CN111231955B - 纵向车速的控制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

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CN111231955B CN202010115985.8A CN202010115985A CN111231955B CN 111231955 B CN111231955 B CN 111231955B CN 202010115985 A CN202010115985 A CN 202010115985A CN 111231955 B CN111231955 B CN 111231955B
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Abstract

本申请公开了一种纵向车速的控制方法、装置、系统及存储介质，应用于车辆技术领域，该方法包括：获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；通过获取得到的历史行驶模式与历史加速度来预测下一个时刻的目标行驶模式；基于目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量，根据目标控制量调节车辆的纵向速度。由于不同行驶模式下设置的纵向速度与控制量之间的对应关系不同，使纵向车速的调节与对应的行驶模式下车辆的运动特性相符，比如，纵向车速的调节符合当前加速度变化，避免了加速度突变的情况，提高了自动驾驶的安全性和稳定性。

Description

纵向车速的控制方法、装置、系统及存储介质
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种纵向车速的控制方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
在车辆的运动控制中，为了保证车辆的舒适性、安全性和稳定性，纵向车速的控制是至关重要的。
一般情况下，车辆的纵向车速是通过经典的比例-积分-微分(Proportion-Integration-Differentiation，PID)控制器实现油门和刹车的实时调节来控制的。经典的PID控制器通过计算PID参数对纵向车速进行调整，使纵向车速接近期望值。
但是，经典的PID控制器对纵向车速的调整仅是基于速度的变化，存在纵向车速调整时加速度突变的情况，降低了车辆行驶的安全性和稳定性。
发明内容
本申请实施例提供了一种纵向车速的控制方法、装置、系统及存储介质，可以解决纵向车速调整时加速度突变的问题。所述技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供了一种纵向车速的控制方法，应用于车辆的自动驾驶系统中，该方法包括：
获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；最近时间段是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的时间段；
基于历史行驶模式与历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式；
基于目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量；
根据目标控制量调节车辆的纵向车速；其中，目标控制量包括油门控制量或者制动控制量，油门控制量用于指示油门开度，制动控制量用于指示制动器与车轮转轴之间的摩擦力。
在一些实施例中，基于目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量，包括：
基于目标行驶模式下纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与当前纵向车速对应的第一预估控制量；
根据期望纵向车速与当前纵向车速计算第二预估控制量；
将第一预估控制量与第二预估控制量的和确定为目标控制量。
在一些实施例中，第一映射关系包括纵向车速与预估控制量的子映射关系式；
基于目标行驶模式下纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与当前纵向车速对应的第一预估控制量，包括：
将当前纵向车速输入子映射关系式，计算得到第一预估控制量。
在一些实施例中，第一映射关系包括纵向车速的速度范围与预估控制量的子映射关系表；
基于目标行驶模式下纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与当前纵向车速对应的第一预估控制量，包括：
确定出当前纵向车速所属的目标速度范围；
从子映射关系表中自动查找目标速度范围对应的第一预估控制量。
在一些实施例中，第i个速度范围对应第i个控制量阈值，i为正整数；
根据目标控制量调节车辆的纵向车速，包括：
响应于目标控制量小于目标速度范围对应的第i个控制量阈值，根据目标控制量调节车辆的纵向车速；
响应于目标控制量大于第i个控制量阈值，根据第i个控制量阈值调节车辆的纵向车速。
在一些实施例中，基于历史行驶模式与历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式，包括：
基于历史行驶模式下加速度与行驶模式的第二映射关系，确定出与历史加速度对应的目标行驶模式。
在一些实施例中，目标行驶模式包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式中的至少一种。
根据本申请的另一方面，提供了一种纵向车速的控制装置，应用于车辆的自动驾驶系统中，该装置包括：
