CN110673593B - 车辆控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车辆控制方法和装置，属于自动驾驶技术领域。该方法包括：获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与该目标位置点相距预瞄距离的预瞄点；基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，并基于当前速度和期望速度确定速度偏差；基于该方向转角和速度偏差控制车辆行驶。由此可见，无论预瞄距离大小，也无论车辆是否行驶在转弯处，均可以根据该目标位置点在期望路径上确定得到预瞄点，避免了相关技术中由于车辆行驶在转弯处且预瞄距离太远所造成的无法确定交点，进而无法确定方向转角的问题。

Description

车辆控制方法和装置

技术领域

本申请涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种车辆控制方法和装置。

背景技术

自动驾驶车辆是一种新型的智能车辆。通常，自动驾驶车辆上安装有车载终端，通过该车载终端可以对车辆信息和路径信息进行分析，进而可以根据分析结果控制自动驾驶车辆的方向转角和速度，以使得自动驾驶车辆可以按照期望车速和期望路径进行行驶。

相关技术中，车载终端可以获取自动驾驶车辆的期望路径和当前位置坐标，之后，车载终端可以根据自动驾驶车辆的当前位置点以及预设距离，在自动驾驶车辆当前的行驶方向上确定第一位置点。从该第一位置点处作垂直于自动驾驶车辆当前的行驶方向的直线，并确定该直线与期望路径的交点。根据该交点处的期望速度与当前速度的偏差，以及该交点与第一位置点之间的偏差来控制自动驾驶车辆行驶。

然而，当采用上述方法来控制自动驾驶车辆时，若自动驾驶车辆当前正行驶在转弯处且第一位置点距离当前位置点较远，则从第一位置点处作垂直于自动驾驶车辆当前的行驶方向的直线之后，该直线与期望路径可能并不存在交点，如图1中所示。在这种情况下，将无法通过上述方法来控制自动驾驶车辆按照期望速度和期望路径进行行驶。

发明内容

本申请实施例提供了一种车辆控制方法和装置，用于解决相关技术中从第一位置点处作垂直于自动驾驶车辆当前的行驶方向的直线之后，无法找到该直线与期望路径的交点，从而导致的无法控制自动驾驶车辆按照期望速度和期望路径进行行驶的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种车辆控制方法，所述方法包括：

获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取所述自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；

在所述期望路径上确定目标位置点，并在所述期望路径上确定与所述目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，所述目标位置点为所述期望路径上距离所述当前位置点最近的位置点；

基于所述当前位置点、所述姿态角、所述目标位置点和所述预瞄点确定方向转角，基于所述当前速度和所述期望速度确定速度偏差；

基于所述方向转角和所述速度偏差控制所述自动驾驶车辆行驶。

可选地，所述基于所述当前位置点、所述姿态角、所述目标位置点和所述预瞄点确定方向转角，包括：

基于所述姿态角，确定所述自动驾驶车辆的当前行驶方向；

确定当前预瞄偏差角，所述当前预瞄偏差角是指所述当前位置点和所述预瞄点的直线连线方向与所述自动驾驶车辆的当前行驶方向之间的夹角；

确定期望预瞄偏差角，所述期望预瞄偏差角是指所述目标位置点与所述预瞄点的直线连线方向与所述期望路径在所述目标位置点处的切向方向之间的夹角；

将所述期望预瞄偏差角和所述当前预瞄偏差角之间的角度差确定为所述方向转角。

可选地，所述期望路径由多个位置点组成；

所述在所述期望路径上确定目标位置点，包括：

从所述多个位置点中获取与所述自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离最小的位置点，并将获取的位置点确定为所述目标位置点。

可选地，所述在所述期望路径上确定与所述目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，包括：

从所述目标位置点起，在所述期望路径上向所述自动驾驶车辆的前方推进预瞄距离，得到所述预瞄点。

可选地，在所述期望路径的沿线上搭建有多个差分全球定位系统GPS基站，所述多个差分GPS基站中每个差分GPS基站到所述期望路径的最短距离处于预设距离范围之内；

所述获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，包括：

接收所述多个差分GPS基站中任一个差分GPS基站发送的定位信息，并获取所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息；

基于接收到的定位信息对所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息进行校正，并基于校正后的定位信息确定所述自动驾驶车辆的当前位置点；

