CN111767507A - 一种倒车轨迹追踪方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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CN111767507A CN202010614812.0A CN202010614812A CN111767507A CN 111767507 A CN111767507 A CN 111767507A CN 202010614812 A CN202010614812 A CN 202010614812A CN 111767507 A CN111767507 A CN 111767507A
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Abstract

本申请实施例公开了一种倒车轨迹追踪方法、装置、电子设备及存储介质，涉及自动驾驶领域，尤其涉及自主泊车领域及轨迹追踪领域。具体实现方案为：获取车辆的定位信息及参考轨迹；根据车辆的定位信息及参考轨迹，确定车辆相对于参考轨迹的航向误差和横向误差；根据航向误差、横向误差及车辆的速度，确定车辆的期望前轮转角；利用车辆的期望前轮转角，调整车辆的实际前轮转角。本申请实施例提供了灵活性更高、且适用范围更广的倒车轨迹追踪方法。

Description

一种倒车轨迹追踪方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及自动驾驶领域，尤其涉及自主泊车领域及轨迹追踪领域。
背景技术
现有的轨迹追踪方法大多应用于正向行驶环境中，一般不支持倒车行驶场景。目前的倒车轨迹追踪方法通常出现在泊车系统中，其主要采用的是基于圆弧的规划方案。这种方案对于参考轨迹有一定的要求，一般由圆弧加直线构成。
可见，现有的倒车轨迹追踪方案对参考轨迹的要求高，灵活性较低，应用范围较窄。
发明内容
本申请提供了一种倒车轨迹追踪方法、装置、电子设备及存储介质。
根据本申请的一方面，提供了一种倒车轨迹追踪方法，包括：
获取车辆的定位信息及参考轨迹；
根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差和横向误差；
根据所述航向误差、所述横向误差及所述车辆的速度，确定所述车辆的期望前轮转角；
利用所述车辆的期望前轮转角，调整所述车辆的实际前轮转角。
根据本申请的另一方面，提供了一种倒车轨迹追踪装置，包括：
获取模块，用于获取车辆的定位信息及参考轨迹；
误差确定模块，用于根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述和横向误差；
前轮转角确定模块，用于根据所述航向误差、所述横向误差及所述车辆的速度，确定所述车辆的期望前轮转角；
调整模块，用于利用所述车辆的期望前轮转角，调整所述车辆的实际前轮转角。
根据本申请的另一方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请实施例中任一项所述的方法。
根据本申请的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使所述计算机执行本申请实施例中任一项所述的方法。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1为本申请实施例的一种倒车轨迹追踪方法实现流程图；
图2为本申请实施例的一种倒车轨迹追踪方法中确定车辆相对于参考轨迹的航向误差的实现流程图；
图3为本申请实施例的一种倒车轨迹追踪方法中，自行车模型与参考轨迹的相对位置示意图；
图4为本申请实施例的倒车轨迹追踪装置400的结构示意图；
图5为本申请实施例的倒车轨迹追踪装置500的结构示意图；
图6为用来实现本申请实施例的倒车轨迹追踪方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本申请实施例提出一种倒车轨迹追踪方法，图1为本申请实施例的一种倒车轨迹追踪方法实现流程图，包括：
步骤S101：获取车辆的定位信息及参考轨迹(reference path)；
步骤S102：根据车辆的定位信息及参考轨迹，确定车辆相对于参考轨迹的航向误差和横向误差；
步骤S103：根据航向误差、横向误差及车辆的速度，确定车辆的期望前轮转角；
步骤S104：利用车辆的期望前轮转角，调整车辆的实际前轮转角。
本申请实施例可以应用于自动驾驶车辆，也可以应用于非自动驾驶车辆。
可选地，上述车辆的定位信息可以包括车辆的位置(如车辆的前轴中心点位置、后轴中心点位置或者车辆的几何中心点位置)、车身朝向、速度等信息。
在一些实施方式中，如图2所示，上述步骤S102中确定车辆相对于参考轨迹的航向误差的方式可以包括：
步骤S201：确定参考轨迹上与车辆的前轴中心点距离最近的点；
步骤S202：以该距离最近的点作为切点，确定参考轨迹的切线；
步骤S203：根据车辆的车身朝向及参考轨迹的切线的方向，确定车辆相对于参考轨迹的航向误差(heading error)。
在一些实施方式中，上述步骤S102中确定车辆相对于参考轨迹的横向误差的方式可以包括：确定车辆的前轴中心点位置与参考轨迹之间的最短距离，将该最短距离作为车辆相对于参考轨迹的横向误差。
在一些实施方式中，上述步骤S103中可以采用以下式(1)确定车辆的期望前轮转角：
Figure BDA0002563373640000031
其中，β为车辆的期望前轮转角；
θe为航向误差；
cte为横向误差；
v为车辆的速度；该速度为标量；
k为预先设置的系数，用于保证计算的准确度。
