CN111976833B - 方向盘参数的标定方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及图像处理技术领域，公开了一种方向盘参数的标定方法、装置、设备和存储介质。该方法包括：获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角；基于所述航向角和所述车速，确定所述车辆的前轮转角；基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位。通过上述技术方案，实现利用车辆行驶数据同时标定方向盘传动比和方向盘零位，简化了标定流程，提高了方向盘参数的标定效率。

Description

方向盘参数的标定方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种方向盘参数的标定方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

车辆是通过方向盘的转动来控制车辆前轮的转动而行驶的，故方向盘的转动角度(即方向盘转角)和前轮的转动角度(即前轮转角)之间具有对应关系。该对应关系中涉及方向盘的属性参数，即方向盘传动比和方向盘零位，其中，方向盘传动比是指方向盘转角与前轮转角之比，方向盘零位是指前轮转角为0时(前轮朝向车辆正前方时转角为0)的方向盘转角。为了更加精确地控制车辆行驶，就需要精确标定方向盘的上述参数。

目前，方向盘传动比和方向盘零位的标定主要是通过外部检测设备来实现的。对于方向盘传动比，控制方向盘转动一定角度，利用外部检测设备来测量此时的前轮转角，再计算方向盘转角和前轮转角之比来得到方向盘传动比。对于方向盘零位，借助外部检测设备使车辆前轮朝向车辆正前方，读取此时的方向盘转角，即为方向盘零位。

上述标定方向盘传动比和方向盘零位的方式，需要使用专业的外部检测设备，不仅成本高，标定场地受限，而且设备的测量步骤复杂、操作难度大，耗时耗力。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种方向盘参数的标定方法、装置、设备和存储介质。

第一方面，本申请提供了一种方向盘参数的标定方法，包括：

获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角；

基于所述航向角和所述车速，确定所述车辆的前轮转角；

基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位。

第二方面，本申请提供了一种方向盘参数的标定装置，该装置包括：

数据获取模块，用于获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角；

前轮转角确定模块，用于基于所述航向角和所述车速确定所述车辆的前轮转角；

方向盘参数标定模块，用于基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位。

第三方面，本申请提供了一种的电子设备，该电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的方向盘参数的标定方法中的任一实施例。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方向盘参数的标定方法中的任一实施例。

本申请实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

一、利用车辆行驶过程中的行驶数据进行方向盘参数的标定，不需要专业的检测设备，操作简单、快捷，且不受场地限制，标定效率高；

二、同时标定方向盘传动比和方向盘零位，进一步提高方向盘参数的标定效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种车辆的应用场景图；

图2是本申请实施例提供的一种方向盘参数的标定装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种方向盘参数的标定方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

目前车辆的方向盘传动比和方向盘零位主要是依赖于专业的检测设备，在合适的场地中进行标定。这种标定方式需要借助检测设备，成本高，而且需要分别标定方向盘传动比和方向盘零位，标定过程复杂、耗时，标定效率低。之所以没有更加便捷、高效的方向盘参数标定方案，一方面是因为方向盘参数标定的实际应用需求较少，多数车辆会直接使用厂家给定的恒定的方向盘参数，不会再次标定，而厂家能够实现上述标定过程，没有改进的需求。另一方面，实际的车辆行驶过程中，方向盘传动比和方向盘零位是作为已知参数，用于计算前轮转角的，没有快速标定方向盘参数的实现条件。但是，随着车辆持续使用和损耗，方向盘参数有重新标定的需求。并且，随着智能驾驶(如无人驾驶、辅助驾驶等)车辆的发展，基于更加精准的驾驶控制需求，方向盘参数的高效标定显得更为重要。基于上述情况，本申请实施例提供一种方向盘参数的标定方案，实现利用车辆行驶过程中的行驶数据(如航向角、车速和方向盘转角等)来标定方向盘传动比和方向盘零位，无需使用专业的检测设备，仅需车辆常见传感器配置，且无需专业人员参与测量，不受场地限制，降低标定成本，并且能够同时标定方向盘传动比和方向盘零位，极大地简化标定流程，提高标定效率。