通过所述自动驾驶车辆上安装的惯性导航设备测量所述自动驾驶车辆的姿态角，并通过所述惯性导航设备和所述自动驾驶车辆上安装的车载轮速编码器，确定所述当前速度。

第二方面，提供了一种车辆控制装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取所述自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；

第一确定模块，用于在所述期望路径上确定目标位置点，并在所述期望路径上确定与所述目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，所述目标位置点为所述期望路径上距离所述当前位置点最近的位置点；

第二确定模块，用于基于所述当前位置点、所述姿态角、所述目标位置点和所述预瞄点确定方向转角，基于所述当前速度和所述期望速度确定速度偏差；

控制模块，用于基于所述方向转角和所述速度偏差控制所述自动驾驶车辆行驶。

可选地，所述第二确定模块具体用于：

基于所述姿态角，确定所述自动驾驶车辆的当前行驶方向；

确定当前预瞄偏差角，所述当前预瞄偏差角是指所述当前位置点和所述预瞄点的直线连线方向与所述自动驾驶车辆的当前行驶方向之间的夹角；

确定期望预瞄偏差角，所述期望预瞄偏差角是指所述目标位置点与所述预瞄点的直线连线方向与所述期望路径在所述目标位置点处的切向方向之间的夹角；

将所述期望预瞄偏差角和所述当前预瞄偏差角之间的角度差确定为所述方向转角。

可选地，所述期望路径由多个位置点组成；

所述第一确定模块具体用于：

从所述多个位置点中获取与所述自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离最小的位置点，并将获取的位置点确定为所述目标位置点。

可选地，所述第一确定模块具体用于：

从所述目标位置点起，在所述期望路径上向所述自动驾驶车辆的前方推进预瞄距离，得到所述预瞄点。

可选地，在所述期望路径的沿线上搭建有多个差分全球定位系统GPS基站，所述多个差分GPS基站中每个差分GPS基站到所述期望路径的最短距离处于预设距离范围之内；

所述获取模块包括：

接收子模块，用于接收所述多个差分GPS基站中任一个差分GPS基站发送的定位信息，并获取所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息；

校正子模块，用于基于接收到的定位信息对所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息进行校正，并基于校正后的定位信息确定所述自动驾驶车辆的当前位置点；

确定子模块，用于通过所述自动驾驶车辆上安装的惯性导航设备测量所述自动驾驶车辆的姿态角，并通过所述惯性导航设备和所述自动驾驶车辆上安装的车载轮速编码器，确定所述当前速度。

第三方面，提供了一种车辆控制装置，所述装置包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器执行所述存储器中的可执行指令来执行上述第一方面所述的任一项方法。

第四方面，提供了一种自动驾驶车辆设备，所述自动驾驶车辆设备包括：

GPS、传感器、车辆控制装置和执行机构；

所述GPS用于向所述车辆控制装置提供用于确定当前位置点的定位信息；

所述传感器用于测量姿态角和当前速度；

所述车辆控制装置用于对所述定位信息、所述姿态角和所述当前速度进行处理，所述车辆控制装置为上述第一方面任一所述的车辆控制装置；

所述执行机构用于接收所述车辆控制装置的处理结果，并根据所述处理结果控制所述自动驾驶车辆设备行驶。

第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的任一项方法。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与该目标位置点相距预瞄距离的预瞄点；基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，并基于当前速度和期望速度确定速度偏差；基于该方向转角和速度偏差控制车辆行驶。由此可见，在本申请实施例中，车载终端可以在期望路径上确定目标位置点，并根据该目标位置点在期望路径上得到预瞄点，这样，无论预瞄距离大小，也无论车辆是否行驶在转弯处，以该目标位置点为起点，都可以在期望路径上确定得到预瞄点，进而根据该预瞄点和目标位置点即可确定方向转角，避免了相关技术中由于车辆行驶在转弯处且预设距离太大所造成的无法确定交点，进而无法确定方向转角和速度偏差，以致无法控制车辆按照期望路径和期望速度行驶的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是相关技术中确定方向转角的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种车辆控制方法的系统结构图；

图3是本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程图；

图5是本申请实施例提供的目标位置点和预瞄点的示意图；

图6是本申请实施例提供的当前预瞄偏差角和期望预瞄偏差角的示意图；

图7是本申请实施例提供的车辆控制装置的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的用于车辆控制的车载终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在对本申请实施例进行详细的解释说明之前，先对本申请实施例涉及的系统架构进行介绍。