获取模块，用于获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；最近时间段是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的时间段；
预测模块，用于基于历史行驶模式与历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式；
确定模块，用于基于目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量；
调节模块，用于根据目标控制量调节车辆的纵向车速；其中，目标控制量包括油门控制量或者制动控制量，油门控制量用于指示油门开度，制动控制量用于指示制动器与车轮转轴之间的摩擦力。
在一些实施例中，确定模块，包括：
确定子模块，用于基于目标行驶模式下纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与当前纵向车速对应的第一预估控制量；
计算子模块，用于根据期望纵向车速与当前纵向车速计算第二预估控制量；将第一预估控制量与第二预估控制量的和确定为目标控制量。
在一些实施例中，第一映射关系包括纵向车速与预估控制量的子映射关系式；
确定子模块，用于将当前纵向车速输入子映射关系式，计算得到第一预估控制量。
在一些实施例中，第一映射关系包括纵向车速的速度范围与预估控制量的子映射关系表；
确定子模块，用于确定出当前纵向车速所属的目标速度范围；从子映射关系表中自动查找目标速度范围对应的第一预估控制量。
在一些实施例中，第i个速度范围对应第i个控制量阈值，i为正整数；
调节模块，用于响应于目标控制量小于目标速度范围对应的第i个控制量阈值，根据目标控制量调节车辆的纵向车速；响应于目标控制量大于第i个控制量阈值，根据第i个控制量阈值调节车辆的纵向车速。
在一些实施例中，预测模块，用于基于历史行驶模式下加速度与行驶模式的第二映射关系，确定出与历史加速度对应的目标行驶模式。
在一些实施例中，目标行驶模式包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式中的至少一种。
根据本申请的另一方面，提供了一种车辆的自动驾驶系统，该自动驾驶系统中包括如上一个方面所述的纵向车速的控制装置。
根据本申请的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，上述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上方面所述的纵向车速的控制方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
该方法获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；通过获取得到的历史行驶模式与历史加速度来预测下一个时刻的目标行驶模式；其中，不同行驶模式下设置的纵向速度与控制量之间的对应关系不同，基于该目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量，根据上述目标控制量调节车辆的纵向速度，使得纵向车速的调节与对应的行驶模式下车辆的运动特性相符，比如，纵向车速的调节符合当前加速度变化，避免了加速度突变的情况，提高了自动驾驶的安全性和稳定性。
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本申请一个示例性实施例提供的纵向车速的控制方法的流程图；
图2本申请一个示例性实施例提供的纵向车速的控制结构的示意图；
图3本申请另一个示例性实施例提供的纵向车速的控制方法的流程图；
图4本申请另一个示例性实施例提供的纵向车速的控制方法的流程图；
图5本申请另一个示例性实施例提供的纵向车速的控制方法的流程图；
图6本申请一个示例性实施例提供的纵向车速的控制装置的结构示意图。
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。
对本申请中涉及的词语进行解释如下：
自动驾驶系统：是指采用先进的通信、计算机、网络与控制技术实现车辆无人驾驶的智能系统。该自动驾驶系统包括了环境感知、逻辑推理和决策、运动控制、处理器性能等，能够实现对车辆的启动、行驶、换道、转向、停车、倒车等功能控制；示意性的，该自动驾驶系统能够控制油门开度和制动器的摩擦力的调节以实现对车辆的纵向车速的调整。
其中，油门开度是指发动机的节气门开度，发动机是根据节气门开度来控制喷油量的，并通过油燃烧后的热能与动能之间的转换提高发送机转速，因此，当节气门开度变大时，发动机转速升高，纵向车速升高。制动器设置在车辆的车轮的转轴上，通过增大制动器与转轴之间的摩擦力可以降低转轴的转速。可选地，上述制动器为汽车制动器，可以包括行车制动器、驻车制动器、以及平衡增力制动器中的至少一种。
行驶模式：是指以车辆的速度变化状态划分的行驶模式，该行驶模式可以包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式；其中，匀速行驶模式是指车辆保持以平均速度行驶的模式，加速行驶模式是指车辆以大于零的加速度加速行驶的模式，制动模式是指车辆以预设阈值以上的加速度减速行驶的模式，紧急制动模式是指车辆以预设阈值及以下的加速度减速行驶的模式。
上述预设阈值为正整数；不同的紧急制动距离对应不同的紧急制定速度，上述预设阈值是根据紧急制动距离与对应的紧急制动速度确定出的紧急制动时车辆减速时的理论加速度。
最近时间段：是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的分钟级别时间段；比如，当前时刻为14:30:00(即14点30分0秒)，预设时长为1分钟，最近时间段可以为14:29:00至14:30:59。