本申请实施例提供的方向盘参数的标定方案，可应用于各种需要对车辆的方向盘参数进行标定的应用场景中。在一些实施例中，可以应用至车辆出厂前的方向盘参数标定。在一些实施例中，可以应用至智能驾驶场景中，用于自动地、持续性/周期性地标定车辆的方向盘参数，以准确计算自动控制车辆行驶的各种参数，为智能驾驶系统提供重要的基础技术的支撑。

图1为本申请实施例提供的一种车辆的应用场景图。如图1所示，该车辆的应用场景包括至少一车辆110。在一些实施例中，车辆110包括传感器组111、控制器112、底层执行系统113以及其他用于车辆行驶的组件或模块。

在一些实施例中，车辆110可以是人工驾驶车辆或智能驾驶车辆。在一些实施例中，当车辆110为人工驾驶车辆时，驾驶员可以通过操作控制车辆行驶的装置(如方向盘)驾驶车辆，传感器组111获得车辆行驶过程中的传感信息，控制器112获得操作装置的信息和传感信息，并基于传感信息(如航向角、车速和方向盘转角)标定车辆的方向盘参数，进而向底层执行系统113发送控制信号，以控制车辆行驶。在一些实施例中，当车辆110为智能驾驶车辆时，控制器112可以基于传感器组111的传感信息对周围环境进行感知及对所述智能驾驶车辆进行定位，并根据传感信息来标定方向盘参数，再基于标定的方向盘参数和定位结果，对车辆110的行驶进行规划决策，并基于规划决策生成控制指令，将控制指令下发至底层执行系统113用于控制车辆行驶。

在一些实施例中，传感器组111至少用于对车辆进行定位及获得车辆状态。传感器组111包括但不限于GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、IMU(InertialMeasurement Unit，惯性测量单元)、轮转速传感器、速度传感器、加速度传感器、方向盘转角传感器、前轮转角传感器等。在一些实施例中，传感器组111还包括摄像头、激光雷达和毫米波雷达等，用于感知车辆周围环境。

在一些实施例中，上述车辆的应用场景还可以包括云端服务器120。控制器112还可与云端服务器120进行无线通信，进行信息交互，交互的信息包括但不限于传感信息、环境信息、位姿、车辆状态、云端指令、智能驾驶车辆规划决策信息和地图信息等。在一些实施例中，云端服务器120可执行方向盘参数标定的过程，并将标定结果传输至控制器112。在一些实施例中，控制器112可以是软件系统、硬件系统或者软硬件结合的系统。例如，控制器112是运行在操作系统上的软件系统，车载硬件系统是支持操作系统运行的硬件系统。

在一些实施例中，底层执行系统113用于接收来自控制器112的信息，并控制车辆的行驶。底层执行系统113包括但不限于底盘系统、驱动系统、转向系统、制动系统等。

图2是本申请实施例提供的一种方向盘参数的标定装置的框图。在一些实施例中，方向盘参数的标定装置200可以实现为图1中的控制器112、控制器112的一部分、云端服务器120或云端服务器120的一部分。

如图2所示，方向盘参数的标定装置200可包括但不限于以下模块：数据获取模块210、前轮转角确定模块220和方向盘参数标定模块230。各模块具体描述如下：

数据获取模块210，用于获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角。在一些实施例中，航向角可由随车的GPS获取，该GPS可以是车辆中配置的传感器，也可以是驾驶员携带的智能设备中的GPS。车速和方向盘角度可由车辆自带传感器测量，并从CAN接口中读取获得。在一些实施例中，车速还可以通过GPS数据推算、IMU读取的方式获得。在一些实施例中，数据获取模块210实时地通过上述方式获取车辆行驶过程中的行驶数据，如此可获得多帧的行驶数据，每帧行驶数据至少包含航向角、车速和方向盘转角。

在一些实施例中，可以在车辆测试的行驶过程中获取上述车辆行驶数据。在一些实施例中，可以在车辆正常行驶过程中获取上述车辆行驶数据。在本实施例中，车辆行驶所需的方向盘传动比和方向盘零位可以是车辆出厂给定的参数，也可以是前期标定所得，本次标定流程用于优化标定方向盘参数。