图2是本申请实施例提供的车辆控制方法的系统架构图。如图2所示，该系统中包括自动驾驶车辆上安装的车载终端201、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)202、传感器203和自动驾驶车辆的执行机构204。其中，GPS 202、传感器203和执行机构204均与车载终端建立有通信连接。

具体地，车载终端201可以用于对获取到的车辆信息和路径信息进行分析，GPS202可以实时对自动驾驶车辆进行定位，并将该定位信息发送至车载终端201，以便车载终端可以对该定位信息进行处理，从而得到自动驾驶车辆的当前位置点。

传感器203的数量可以有多个。其中，可以包括陀螺仪、加速度计和车载轮速编码器。其中，陀螺仪和加速度计可以集成在惯性导航设备中，在这种情况下，传感器203可以包括惯性导航设备和车载轮速编码器。其中，惯性导航设备可以用于测量自动驾驶车辆的姿态角，车载轮速编码器则可以用于测量自动驾驶车辆的当前速度。在测量得到自动驾驶车辆的姿态角和当前速度之后，可以将该姿态角和当前速度发送至车载终端，以便车载终端根据该姿态角和当前速度进行行为决策。

执行机构204可以接收车载终端201的分析结果，并根据该分析结果控制自动驾驶车辆行驶。

可选地，在一种可能的实现方式中，上述系统可以是指自动驾驶机器人，也即，上述车载终端201、GPS 202、传感器203和执行机构204可以为自动驾驶机器人的组成部分。

接下来对本申请实施例提供的车辆控制方法进行介绍。

图3是本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程图。该方法可以用于图2所示的系统中的车载终端，如图3所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤301：获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度。

其中，期望路径可以是根据自动驾驶车辆的历史行驶轨迹规划的路径。

步骤302：在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与目标位置点相距预瞄距离的预瞄点。

其中，该目标位置点是指期望路径上距离当前位置点最近的位置点。预瞄点是指位于期望路径上与目标位置点之间的曲线距离为预瞄距离的点。

步骤303：基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，基于当前速度和期望速度确定速度偏差。

其中，方向转角可以用于确定自动驾驶车辆的方向盘的转动角度，而速度偏差则可以用于确定自动驾驶车辆的油门或刹车的开合量。

步骤304：基于方向转角和速度偏差控制自动驾驶车辆行驶。

在本申请实施例中，获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与该目标位置点相距预瞄距离的预瞄点；基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，并基于当前速度和期望速度确定速度偏差；基于该方向转角和速度偏差控制车辆行驶。由此可见，在本申请实施例中，车载终端可以在期望路径上确定目标位置点，并根据该目标位置点在期望路径上得到预瞄点，这样，无论预瞄距离大小，也无论车辆是否行驶在转弯处，以该目标位置点为起点，都可以在期望路径上确定得到预瞄点，进而根据该预瞄点和目标位置点即可确定方向转角，避免了相关技术中由于车辆行驶在转弯处且预设距离太大所造成的无法确定交点，进而无法确定方向转角和速度偏差，以致无法控制车辆按照期望路径和期望速度行驶的问题。

图4是本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程图。该方法可以应用于图2所示的系统中的车载终端，如图4所示，该方法包括：

步骤401：获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度。

在本申请实施例中，车载终端可以实时接收GPS发送的定位信息，该定位信息中包括自动驾驶车辆当前所处的经纬度。自动驾驶车辆可以根据该经纬度确定在东北天坐标系下的所处的位置坐标，该位置坐标所指示的位置点即为自动驾驶车辆的当前位置点。

其中，东北天坐标系的坐标原点可以是除该自动驾驶车辆当前所处的经纬度之外的其他某个经纬度所指示的位置点。

可选地，为了更加准确的确定自动驾驶车辆的当前位置点，在本申请实施例中，在自动驾驶车辆的期望路径的沿线上还可以设置有多个差分GPS基站。在自动驾驶车辆行驶的过程中，该车载终端在实时接收GPS发送的定位信息的同时，还可以实时接收多个差分GPS基站中任一个差分GPS基站发送的定位信息。之后，该车载终端可以基于接收到的定位信息对自动驾驶车辆上的GPS的定位进行校正，并基于校正后的定位信息确定自动驾驶车辆的当前位置点。

