基于的硬件可以为dSPACE MicroAutoBox、NI PXI、单片机等可进行程序烧录、程序实时运算的平台。域控制器基于Simulink等编程语言实现,具备完备的输入输出接口定义,即域控制器通过输入输出接口来接收感知层的状态参数,通常,域控制器通过CAN总线来接收状态参数。另外需要说明的是,域控制器可接收的状态参数还包括来自决策规划层的,具体的参照下表1-1。
表1-1域控制器输入信号
步骤S102:判断驾驶端是否介入车辆控制,为了加强对车辆的控制,在自动驾驶过程中通常在驾驶端会允许车辆控制的介入,以在突发情况出现时,加强人为干预,在本实施例中,首先要判断驾驶端是否介入车辆控制,从而优先确定出车辆的控制模式。
当判断结果为是,即驾驶端介入了车辆控制时进行如下操作步骤:判断结果为是时,将驾驶端设置为车辆控制端,退出主动控制,将控制权移交到车辆控制端,例如,驾驶员操纵的方向盘。
步骤S103:判断结果为否时,根据车辆状态信息和目标路径信息进行稳定性检测,即检测当前车辆的稳定性为失稳状态还是稳定状态。
步骤S104:当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式,需要进行说明的是稳定性干预模式包括制动防抱死控制(ABS)、驱动防滑控制(TCS)、主动横摆力偶矩控制(AYC)等,具体控制模式的选取需要根据情况进行灵活设定。
步骤S105:当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标,综合驾驶性指标包括稳定性、舒适性等多个因素的考量。
步骤S106:根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标计算目标控制指令,将综合驾驶性指标最优时对应的控制指令组作为输出的控制指令(包括目标制动压力、目标扭矩、目标方向盘转角。
步骤S107:将目标控制指令发送至底层执行器,由底层执行器直接去执行上述目标控制指令。
下面对上述步骤进行详细说明,当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式,包括:
(1)计算通过感知层实时获取的动力学指标与期望的名义指标之间的差值,实时获取的动力学指标包括表1-1中的各个指标,名义指标包括名义目标制动压力、目标名义扭矩、名义目标方向盘转角,例如,车辆前进转角的具体计算时,将路径偏差量与名义目标方向盘转角进行差值计算。
(2)根据差值的大小选择对应的稳定性干预模式。在将动力学指标与名义指标之间的差值计算完毕后,根据差值的大小选择对应的稳定性干预模式。具体的,通过对车辆的节气门进行调节、制动压力进行调节、车身稳定横摆力偶矩控制目标确定、滑移率控制、ABS与TCS控制等,实现车辆稳定性的控制。
当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标,包括:
(1)根据预瞄-跟踪模型计算预瞄处的横向偏差,根据横向偏差的数值计算路径跟踪性能指标,选取预先建立的预瞄-跟踪模型来计算预瞄处的横向偏差,并据此计算路径跟踪性能指标。
(2)根据横纵向舒适度模型计算加速度与急动度加权值,具体的,将纵向加速度、纵向急动度(纵向加速度导数)、横向加速度、横向急动度(横向加速度导数)加权,根据加权值计算成员舒适性指标,选取预先建立的横纵向舒适度模型计算加速度与急动度加权值,并据此计算成员舒适性指标。
(3)根据油耗评估模型计算燃油消耗量,根据燃油消耗量计算燃油经济性指标,选取预先建立的油耗评估模型计算燃油消耗量,并据此计算燃油经济性指标。
(4)将路径跟踪性能指标、成员舒适性指标、燃油经济性指标分别与第一权重、第二权重和第三权重相乘得到第一结果、第二结果和第三结果,由于,在自动驾驶过程中,车型的不同、路况的不同等都会影响车辆的稳定性,换言之,在不同的路况中,不同的车型中,路径跟踪性能指标、成员舒适性指标和燃油经济性指标所占用的权重各不相同,因此,将路径跟踪性能指标、成员舒适性指标、燃油经济性指标分别与第一权重、第二权重和第三权重相乘得到第一结果、第二结果和第三结果,这里第一权重、第二权重和第三权重的大小需要根据情况进行灵活设定。
(5)将第一结果、第二结果和第三结果进行加权求和,得到综合驾驶性指标。之后,将上述第一结果、第二结果和第三结果进行加权求和,得到综合驾驶性指标。
当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标之后,还包括:
(1)根据预瞄-跟踪模型,计算名义指标,这里需要进行说明的是,名义指标包括名义目标制动压力、目标名义扭矩、名义目标方向盘转角。
(2)对名义指标进行削峰处理,根据二自由度车辆模型,推算不同名义指标偏离情况下的车辆轨迹,并且,校核车辆轨迹是否处于决策规划系统给出的安全域之内,取超出安全域的控制偏离值作为预设的阈值范围,这里需要进行说明的是,削峰处理通常通过滤波器来实现。