在自动驾驶系统中，通常采用经典的PID控制器来实现对车辆的自动驾驶的控制，但是，经典的PID控制器存在纵向调整时加速度突变的情况，上述情况降低了车辆行驶的安全性和稳定性。因此，本申请提供了一种纵向车速的控制方法，能够解决上述技术问题。请参考图1，示出了本申请一个示例性实施例提供的纵向车速的控制方法的流程图，该方法应用于车辆的自动驾驶系统中，该方法包括：
步骤101，开始。
步骤102，输入历史行驶模式、历史加速度、以及期望纵向车速。
车辆上设置有测速装置；该测速装置可以用于测量车辆行驶时的加速度；比如，该测速装置可以是加速度传感器，通过加速度传感器可以实时获取车辆行驶时的加速度。该测速装置还可以用于车辆行驶时的速度，再次对上述速度进行计算获得相应的加速度；比如，该测速装置可以是速度传感器，通过速度传感器可以实时获取车辆行驶时的速度，通过对上述速度的计算获得相应的加速度。需要说明的是，本申请对加速度的获取方式不加以限定。
上述输入的历史行驶模式与历史加速度分别是指车辆在最近时间段内行驶时的行驶模式与加速度，比如，将最近时间段对应的预设时长看作时间周期，那么历史行驶模式与历史加速度分别是指车辆在上一个周期内行驶时的行驶模式与加速度。若是上述上一个周期定义为第j个周期，则第j个周期对应的历史行驶模式则是通过第j-1个周期的历史行驶模式与历史加速度确定出的，其中，j为正整数。
可选地，上述历史行驶模式可以包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式中的至少一种。
上述期望纵向车速是通过自动驾驶系统中设置的纵向车速的预期速度设定算法，该预期速度设定算法可以包括离散式设定法、连续式设定法、路程式设定法等，本申请中对预期速度设定算法的类型并不加以限定。
步骤103，确定出与历史行驶模式和历史加速度对应的目标行驶模式。
自动驾驶系统中设置有加速度与行驶模式之间的映射关系，不同行驶模式下上述加速度与行驶模式之间的映射关系不同。比如，在匀速行驶模式下设置有加速度与行驶模式的映射关系1，在加速行驶模式下设置有加速度与行驶模式的映射关系2；在映射关系1中，加速度范围1对应匀速行驶模式，加速度范围2对应制动模式；在映射关系2中，加速度范围3对应匀速行驶模式，加速度范围4对应加速行驶模式。示意性的，若历史行驶模式为匀速行驶模式，且历史加速度属于加速度范围2，则目标行驶模式为制动模式。另外，在不同的行驶模式下，上述加速度范围的划分可以不同也可以相同。
自动驾驶系统中还设置有纵向车速与控制量之间的映射关系，不同行驶模式下上述纵向车速与控制量之间的映射关系不同。其中，匀速行驶模式对应于第一映射表，加速行驶模式对应于第二映射表，制动模式对应于第三映射表，紧急制动模式对应于第四映射表。
比如，在第一映射表中，速度范围1对应于控制量1，速度范围2对应于控制量2；在第二映射表中，速度范围3对应于控制量3，速度范围4对应于控制量4；与此类推。其中，在不同的映射表中速度范围的划分可以相同或者不同。
步骤104，确定出自动驾驶系统反馈的当前纵向车速所属的目标速度范围。
步骤105，当目标行驶模式为匀速行驶模式时，从第一映射表中查询与目标速度范围对应的第一控制量，对第一控制量进行微调，得到油门控制量。
在确定出油门控制量之后，执行步骤109。
步骤106，当目标行驶模式为加速行驶模式时，从第二映射表中查询与目标速度范围对应的第一控制量，对第一控制量进行微调，得到油门控制量。
在确定出油门控制量之后，执行步骤109。
步骤107，当目标行驶模式为制动模式时，从第三映射表中查询与目标速度范围对应的第一控制量，对第一控制量进行微调，得到制动控制量。
在确定出油门控制量之后，执行步骤110。
步骤108，当目标行驶模式为紧急制动模式时，从第四映射表中查询与目标速度范围对应的第一控制量，对第一控制量进行微调，得到制动控制量。
在确定出油门控制量之后，执行步骤110。
步骤109，根据油门控制量调整纵向车速。
步骤110，根据制动控制量调整纵向车速。
步骤111，基于对纵向车速的调整测算当前纵向车速。
在测算出当前纵向车速之后，将上述当前纵向车速返回至步骤104，以用于确定下一刻的油门控制量或者制动控制量。
综上所述，本实施例提供的纵向车速的控制方法，获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；通过获取得到的历史行驶模式与历史加速度来预测下一个时刻的目标行驶模式；其中，不同行驶模式下设置的纵向速度与控制量之间的对应关系不同，基于该目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量，根据上述目标控制量调节车辆的纵向速度，使得纵向车速的调节与对应的行驶模式下车辆的运动特性相符，比如，纵向车速的调节符合当前加速度变化，避免了加速度突变的情况，实现了加速、匀速、减速之间的平滑过渡，提高了自动驾驶的安全性和稳定性。
示意性的，上述纵向车速的控制方法可以应用于如图2所示的纵向车速的控制结构中，该纵向车速的控制结构包括纵向车速控制机构201、油门控制机构202、发动机传动系统203、制动控制机构204、制动器205、以及车辆动力学系统206。
上述纵向车速控制机构201中包括存储器与处理器，该处理器可以从存储器中加载程序以实现本申请提供的纵向车速的控制方法，从而确定出目标控制量；当目标控制量包括油门控制量时，纵向车速控制机构201将油门控制量输出至油门控制机构202；当目标控制量包括制动控制量时，纵向车速控制机构201将制动控制量输出至制动控制机构204。
油门控制机构202用于根据目标控制量控制油门开度，进而控制发送机传动系统203中发动机的转速。之后，由车辆动力学系统206测算出车辆的纵向车速变化，并将纵向车速反馈至纵向车速控制机构201，实现闭环微调。