具体的，差分GPS基站中预先存储有该基站自身当前所处的精确经纬度，与此同时，差分GPS基站可以实时的通过卫星获取自身当前所处的经纬度，该获取的经纬度实际上就是该差分GPS基站所处的经纬度的测量值。差分GPS基站可以计算预先存储的自身当前所处的精确经纬度和获取的经纬度的测量值进行之间的定位偏差，并将该定位偏差发送至车载终端。车载终端在接收到该定位偏差之后，可以通过该定位偏差对该自动驾驶车辆上的GPS的定位信息中包括的经纬度进行校正。校正后的经纬度即为该自动驾驶车辆当前所处的精确的经纬度。之后，车载终端可以将该自动驾驶车辆当前的精确的经纬度转换到以差分GPS基站为原点的东北天坐标系下，从而得到该自动驾驶车辆的当前位置点。

需要说明的是，车载终端在行驶的过程中可以接收多个差分GPS基站中距离该车载终端最近的差分GPS基站发送的定位偏差。或者，由于每个差分GPS基站的信号覆盖范围有限，在这种情况下，自动驾驶车辆可能只有位于某个差分GPS基站的信号覆盖范围之内才能接收到相应差分GPS基站发送的定位偏差。基于此，车载终端可以接收当前所处的信号覆盖范围所对应的差分GPS基站发送的定位偏差。

在获取自动驾驶车辆的当前位置点的同时，车载终端还可以接收自动驾驶车辆上安装的惯性导航设备测量得到的自动驾驶车辆当前的姿态角。其中，该姿态角可以包括自动驾驶车辆在东北天坐标系下的偏航角，其中，该偏航角是指自动驾驶车辆的当前行驶方向与东北天坐标系的x轴或y轴之间的夹角，在东北天坐标系已知的情况下，根据该偏航角，车载终端可以确定自动驾驶车辆的当前行驶方向。

在获取自动驾驶车辆的当前位置点和姿态角的同时，车载终端还可以通过车载轮速编码器测量该自动驾驶车辆的当前速度。可选地，为了得到更加精确的当前速度，在本申请实施例中，车载终端可以同时获取车载轮速编码器采集的数据和惯性导航设备采集的数据，将二者的数据进行融合，以得到自动驾驶车辆的当前速度。其中，车载终端融合车载轮速编码器采集的数据和惯性导航设备采集的数据确定自动驾驶车辆的当前速度的具体实现方式可以参考相关技术，本申请实施例在此不再赘述。

步骤402：获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度。

其中，车载终端可以根据自动驾驶车辆的历史运行轨迹来规划该自动驾驶车辆从当前时刻起的未来路径，该规划的路径即可以作为期望路径。可选地，车载终端也可以接收用户输入的出发地和目的地，并根据该出发地和目的地规划得到一条规划路径，此时，该规划路径也可以作为自动驾驶车辆的期望路径。上述仅是本申请实施例给出的几种获取期望路径的可能的实现方式，当然，车载终端还可以通过其他方式来获取自动驾驶车辆的期望路径，本申请实施例在此不对期望路径的具体获取方式进行限定。

需要说明的是，在本申请实施例中，期望路径可以是由多个位置点组成的，也就是说，车载终端在获取期望路径时，可以获取用于表征期望路径的点集，该点集中包括组成该期望路径的多个位置点。

在获取期望路径的同时，车载终端还可以获取期望速度，该期望速度可以是车载终端根据期望路径所处的路段所允许的最大速度自动确定的，也可以是车载终端接收到的用户输入的速度。

需要说明的是，在本申请实施例中，步骤401和步骤402的执行顺序可以不分先后，本申请实施例仅仅是以先执行步骤401，后执行步骤402为例进行解释说明，并不构成对步骤401和402的执行顺序的限定。

步骤403：在期望路径上确定目标位置点，并从目标位置点起，在期望路径上向自动驾驶车辆的前方推进预瞄距离，得到预瞄点。

在获取到自动驾驶车辆的当前位置点和期望路径之后，车载终端可以根据自动驾驶车辆的当前位置点，在该期望路径上确定目标位置点。其中，该目标位置点实际上就是期望路径上与自动驾驶车辆的当前位置点距离最近的点。

具体的，由前述可知，车载终端在获取期望路径时，获取的可以是用于表征期望路径的点集，该点集中包括有组成期望路径的多个位置点。基于此，车载终端可以计算多个位置点中每个位置点与自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离，从而得到多个距离。之后，车载终端可以从该多个距离中确定最小距离，并将该最小距离对应的位置点确定为目标位置点。