在实际确定角度的过程中，可以将车辆的模型简化为自行车模型(BicycleModel)，相应地，上述步骤S102和S103中均可以采用该自行车模型来确定相关数据。自行车模型是一种简化的控制对象，在车辆低速行驶时，可以将车辆模型简化为自行车模型。假设车辆的结构像自行车一样，即车辆的两个前轮有一致的角度和转速等，两个后轮也有一致的角度和转速等，则前后的轮胎就可以各用一个轮胎来描述，形成自行车模型。自行车模型的前轮位于车辆两个前轮的中心位置，也就是车辆的前轴中心点；自行车模型的后轮位于车辆两个后轮的中心位置，也就是车辆的后轴中心点。
以下参照图3介绍采用自行车模型确定期望前轮转角的具体方式。图3为本申请实施例的一种倒车轨迹追踪方法中，自行车模型与参考轨迹的位置示意图。
在图3中，两个狭长的矩形、以及矩形之间的连接线构成自行车模型，其中与该连接线方向一致的矩形为自行车模型的后轮，与该连接线方向不一致的矩形为自行车模型的前轮；可以看出，该连接线的方向与车辆的车身朝向一致。本申请实施例需要确定自行车模型的前轮与该连接线的夹角(图3中为β)，该夹角即可作为车辆的期望前轮转角。图3中的不规则曲线为参考轨迹。
本方案的输入信息为车辆的定位信息及参考轨迹；输出信息为车辆的期望前轮转角，即图3及上述式子(1)中的β。
如图3及上述式子(1)所示，β由θe和另外一个角构成。其中θe表示车辆相对于参考轨迹的航向误差，即车身朝向与参考轨迹切线方向的夹角，该切线的切点是与车辆的前轴中心点(也就是自行车模型的前轮的中心点)距离最近的点。
结合上述式子(1)，构成β的另外一个角的角度用
Figure BDA0002563373640000041
表示，其中，cte表示车辆相对于参考轨迹的横向误差，即车辆的前轴中心点位置与参考轨迹之间的最短距离，v表示车辆当前的速度，k表示预先设置的系数。
利用车辆的定位信息及参考轨迹，采用上述式子(1)进行计算，即可确定出车辆的期望前轮转角。在一些实施方式中，本申请实施例在轨迹追踪过程中，随着车辆定位信息的变化，不断地获取新的车辆定位信息，并根据新的车辆定位信息及参考轨迹重新计算车辆的期望前轮转角，再实时根据车辆的期望前轮转角调整车辆的实际前轮转角，从而达到较为精确的轨迹追踪效果。
本申请实施例提出的倒车轨迹追踪方法可以应用于泊车领域，也可以应用其他倒车场景，例如车辆在通过一些狭窄路段时的倒车场景。本申请实施例对参考轨迹的形状没有要求，参考轨迹可以是任意曲线、直线或曲线与直线的组合线，并且确定车辆期望前轮转角的过程的计算量较小。因此，相对于现有技术，本申请实施例的灵活性更高，应用的场景也更为广泛。
本申请实施例还提出一种倒车轨迹追踪装置，图4为本申请实施例的倒车轨迹追踪装置400的结构示意图。倒车轨迹追踪装置400包括：
获取模块410，用于获取车辆的定位信息及参考轨迹；
误差确定模块420，用于根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述和横向误差；
前轮转角确定模块430，用于根据所述航向误差、所述横向误差及所述车辆的速度，确定所述车辆的期望前轮转角；
调整模块440，用于利用所述车辆的期望前轮转角，调整所述车辆的实际前轮转角。
在一些实施方式中，车辆的定位信息可以包括车辆的前轴中心点位置及车身朝向；
图5为本申请实施例的倒车轨迹追踪装置500的结构示意图。倒车轨迹追踪装置500包括获取模块410、误差确定模块520、前轮转角确定模块430和调整模块440；其中，误差确定模块520包括：
航向误差确定子模块521，用于确定所述参考轨迹上与所述车辆的前轴中心点距离最近的点，以所述距离最近的点作为切点，确定所述参考轨迹的切线，根据所述车辆的车身朝向及所述参考轨迹的切线的方向，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差。
在一些实施方式中，车辆的定位信息包括车辆的前轴中心点位置；
图5所示，误差确定模块520包括：
横向误差确定子模块522，用于确定车辆的前轴中心点位置与参考轨迹之间的最短距离，将该最短距离作为车辆相对于参考轨迹的横向误差。
在一些实施方式中，前轮转角确定模块430，用于采用下式确定所述车辆的期望前轮转角：
Figure BDA0002563373640000061
其中，
β为所述车辆的期望前轮转角；
θe为所述航向误差；
cte为所述横向误差；
v为所述车辆的速度；
k为预先设置的系数。
如图5所示，上述装置还包括，模型简化模块550，用于根据车辆的定位信息确定车辆的自行车模型；
上述误差确定模块520及前轮转角确定模块430利用该自行车模型进行确定。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。
如图6所示，是根据本申请实施例的倒车轨迹追踪的方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图6所示，该电子设备包括：一个或多个处理器601、存储器602，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图6中以一个处理器601为例。
存储器602即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的倒车轨迹追踪的方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的倒车轨迹追踪的方法。