制动控制机构204用于根据目标控制量控制增大或者减小制动器205与车轮转轴之间的摩擦力，进而降低车轮的转轴的转速。之后，由车辆动力学系统206测算出车辆的纵向车速变化，并将纵向车速反馈至纵向车速控制机构201，实现闭环微调。
需要说明的是，油门控制机构202与制动控制机构204在同一时间只能有一个产生作用。也就是说，若油门控制机构202根据油门控制量调整油门开度，制动控制量为零，制动控制机构204无动作；若制动控制机构204根据制动控制量调整制动器与车轮转轴之间的摩擦力，油门控制量为零，油门控制机构202无动作。
上述纵向车速的控制结构可以应用于任意类型的车辆中，比如小汽车、或者列车，以实现对纵向车速的自动控制。对本申请提供的纵向车速的详细描述请参考如下实施例。
请参考图3，示出了本申请一个示例性实施例提供的纵向车速的控制方法的流程图。该方法应用于自动驾驶系统中，该方法包括：
步骤301，获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速。
上述最近时间段是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的时间段。自动驾驶系统中设置有测速装置，通过上述测速装置可以测得车辆行驶的加速度；或者，测得车辆行驶的速度，通过车辆行驶的速度计算得到车辆行驶的加速度。在本实施例中，以预设时长为周期长度，获取最近一个周期内(即最近时间段内)的历史加速度。可选地，由于预设时长内加速度可以是变化的，因此，将最近周期内加速度的平均值确定为历史加速度。
自动驾驶系统获取车辆在最近一个周期内行驶时的历史行驶模式，其中，上述历史行驶模式可以是自动驾驶系统中存储的最近一个周期内的目标行驶模式，或者，可以是自动驾驶系统根据车辆在最近一个周期内行驶时的速度或者加速度确定出的实际行驶模式。
自动驾驶系统通过预设的预期速度设定算法确定出下一个时刻的期望纵向行车速度；还获取自动驾驶系统自身反馈的当前纵向车速。
步骤302，基于历史行驶模式与历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式。
不同的行驶模式下，加速度与行驶模式的对应关系不同，可选地，基于历史行驶模式下加速度与行驶模式的第二映射关系，确定出历史加速度对应的目标行驶模式。
示意性的，上述第二映射关系包含了加速度范围与行驶模式的对应关系，在不同的行驶模式下，加速度范围的划分可以相同或者不同；以不同行驶模式下加速度范围的划分相同为例进行说明，如下表1所示，示出了历史行驶模式为加速行驶模式时加速度与行驶模式的第二映射关系；
表1
加速度范围 行驶模式
a&gt;k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 加速行驶模式
k<sub>2</sub>a<sub>1</sub>&lt;a≤k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 加速行驶模式
k<sub>3</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>2</sub>a<sub>1</sub> 匀速行驶模式
k<sub>4</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>3</sub>a<sub>max</sub> 匀速行驶模式
k<sub>5</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>4</sub>a<sub>max</sub> 匀速行驶模式
k<sub>6</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>5</sub>a<sub>max</sub> 匀速行驶模式
a≤k<sub>6</sub>a<sub>max</sub> 匀速行驶模式
如下表2所示，示出了历史行驶模式为匀速行驶模式时加速度与行驶模式的第二映射关系；
表2
加速度范围 行驶模式
a&gt;k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 加速行驶模式
k<sub>2</sub>a<sub>1</sub>&lt;a≤k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 匀速行驶模式
k<sub>3</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>2</sub>a<sub>1</sub> 匀速行驶模式
k<sub>4</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>3</sub>a<sub>max</sub> 匀速行驶模式
k<sub>5</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>4</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
k<sub>6</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>5</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
a≤k<sub>6</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
如下表3所示，示出了历史行驶模式为制动模式时加速度与行驶模式的第二映射关系；
表3
加速度范围 行驶模式
a&gt;k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 匀速行驶模式