可选地，在一种可能的实现方式中，车载终端在从该多个距离中确定最小距离之后，车载终端可以获取该最小距离对应的第一位置点，并获取与该第一位置点相邻的前一个位置点和后一个位置点。之后，车载终端可以根据第一位置点的坐标、第一位置点的前一个位置点的坐标和第一位置点的后一个位置点的坐标进行插值运算，并计算每个插值点与自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离，若存在小于第一位置点对应的最小距离的插值点，则可以将该插值点确定为目标位置点。

在确定目标位置点之后，车载终端可以以该目标位置点为起点，沿着期望路径向前推进预瞄距离，得到预瞄点，该预瞄距离是预先设置的向前瞄准的距离。

需要说明的是，由于该预瞄点位于期望路径上，因此，若期望路径存在一定的弧度，则该预瞄距离实际上是指的目标位置点与预瞄点之间的弧线距离。

图5是本申请实施例示出的一种预瞄点和目标位置点的示意图。如图5中所示，自动驾驶车辆的当前位置点为A点，期望路径上距离该当前位置点最近的位置点，也即目标位置点为B点，以B点为起点，在期望路径上向前推进预瞄距离L，得到C点，C点即为预瞄点。由此可见，B点和C点之间的弧线距离即为预瞄距离L。

步骤404：基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，基于当前速度和期望速度确定速度偏差。

在确定目标位置点和预瞄点之后，车载终端可以基于姿态角确定自动车辆的当前行驶方向；确定当前预瞄偏差角，当前预瞄偏差角是指当前位置点和预瞄点的直线连线方向与自动驾驶车辆的当前行驶方向之间的夹角；确定期望预瞄偏差角，期望预瞄偏差角是指路径点与预瞄点的直线连线方向与期望路径在路径点处的切向方向之间的夹角；将期望预瞄偏差角和当前预瞄偏差角之间的角度差确定为方向转角。

其中，由前述描述可知，姿态角是指自动驾驶车辆的当前行驶方向与东北天坐标系的x轴或y轴之间的夹角。在东北天坐标系已知的情况下，根据该姿态角可以确定自动驾驶车辆的当前行驶方向。之后，车载终端可以确定当前位置点和预瞄点的直线连线方向和该当前行驶方向之间的夹角，该夹角即为当前预瞄偏差角。与此同时，车载终端还可以确定期望路径在该目标位置点处的切线方向和当前行驶方向之间的夹角，并将该夹角作为期望预瞄偏差角。

图6是本申请实施例示出的当前预瞄偏差角和期望预瞄偏差角的示意图。如图6所示，自动驾驶车辆的当前位置点为A，目标位置点为B，预瞄点为C。根据自动驾驶车辆的姿态角确定的当前行驶方向为AO，AO和AC之间的夹角即为当前预瞄偏差角α。确定期望路径在目标位置点B处的切线方向为BD，则BD和BC之间的夹角即为期望预瞄偏差角β。

在确定当前预瞄偏差角和期望预瞄偏差角之后，车载终端可以将期望预瞄偏差角和当前预瞄偏差角之间的角度差作为方向转角。当然，在一种可能的实现方式中，车载终端可以将期望预瞄偏差角和当前预瞄偏差角作为诸如PID控制器等工业控制器的输入，并将控制器的每一次输出作为一个方向转角，从而通过这多个方向转角控制自动驾驶车辆的当前预瞄偏差角逐渐跟踪到期望预瞄偏差角。

需要说明的是，通常，自动驾驶车辆的当前位置点与期望路径之间的偏差主要表现为两种偏差，一种为自动驾驶车辆的当前位置点与期望路径上的目标位置点之间的距离偏差，另一种为自动驾驶车辆的当前位置点与期望路径上的目标位置点之间的方向偏差。在本申请实施例中，通过确定当前预瞄偏差角和期望预瞄偏差角，将自动驾驶车辆的当前位置点和期望路径上的目标位置点之间的距离偏差和方向偏差统一转化为了两个预瞄偏差角之间的偏差，这样，后续车载终端根据这两个预瞄偏差角即可以确定出方向转角，通过该方向转角可以控制自动驾驶车辆在行驶的过程中向目标位置点靠近，从而使得当前位置点和目标位置点之间的距离误差和方向误差同时趋于0，实现了路径跟踪控制的目的。