存储器602作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的倒车轨迹追踪的方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的获取模块410、误差确定模块420、前轮转角确定模块430和调整模块440)。处理器601通过运行存储在存储器602中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的倒车轨迹追踪的方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据倒车轨迹追踪的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至倒车轨迹追踪的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
倒车轨迹追踪的方法的电子设备还可以包括：输入装置603和输出装置604。处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
输入装置603可接收输入的数字或字符信息，以及产生与倒车轨迹追踪的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置604可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与虚拟专用服务器(VPS)服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (12)

1.一种倒车轨迹追踪方法，包括：
获取车辆的定位信息及参考轨迹；
根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差和横向误差；
根据所述航向误差、所述横向误差及所述车辆的速度，确定所述车辆的期望前轮转角；
利用所述车辆的期望前轮转角，调整所述车辆的实际前轮转角。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆的定位信息包括所述车辆的前轴中心点位置及车身朝向；
根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差，包括：
确定所述参考轨迹上与所述车辆的前轴中心点距离最近的点；
以所述距离最近的点作为切点，确定所述参考轨迹的切线；
根据所述车辆的车身朝向及所述参考轨迹的切线的方向，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆的定位信息包括所述车辆的前轴中心点位置；
根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的横向误差，包括：
确定所述车辆的前轴中心点位置与所述参考轨迹之间的最短距离，将所述最短距离作为所述车辆相对于所述参考轨迹的横向误差。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其中，所述根据所述航向误差、所述横向误差及所述车辆的速度，确定所述车辆的期望前轮转角，包括：
采用下式确定所述车辆的期望前轮转角：
Figure FDA0002563373630000011
其中，
所述β为所述车辆的期望前轮转角；
所述θe为所述航向误差；
所述cte为所述横向误差；
所述v为所述车辆的速度；
所述k为预先设置的系数。
5.根据权利要求1至3任一所述的方法，还包括，根据所述车辆的定位信息确定所述车辆的自行车模型；
确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差和横向误差及所述车辆的期望前轮转角包括：利用所述车辆的自行车模型及所述参考轨迹进行确定。
6.一种倒车轨迹追踪装置，包括：
获取模块，用于获取车辆的定位信息及参考轨迹；
误差确定模块，用于根据所述车辆的定位信息及所述参考轨迹，确定所述和横向误差；
前轮转角确定模块，用于根据所述航向误差、所述横向误差及所述车辆的速度，确定所述车辆的期望前轮转角；
调整模块，用于利用所述车辆的期望前轮转角，调整所述车辆的实际前轮转角。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述车辆的定位信息包括所述车辆的前轴中心点位置及车身朝向；
所述误差确定模块包括：
航向误差确定子模块，用于确定所述参考轨迹上与所述车辆的前轴中心点距离最近的点，以所述距离最近的点作为切点，确定所述参考轨迹的切线，根据所述车辆的车身朝向及所述参考轨迹的切线的方向，确定所述车辆相对于所述参考轨迹的航向误差。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述车辆的定位信息包括所述车辆的前轴中心点位置；
所述误差确定模块包括：
横向误差确定子模块，用于确定所述车辆的前轴中心点位置与所述参考轨迹之间的最短距离，将所述最短距离作为所述车辆相对于所述参考轨迹的横向误差。
9.根据权利要求6至8任一所述的装置，其中，所述前轮转角确定模块，用于采用下式确定所述车辆的期望前轮转角：
Figure FDA0002563373630000021
其中，
所述β为所述车辆的期望前轮转角；
所述θe为所述航向误差；
所述cte为所述横向误差；
所述v为所述车辆的速度；
所述k为预先设置的系数。
10.根据权利要求6至8任一所述的装置，还包括，模型简化模块，用于根据所述车辆的定位信息确定所述车辆的自行车模型；
所述误差确定模块及所述前轮转角确定模块利用所述自行车模型进行确定。
11.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5中任一项所述的方法。
12.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至5中任一项所述的方法。
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