k<sub>2</sub>a<sub>1</sub>&lt;a≤k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 匀速行驶模式
k<sub>3</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>2</sub>a<sub>1</sub> 匀速行驶模式
k<sub>4</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>3</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
k<sub>5</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>4</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
k<sub>6</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>5</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
a≤k<sub>6</sub>a<sub>max</sub> 紧急制动模式
如下表4所示，示出了历史行驶模式为紧急制动模式时加速度与行驶模式的第二映射关系；
表4
加速度范围 行驶模式
a&gt;k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 制动模式
k<sub>2</sub>a<sub>1</sub>&lt;a≤k<sub>1</sub>a<sub>1</sub> 制动模式
k<sub>3</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>2</sub>a<sub>1</sub> 制动模式
k<sub>4</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>3</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
k<sub>5</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>4</sub>a<sub>max</sub> 制动模式
k<sub>6</sub>a<sub>max</sub>&lt;a≤k<sub>5</sub>a<sub>max</sub> 紧急制动模式
a≤k<sub>6</sub>a<sub>max</sub> 紧急制动模式
其中，上述k1、k2、k3、k4、k5、以及k6均为阈值系数；k1与k2反映了规划加速行驶模式的频率，k1的取值越小则进入加速行驶模式的频率越高，表示车辆行驶越激进，上述k1小于k2，示意性的，k1取值范围为大于等于0.7且小于等于1。k3与k4反映了匀速行驶模式下所能达到的减速度，k3反映了匀速行驶模式下所能达到的最小减速度。k5与k6反映了规划紧急制动模式的频率，示意性的，k5取值为1。a表示历史加速度；a1表示当前加速度，即当前时刻的加速度；amax表示最大加速度，即车辆所能达到的最大加速度。
可选地，自动驾驶系统确定出与历史行驶模式对应的第二映射关系；自动驾驶系统还获取车辆行驶的当前加速度；根据当前加速度确定出第二映射关系下的加速度范围的划分；之后，确定出历史加速度所属的目标加速度范围，将目标加速度范围对应的行驶模式确定为目标行驶模式。
比如，历史行驶模式为紧急制动模式，自动驾驶系统确定出紧急制动模式对应的第二映射关系，如表4，响应于历史加速度a小于等于k1a1，确定目标行驶模式为制动模式；响应于历史加速度a小于等于k1a1大于k2a1，确定目标行驶模式为制动模式；响应于历史加速度a小于等于k2a1大于k3amax，确定目标行驶模式为制动模式；响应于历史加速度a小于等于k3amax大于K4amax，确定目标行驶模式为制动模式；响应于历史加速度a小于等于K4amax大于k5amax，确定目标行驶模式为制动模式；响应于历史加速度a小于等于k5amax大于k6amax，确定目标行驶模式为紧急制动模式；响应于历史加速度a小于等于k6amax，确定目标行驶模式为紧急制动模式。
可选地，目标行驶模式包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式中的至少一种。
步骤303，基于目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量。
自动驾驶系统中预先设置有纵向车速与控制量之间的映射关系，不同的行驶模式对应有不同的映射关系。比如，匀速行驶模式对应映射关系a，加速行驶模式对应映射关系b，制动模式对应映射关系c，紧急制动模式对应映射关系d；
当目标行驶模式为匀速行驶模式时，根据映射关系a确定出与当前纵向车速、期望纵向车速对应的目标控制量；当目标行驶模式为加速行驶模式时，根据映射关系b确定出与当前纵向车速、期望纵向车速对应的目标控制量；当目标行驶模式为制动模式时，根据映射关系c确定出与当前纵向车速、期望纵向车速对应的目标控制量；当目标行驶模式为紧急制动模式时，根据映射关系d确定出与当前纵向车速、期望纵向车速对应的目标控制量。
步骤304，根据目标控制量调节车辆的纵向车速。
其中，目标控制量包括油门控制量或者制动控制量，油门控制量用于指示油门开度，制动控制量用于指示制动器与车轮转轴之间的摩擦力。自动驾驶系统通过油门控制量来控制油门开度，进而控制车辆的纵向车速，以保持车辆匀速行驶或者加速行驶；或者，通过制动控制量来控制制动器与车轮转轴之间的摩擦力，进而控制车辆的纵向车速，以控制车辆减速行驶。