方向转角可以用于自动驾驶车辆的横向控制，而在自动驾驶车辆的行驶过程中，还需要对自动驾驶车辆进行纵向控制，其中，所谓纵向控制实际上是指对自动驾驶车辆的速度进行控制。因此，在确定方向转角的同时，车载终端还可以根据之前获取的期望速度和当前速度来确定速度偏差。

同理，在本申请实施例中，车载终端可以直接将期望速度和当前速度之间的速度差作为速度偏差。当然，车载终端也可以将期望速度和当前速度作为控制器的输入，并将控制器的每一次输出作为一个速度偏差，通过多个速度偏差逐渐使得当前速度跟踪到期望速度。

步骤405：基于方向转角和速度偏差控制自动驾驶车辆行驶。

其中，车载终端可以将确定的方向转角作为方向盘的转动角度，并根据速度偏差确定油门控制量或制动控制量。之后，车载终端可以将方向盘的转动角度以及油门控制量或制动控制量通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线传输至执行机构，由执行机构基于该方向盘的转动角度转动方向盘，基于油门控制量调节油门开度或基于制动控制量调节刹车开度，从而达到控制自动驾驶车辆行驶的目的。

在本申请实施例中，车载终端可以获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与该目标位置点相距预瞄距离的预瞄点；基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，并基于当前速度和期望速度确定速度偏差；基于该方向转角和速度偏差控制车辆行驶。由此可见，在本申请实施例中，车载终端可以在期望路径上确定目标位置点，并根据该目标位置点在期望路径上得到预瞄点，这样，无论预瞄距离大小，也无论车辆是否行驶在转弯处，以该目标位置点为起点，都可以在期望路径上确定得到预瞄点，进而根据该预瞄点和目标位置点即可确定方向转角，避免了相关技术中由于车辆行驶在转弯处且预设距离太大所造成的无法确定交点，进而无法确定方向转角和速度偏差，以致无法控制车辆按照期望路径和期望速度行驶的问题。

另外，通过本申请实施例中提供的控制车辆的方法来进行路径跟踪，不需要根据不同的车辆建立不同的数学模型，也即，本申请实施例提供的车辆控制方法适用于各种类型的车辆，便于在不同车辆上进行移植，工程实现简单，节省了针对不同类型的车辆进行数学建模的过程，大大提高了效率。除此之外，在某些相关技术中，在控制车辆进行路径跟踪时，需要依赖高精度地图提供路径的每个位置点的曲率半径，而本申请实施例提供的车辆控制方法则避免了对高精度地图的依赖，拓宽了对电子地图的选择面。

参见图7，本申请实施例提供了一种车辆控制装置700，该装置可以集成于图2所示系统中的车载终端中，该装置700包括：

获取模块701，用于获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；

第一确定模块702，用于在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，目标位置点为期望路径上距离当前位置点最近的位置点；

第二确定模块703，用于基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，基于当前速度和期望速度确定速度偏差；

控制模块704，用于基于方向转角和速度偏差控制自动驾驶车辆行驶。

可选地，第二确定模块703具体用于：

基于姿态角，确定自动驾驶车辆的当前行驶方向；

确定当前预瞄偏差角，当前预瞄偏差角是指当前位置点和预瞄点的直线连线方向与自动驾驶车辆的当前行驶方向之间的夹角；

确定期望预瞄偏差角，期望预瞄偏差角是指目标位置点与预瞄点的直线连线方向与期望路径在目标位置点处的切向方向之间的夹角；

将期望预瞄偏差角和当前预瞄偏差角之间的角度差确定为方向转角。

可选地，期望路径由多个位置点组成；

第一确定模块702具体用于：

从多个位置点中获取与自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离最小的位置点，并将获取的位置点确定为目标位置点。