(3)以削峰处理之后得到的名义指标为基准,以预设的阈值范围进行相同数值的正负偏离,需要进行说明的是,正负偏离的范围为正负偏离1倍,得到控制可行域信息,并将控制可行域信息按照预设的分辨率进行离散化。
(4)遍历离散化的控制可行域信息,逐点计算综合驾驶性指标。将综合驾驶性指标最优时对应的控制指令组作为输出的控制指令(具体包括目标制动压力、目标扭矩、目标方向盘转角),参见下表1-2。
表1-2域控制器输出信号
综上所述,本实施例提供的用于自动驾驶的域控制器的控制方法包括:首先,接收感知层输出的车辆状态信息和目标路径信息,其次,判断驾驶端是否介入车辆控制,接着,判断结果为否时,根据车辆状态信息和目标路径信息进行稳定性检测,之后,当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式,之后,当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标,然后,根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标计算目标控制指令,最后,将目标控制指令发送至底层执行器,通过上述操作步骤实现了对车辆稳定性、舒适性、燃油指标等多个方面的综合考量,从而进一步提升了自动驾驶过程中乘员的用户体验,保障了自动驾驶过程的顺利执行。
实施例2
参见图2、图3和图4,本实施例提供了用于自动驾驶的域控制器的控制装置包括:接收模块1,用于接收感知层输出的车辆状态信息和目标路径信息,判断模块2,用于判断驾驶端是否介入车辆控制,否定执行模块3,用于判断结果为否时,根据车辆状态信息和目标路径信息进行稳定性检测,失稳处理模块4,用于当车辆的稳定性为失稳状态时,选择相应的稳定性干预模式,稳定处理模块5,用于当车辆的稳定性为稳定状态时,计算综合驾驶性指标,计算模块6,用于根据稳定性干预模式或综合驾驶性指标计算目标控制指令,发送执行模块7,用于将目标控制指令发送至底层执行器。
其中,失稳处理模块包括:差值计算单元41,用于计算通过感知层实时获取的动力学指标与期望的名义指标之间的差值,模式选择单元42,用于根据差值的大小选择对应的稳定性干预模式。
其中,稳定处理模块包括:跟踪性能指标计算单元51,用于根据预瞄-跟踪模型计算预瞄处的横向偏差,根据横向偏差的数值计算路径跟踪性能指标,舒适性指标计算单元52,用于根据横纵向舒适度模型计算加速度与急动度加权值,根据加权值计算成员舒适性指标,燃油经济性指标计算单元53,用于根据油耗评估模型计算燃油消耗量,根据燃油消耗量计算燃油经济性指标,相乘单元54,用于将路径跟踪性能指标、成员舒适性指标、燃油经济性指标分别与第一权重、第二权重和第三权重相乘得到第一结果、第二结果和第三结果,加权单元55,用于将第一结果、第二结果和第三结果进行加权求和,得到综合驾驶性指标。
本发明实施例提供的用于自动驾驶的域控制器的控制装置,与上述实施例提供的用于自动驾驶的域控制器的控制方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种终端,包括存储器以及处理器,存储器用于存储支持处理器执行上述实施例方法的程序,处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器运行时执行上述任一项的方法的步骤。
需要说明的是,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。本发明实施例所提供的用于自动驾驶的域控制器的控制方法及装置,其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同,为简要描述,装置实施例部分未提及之处,可参考前述方法实施例中相应内容。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外,在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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,也不能理解为指示或暗示相对重要性。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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,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,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。