综上所述，本实施例提供的纵向车速的控制方法，获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；通过获取得到的历史行驶模式与历史加速度来预测下一个时刻的目标行驶模式；其中，不同行驶模式下设置的纵向速度与控制量之间的对应关系不同，基于该目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量，根据上述目标控制量调节车辆的纵向速度，使得纵向车速的调节与对应的行驶模式下车辆的运动特性相符，比如，纵向车速的调节符合当前加速度变化，避免了加速度突变的情况，实现了加速、匀速、减速之间的平滑过渡，提高了自动驾驶的安全性和稳定性。
基于图3所示的实施例，自动驾驶系统确定目标控制量是通过查表与闭环微调相结合实现的，因此，步骤303可以包括步骤3031至步骤3033，如图4，示意性步骤如下：
步骤3031，基于目标行驶模式下纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与当前纵向车速对应的第一预估控制量。
自动驾驶系统中预先设置有纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，可选地，第一映射关系包括纵向车速与预估控制量的子映射关系式，或者，子映射关系表。
若第一映射关系包括上述子映射关系式，则自动驾驶系统将当前纵向车速输入子映射关系式，可以计算得到第一预估控制量。上述子映射关系式包括函数关系式，该函数关系式中纵向车速与预估控制量成正比例关系。
若第一映射关系包括上述子映射关系表，则自动驾驶系统确定出当前纵向车速所属的目标速度范围，从子映射关系表中自动查找目标速度范围对应的第一预估控制量。
不同的行驶模式对应于不同的映射关系表，示意性的，自动驾驶系统首先确定出当前纵向车速所属的速度范围，其中，速度范围是根据不同的档位设置的，以公式表示：
Mj＝[Rj1，L L，Rji] (1)；
Rv＝Mj(v)，v1<v≤vn (2)；
也就是说，式(1)表示档位j对应的纵向车速的集合Mj中包括i个速度范围，为Rj1至Rji；若vji1<v≤vjin，则Rv＝Mj(v)＝Rji，即式(2)表示当前纵向速度大于vji1小于等于vjin，则目标速度范围Rv为Rji；上述j、i、n为正整数。
自动驾驶系统通过上述式(1)与(2)确定出当前纵向车速所属的目标速度范围。继而，自动驾驶系统在子映射关系表中自动查找目标速度范围对应的第一预估量。不同行驶模式对应不同的子映射关系表，示意性的，以目标行驶模式为加速行驶模式或者匀速行驶模式为例，子映射关系表的自动查找过程可以表示为以下公式：
Mgas＝[gas1，L L，gasm] (3)；
Cgas＝Mgas(Rv)(4)；
上述式(3)表示集合Mgas中包括m个油门控制量与速度范围的对应关系，上述式(4)表示油门控制量Cgas为速度范围Rv对应的油门控制量gasm，m为正整数。
若目标行驶模式为制动模式或者紧急制动模式为例，子映射关系表的自动查找过程可以表示为以下公式：
Mbrake＝[brake1，L L，brakem] (5)；
Cbrake＝Mbrake(Rv)(6)；
上述式(5)表示集合Mbrake中包括m个制动控制量与速度范围的对应关系，上述式(6)表示制动控制量Cbrake为速度范围Rv对应的油门控制量brakem。
自动驾驶系统可以通过上述公式(3)和(4)进行自动查表，得到第一预估控制量，或者，通过上述公式(5)和(6)进行自动查表，得到第一预估控制量。
步骤3032，根据期望纵向车速与当前纵向车速计算第二预估控制量。
当查表得到第一预估控制量时，自动驾驶系统还根据期望纵向车速与当前纵向车速计算第二预估量，以通过第二预估控制量对第一预估控制量进行微调，得到更为准确的目标控制量。
示意性的，自动驾驶系统计算期望纵向车速与当前纵向车速的差值，并将上述差值乘以预设比例，得到第二预估控制量。若目标行驶模式为加速行驶模式或者匀速行驶模式，计算公式如下：
Cgas0＝kgas*(v期望-v) (7)；
若目标行驶模式为制动模式或者紧急制动模式，计算公式如下：
Cbrake0＝kbrake*(v期望-v) (8)；
其中，Cgas0表示油门控制累加量(第二预估控制量)，Cbrake0表示制动控制累加量(第二预估控制量)，v期望表示期望纵向车速，v表示当前纵向车速，kgas与kbrake为预设比例，不同行驶模式下预设比例不同。
步骤3033，将第一预估控制量与第二预估控制量的和确定为目标控制量。
示意性的，目标控制量为第一预估控制量与第二预估控制量之和，若目标行驶模式为匀速行驶模式或者加速行驶模式，则计算公式为；
C＝Cgas+Cgas0 (9)；
若目标行驶模式为制动模式或者紧急制动模式，则计算公式为：
C＝Cbrake+Cbrake0 (10)。
综上所述，本实施例提供的纵向车速的控制方法，通过计算第二预估控制量对第一预估控制量进行微调，实现了闭环微调，使得到的目标控制量更加准确，保证了在纵向车速按照目标控制量进行调节的过程中车辆行驶的安全性与稳定性。
还需要说明的是，自动驾驶系统中还设置有速度范围对应的控制量阈值，以保证车辆在不同速度范围之间变化时油门或者制动的连续性，示意性的，基于图3，将步骤304替换为步骤3041与步骤3042，如图5，步骤如下：
步骤3041，响应于目标控制量小于目标速度范围对应的第i个控制量阈值，根据目标控制量调节车辆的纵向车速。
第i个速度范围对应第i个控制量阈值，可选地，自动驾驶系统中设置有速度范围与控制量阈值的对应关系，从上述对应关系中确定出与目标速度范围对应的控制量阈值。如表5，示出了一种行驶模式下速度范围与控制量阈值的一种对应关系，速度范围Rj1对应的控制量阈值为Mq1，速度范围Rj2对应的控制量阈值为Mq2，速度范围Rj3对应的控制量阈值为Mq3，其中，Rj1<Rj2<Rj3，则Mq1<Mq2<Mq3，也就是说，Rj1中纵向车速的取值小于Rj2中纵向车速的取值，Rj2中纵向车速的取值小于Rj3中纵向车速的取值，则Mq1小于Mq2，Mq2小于Mq3。