可选地，第一确定模块702具体用于：

从目标位置点起，在期望路径上向自动驾驶车辆的前方推进预瞄距离，得到预瞄点。

可选地，在期望路径的沿线上搭建有多个差分全球定位系统GPS基站，多个差分GPS基站中每个差分GPS基站到期望路径的最短距离处于预设距离范围之内；

获取模块701包括：

接收子模块，用于接收多个差分GPS基站中任一个差分GPS基站发送的定位信息，并获取自动驾驶车辆上的GPS的定位信息；

校正子模块，用于基于接收到的定位信息对自动驾驶车辆上的GPS的定位信息进行校正，并基于校正后的定位信息确定自动驾驶车辆的当前位置点；

确定子模块，用于通过自动驾驶车辆上安装的惯性导航设备测量自动驾驶车辆的姿态角，并通过惯性导航设备和自动驾驶车辆上安装的车载轮速编码器，确定当前速度。

综上所述，本申请实施例获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；在期望路径上确定目标位置点，并在期望路径上确定与该目标位置点相距预瞄距离的预瞄点；基于当前位置点、姿态角、目标位置点和预瞄点确定方向转角，并基于当前速度和期望速度确定速度偏差；基于该方向转角和速度偏差控制车辆行驶。由此可见，在本申请实施例中，车载终端可以在期望路径上确定目标位置点，并根据该目标位置点在期望路径上得到预瞄点，这样，无论预瞄距离大小，也无论车辆是否行驶在转弯处，以该目标位置点为起点，都可以在期望路径上确定得到预瞄点，进而根据该预瞄点和目标位置点即可确定方向转角，避免了相关技术中由于车辆行驶在转弯处且预瞄距离太远所造成的无法确定交点，进而无法确定方向转角的问题。

需要说明的是：上述实施例提供的车辆控制装置在控制车辆时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的车辆控制的装置与车辆控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

图8示出了本申请一个示例性实施例提供的用于车辆控制的车载终端800的结构框图。该车载终端800可以是集成在自动驾驶车辆上的计算机设备。

通常，车载终端800包括有：处理器801和存储器802。

处理器801可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器801可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器801也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器801可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器801还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器802可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器802还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器802中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器801所执行以实现本申请中方法实施例提供的车辆控制方法。

在一些实施例中，车载终端800还可选包括有：外围设备接口803和至少一个外围设备。处理器801、存储器802和外围设备接口803之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口803相连。具体地，外围设备包括：射频电路804、触摸显示屏805、摄像头806、音频电路807、定位组件808和电源809中的至少一种。

外围设备接口803可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器801和存储器802。在一些实施例中，处理器801、存储器802和外围设备接口803被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器801、存储器802和外围设备接口803中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

射频电路804用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路804通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路804将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路804包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路804可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路804还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。

显示屏805用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏805是触摸显示屏时，显示屏805还具有采集在显示屏805的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器801进行处理。此时，显示屏805还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏805可以为一个，设置在车载终端800的前面板；在另一些实施例中，显示屏805可以为至少两个，分别设置在车载终端800的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏805可以是柔性显示屏，设置在车载终端800的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏805还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏805可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。

摄像头组件806用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件806包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头设置在终端的前面板，后置摄像头设置在终端的背面。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件806还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。

音频电路807可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器801进行处理，或者输入至射频电路804以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在车载终端800的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器801或射频电路804的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路807还可以包括耳机插孔。

定位组件808用于定位车载终端800的当前地理位置，以实现导航或LBS(LocationBased Service，基于位置的服务)。定位组件808可以是基于美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)、中国的北斗系统或俄罗斯的伽利略系统的定位组件。

电源809用于为车载终端800中的各个组件进行供电。电源809可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源809包括可充电电池时，该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池，无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构并不构成对车载终端800的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

上述存储器还包括一个或者一个以上的程序，一个或者一个以上程序存储于存储器中，被配置由CPU执行。所述一个或者一个以上程序包含用于进行本申请实施例提供的车辆控制方法的指令。

本申请实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由车载终端的处理器执行时，使得车载终端能够执行上述图3或4所示实施例提供的车辆控制方法。

本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述图3或4所示实施例提供的车辆控制方法。

本申请实施例还提供了一种自动驾驶设备，包括：

GPS、传感器和上述车载终端；

所述GPS用于向所述车辆控制装置提供用于确定当前位置点的定位信息；

所述传感器用于测量姿态角和当前速度；

所述车载终端用于对所述定位信息、所述姿态角和所述当前速度进行处理。

上述自动驾驶设备，可以但不限于是自动驾驶车辆、自动驾驶机器人等。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车辆控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取所述自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；

在所述期望路径上确定目标位置点，并在所述期望路径上确定与所述目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，所述目标位置点为所述期望路径上距离所述当前位置点最近的位置点；

基于所述姿态角，确定所述自动驾驶车辆的当前行驶方向；确定当前预瞄偏差角，所述当前预瞄偏差角是指所述当前位置点和所述预瞄点的直线连线方向与所述自动驾驶车辆的当前行驶方向之间的夹角；确定期望预瞄偏差角，所述期望预瞄偏差角是指所述目标位置点和所述预瞄点的直线连线方向与所述期望路径在所述目标位置点处的切向方向之间的夹角；将所述期望预瞄偏差角和所述当前预瞄偏差角之间的角度差确定为方向转角；