表5
速度范围 控制量阈值
Rj<sub>1</sub> Mq<sub>1</sub>
Rj<sub>2</sub> Mq<sub>2</sub>
Rj<sub>3</sub> Mq<sub>3</sub>
目标速度范围对应于第i个控制量阈值，自动驾驶系统响应于目标控制量小于等于第i个控制量阈值，根据目标控制量调节车辆的纵向车速。
步骤3042，响应于目标控制量大于第i个控制量阈值，根据第i个控制量阈值调节车辆的纵向车速。
示意性的，不同的行驶模式下，不同的速度范围对应于不同的控制量阈值，若目标行驶模式为加速行驶模式，则油门控制量的确定公式如下：
Cg＝C，C≤Mq (11)；
Cg＝Mq，C>Mq (12)；
其中，若目标控制量C小于等于控制量阈值Mq，按照公式(11)执行步骤3041；若目标控制量C大于控制量阈值Mq，按照公式(12)执行步骤3042。
若目标行驶模式为匀速行驶模式，则油门控制量的确定公式如下：
Cg＝C，0≤C≤Mq (13)；
Cg＝Mq，C>Mq (14)；
其中，若目标控制量C小于等于控制量阈值Mq且大于0，按照公式(13)执行步骤3041；若目标控制量C大于控制量阈值Mq，按照公式(14)执行步骤3042。还需要说明的是，若目标控制量C小于0，则按照油门控制量为0对车辆的纵向速度进行调节，公式如下：
Cg＝0，C<0 (15)。
若目标行驶模式为制动模式或者紧急制动模式，则制动控制量的确定公式如下：
Cb＝＝C，C≤Mq (16)；
Cb＝Mq，C>Mq (17)；
其中，若目标控制量C小于等于控制量阈值Mq，按照公式(16)执行步骤3041；若目标控制量C大于控制量阈值Mq，按照公式(17)执行步骤3042。还需要说明的是，上述第i个速度范围的控制量阈值Mq可以为第i+1个速度范围的油门初值(最小油门控制量)或者制动初值(最小制动控制量)，第i+1个速度范围中纵向车速取值大于第i个速度范围中纵向车速取值。
综上所述，本实施例提供的纵向车速的控制方法，通过设置的控制量阈值保证了纵向车速在相邻的速度范围之间变化时加速或者制动之间的连续性，保证了速度的平缓变化，避免了速度的突变，进而保证了车辆行驶的安全性和稳定性。
还需要说明的是，本申请中设置的映射关系、比例、阈值等参数均是由实验得出的经验数值，经过了多次验证，具有可靠性。
以下为本申请的装置实施例，对于装置实施例中未详细描述的细节，可以结合参考上述方法实施例中相应的记载，本文不再赘述。
请参考图6，示出了本申请的一个示例性实施例提供的纵向车速的控制装置的结构示意图。应用于车辆的自动驾驶系统中，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为自动驾驶系统的全部或一部分，该装置包括：
获取模块401，用于获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；最近时间段是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的时间段；
预测模块402，用于基于历史行驶模式与历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式；
确定模块403，用于基于目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量；
调节模块404，用于根据目标控制量调节车辆的纵向车速；其中，目标控制量包括油门控制量或者制动控制量，油门控制量用于指示油门开度，制动控制量用于指示制动器与车轮转轴之间的摩擦力。
在一些实施例中，确定模块403，包括：
确定子模块4031，用于基于目标行驶模式下纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与当前纵向车速对应的第一预估控制量；
计算子模块4032，用于根据期望纵向车速与当前纵向车速计算第二预估控制量；将第一预估控制量与第二预估控制量的和确定为目标控制量。
在一些实施例中，第一映射关系包括纵向车速与预估控制量的子映射关系式；
确定子模块4031，用于将当前纵向车速输入子映射关系式，计算得到第一预估控制量。
在一些实施例中，第一映射关系包括纵向车速的速度范围与预估控制量的子映射关系表；
确定子模块4031，用于确定出当前纵向车速所属的目标速度范围；从子映射关系表中自动查找目标速度范围对应的第一预估控制量。
在一些实施例中，第i个速度范围对应第i个控制量阈值，i为正整数；
调节模块404，用于响应于目标控制量小于目标速度范围对应的第i个控制量阈值，根据目标控制量调节车辆的纵向车速；响应于目标控制量大于第i个控制量阈值，根据第i个控制量阈值调节车辆的纵向车速。
在一些实施例中，预测模块402，用于基于历史行驶模式下加速度与行驶模式的第二映射关系，确定出与历史加速度对应的目标行驶模式。
在一些实施例中，目标行驶模式包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式中的至少一种。
综上所述，本实施例提供的纵向车速的控制装置，获取车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；通过获取得到的历史行驶模式与历史加速度来预测下一个时刻的目标行驶模式；其中，不同行驶模式下设置的纵向速度与控制量之间的对应关系不同，基于该目标行驶模式下纵向车速与控制量之间的映射关系，确定出期望纵向车速与当前纵向车速对应的目标控制量，根据上述目标控制量调节车辆的纵向速度，使得纵向车速的调节与对应的行驶模式下车辆的运动特性相符，比如，纵向车速的调节符合当前加速度变化，避免了加速度突变的情况，实现了加速、匀速、减速之间的平滑过渡，提高了自动驾驶的安全性和稳定性。
本申请还提供一种车辆的自动驾驶系统，该自动驾驶系统中包括如图6所示的纵向车速的控制装置。
本申请还提供一种车辆，该车辆上设置有：处理器和存储器，该存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述各方法实施例提供的纵向车速的控制方法。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述各方法实施例提供的纵向车速的控制方法。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
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可选实施例，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)

1.一种纵向车速的控制方法，应用于车辆的自动驾驶系统中，其特征在于，所述方法包括：
获取所述车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；所述最近时间段是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的时间段；
基于所述历史行驶模式与所述历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式；
基于所述目标行驶模式下所述当前纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与所述当前纵向车速对应的第一预估控制量；根据所述期望纵向车速与所述当前纵向车速计算第二预估控制量；将所述第一预估控制量与所述第二预估控制量的和确定为所述目标控制量；
根据所述目标控制量调节所述车辆的纵向车速；其中，所述目标控制量包括油门控制量或者制动控制量，所述油门控制量用于指示油门开度，所述制动控制量用于指示制动器与车轮转轴之间的摩擦力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一映射关系包括所述纵向车速与所述预估控制量的子映射关系式；
所述基于所述目标行驶模式下所述纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与所述当前纵向车速对应的第一预估控制量，包括：
将所述当前纵向车速输入所述子映射关系式，计算得到所述第一预估控制量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一映射关系包括所述纵向车速的速度范围与所述预估控制量的子映射关系表；
所述基于所述目标行驶模式下所述纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与所述当前纵向车速对应的第一预估控制量，包括：
确定出所述当前纵向车速所属的目标速度范围；
从所述子映射关系表中自动查找所述目标速度范围对应的所述第一预估控制量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第i个所述速度范围对应第i个控制量阈值，i为正整数；
所述根据所述目标控制量调节所述车辆的纵向车速，包括：
响应于所述目标控制量小于所述目标速度范围对应的第i个所述控制量阈值，根据所述目标控制量调节所述车辆的纵向车速；
响应于所述目标控制量大于第i个所述控制量阈值，根据第i个所述控制量阈值调节所述车辆的纵向车速。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述历史行驶模式与所述历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式，包括：
基于所述历史行驶模式下加速度与行驶模式的第二映射关系，确定出与所述历史加速度对应的所述目标行驶模式。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述目标行驶模式包括匀速行驶模式、加速行驶模式、制动模式、以及紧急制动模式中的至少一种。
7.一种纵向车速的控制装置，应用于车辆的自动驾驶系统中，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述车辆在最近时间段内行驶时的历史行驶模式与历史加速度，并获取期望纵向车速与当前纵向车速；所述最近时间段是指位于当前时刻之前且长度为预设时长的时间段；
预测模块，用于基于所述历史行驶模式与所述历史加速度预测得到下一时刻的目标行驶模式；
确定模块，用于基于所述目标行驶模式下所述纵向车速与预估控制量之间的第一映射关系，确定出与所述当前纵向车速对应的第一预估控制量；根据所述期望纵向车速与所述当前纵向车速计算第二预估控制量；将所述第一预估控制量与所述第二预估控制量的和确定为所述目标控制量；
调节模块，用于根据所述目标控制量调节所述车辆的纵向车速；其中，所述目标控制量包括油门控制量或者制动控制量，所述油门控制量用于指示油门开度，所述制动控制量用于指示制动器与车轮转轴之间的摩擦力。
8.一种车辆的自动驾驶系统，其特征在于，所述自动驾驶系统中包括如权利要求7所述的纵向车速的控制装置。
9.一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中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由处理器加载并执行，以实现如权利要求1至6任一项所述的纵向车速的控制方法。
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