基于所述当前速度和所述期望速度确定速度偏差；

基于所述方向转角和所述速度偏差控制所述自动驾驶车辆行驶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望路径由多个位置点组成；

所述在所述期望路径上确定目标位置点，包括：

从所述多个位置点中获取与所述自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离最小的位置点，并将获取的位置点确定为所述目标位置点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述期望路径上确定与所述目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，包括：

从所述目标位置点起，在所述期望路径上向所述自动驾驶车辆的前方推进预瞄距离，得到所述预瞄点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述期望路径的沿线上搭建有多个差分全球定位系统GPS基站，所述多个差分GPS基站中每个差分GPS基站到所述期望路径的最短距离处于预设距离范围之内；

所述获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，包括：

接收所述多个差分GPS基站中任一个差分GPS基站发送的定位信息，并获取所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息；

基于接收到的定位信息对所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息进行校正，并基于校正后的定位信息确定所述自动驾驶车辆的当前位置点；

通过所述自动驾驶车辆上安装的惯性导航设备测量所述自动驾驶车辆的姿态角，并通过所述惯性导航设备和所述自动驾驶车辆上安装的车载轮速编码器，确定所述当前速度。

5.一种车辆控制装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取自动驾驶车辆的当前位置点、姿态角和当前速度，以及获取所述自动驾驶车辆的期望路径和期望速度；

第一确定模块，用于在所述期望路径上确定目标位置点，并在所述期望路径上确定与所述目标位置点相距预瞄距离的预瞄点，所述目标位置点为所述期望路径上距离所述当前位置点最近的位置点；

第二确定模块，用于基于所述当前位置点、所述姿态角、所述目标位置点和所述预瞄点确定方向转角，基于所述当前速度和所述期望速度确定速度偏差；

控制模块，用于基于所述方向转角和所述速度偏差控制所述自动驾驶车辆行驶；

所述第二确定模块具体用于：

基于所述姿态角，确定所述自动驾驶车辆的当前行驶方向；

确定当前预瞄偏差角，所述当前预瞄偏差角是指所述当前位置点和所述预瞄点的直线连线方向与所述自动驾驶车辆的当前行驶方向之间的夹角；

确定期望预瞄偏差角，所述期望预瞄偏差角是指所述目标位置点与所述预瞄点的直线连线方向与所述期望路径在所述目标位置点处的切向方向之间的夹角；

将所述期望预瞄偏差角和所述当前预瞄偏差角之间的角度差确定为所述方向转角。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述期望路径由多个位置点组成；

所述第一确定模块具体用于：

从所述多个位置点中获取与所述自动驾驶车辆的当前位置点之间的距离最小的位置点，并将获取的位置点确定为所述目标位置点。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

从所述目标位置点起，在所述期望路径上向所述自动驾驶车辆的前方推进预瞄距离，得到所述预瞄点。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述期望路径的沿线上搭建有多个差分全球定位系统GPS基站，所述多个差分GPS基站中每个差分GPS基站到所述期望路径的最短距离处于预设距离范围之内；

所述获取模块包括：

接收子模块，用于接收所述多个差分GPS基站中任一个差分GPS基站发送的定位信息，并获取所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息；

校正子模块，用于基于接收到的定位信息对所述自动驾驶车辆上的GPS的定位信息进行校正，并基于校正后的定位信息确定所述自动驾驶车辆的当前位置点；

确定子模块，用于通过所述自动驾驶车辆上安装的惯性导航设备测量所述自动驾驶车辆的姿态角，并通过所述惯性导航设备和所述自动驾驶车辆上安装的车载轮速编码器，确定所述当前速度。

9.一种自动驾驶设备，其特征在于，，包括：

GPS、传感器、车辆控制装置和执行机构；

所述GPS用于向所述车辆控制装置提供用于确定当前位置点的定位信息；

所述传感器用于测量姿态角和当前速度；

所述车辆控制装置用于对所述定位信息、所述姿态角和所述当前速度进行处理，所述车辆控制装置为权利要求5-8任一所述的车辆控制装置；

所述执行机构用于接收所述车辆控制装置的处理结果，并根据所述处理结果控制所述自动驾驶车辆设备行驶。

Images