前轮转角确定模块220，用于基于航向角和车速确定车辆的前轮转角。方向盘和前轮是联动的，且根据方向盘传动比和方向盘零位的定义，要计算方向盘传动比和方向盘零位，需要先获得前轮转角。该前轮转角可以基于车辆的航向角和车速计算得到。

在一些实施例中，前轮转角确定模块220基于至少两帧的航向角确定该至少两帧中对应一帧的航向角变化率，并基于该航向角变化率和对应帧的车速，确定对应帧的前轮转角。具体地，对于常用的阿克曼底盘的车辆，根据公式(1)所示的阿克曼底盘的运动学模型，可得到公式(2)所示的前轮转角计算公式，由此，需要获得车辆轴距l、某一帧的车速v和该帧的航向角变化率

才能计算得到该帧的前轮转角δ_f。所以，前轮转角确定模块220需要利用至少两帧的航向角，计算得到各帧中某一帧的航向角变化率，再利用车辆轴距l、该航向角变化率和该某一帧对应的车速，基于公式(2)得到该某一帧的前轮转角。按照该过程，可以得到多帧的前轮转角。应当注意的是，确定前轮转角时，需要剔除车速为0的行驶数据。

在一些实施例中，前轮转角确定模块220确定航向角变化率的过程为：基于当前帧的前一帧和后一帧的航向角，确定当前帧的航向角变化率。针对需要计算前轮转角的当前帧(i-1)，获得其前一帧(i-2)的航向角φ_i-2和时间戳t_i-2，并获得其后一帧i的航向角φ_i和时间戳t_i，再基于公式(3)所示的航向角变化率计算式，得到当前帧的航向角变化率

这样基于差分思想，利用两个相邻前后帧对应的航向角变化率得到一个中间帧的航向角变化率，能够降低因传感器精度不足而引起的航向角变化率的误差，从而进一步削弱后续方向盘参数的标定误差。

方向盘参数标定模块230，用于基于前轮转角和方向盘转角，标定车辆的方向盘传动比和方向盘零位。具体地，前轮转角、方向盘转角、方向盘传动比和方向盘零位之间具有一定的映射关系，所以，方向盘参数标定模块230可以基于前轮转角和方向盘转角来计算方向盘传动比和方向盘零位，完成方向盘参数的标定。

在一些实施例中，鉴于需求解的参数至少有两个，为了确保标定精度，可以待前轮转角和方向盘转角的数据累积到一定量时再标定。标定求解的过程，可以采用机器学习算法(如最小二乘法)来拟合映射关系的系数，获得一组最优解，作为方向盘传动比和方向盘零位。

在一些实施例中，方向盘参数标定模块230在车辆行驶过程中在线标定。在一些实施例中，方向盘参数标定模块230可以离线标定。在本实施例中，需要将每帧的前轮转角和方向盘转角存储于数据库中，待需要标定的时候(如定时周期达到或者接收到标定指令等)，方向盘参数标定模块230便从数据库中读取数据，并基于上述映射关系来求解方向盘传动比和方向盘零位。

在一些实施例中，前轮转角、方向盘传动比、方向盘转角和方向盘零位之间存在第一映射关系，且第一映射关系中不同的前轮转角对应的方向盘传动比相同。本实施例中，车辆的方向盘传动比是一个固定传动比，其不随着前轮转角的不同而变化。该第一映射关系如公式(4)所示：

θ＝λ_sδ_f+θ₀ (4)

其中，θ为方向盘转角(弧度)，δ_f为前轮转角(弧度)，λ_s为方向盘传动比，θ₀为方向盘零位。

相应地，方向盘参数标定模块230基于多帧的前轮转角和方向盘转角，通过上述第一映射关系，计算得到方向盘传动比和方向盘零位。以最小二乘算法拟合第一映射关系的系数为例，首先，将上述第一映射关系转换为矩阵形式：[θ]＝[δ_f 1][λ_s θ₀]^T，再转换为最小二乘矩阵公式：x＝(A^TA)^-1A^Tb，其中，x＝[λ_s θ₀]^T，A＝[δ_f 1]，b＝[θ]。然后，利用多帧的前轮转角和方向盘转角，即可获得x的一组最优解，即方向盘传动比和方向盘零位。

在一些实施例中，前轮转角、方向盘传动比、方向盘转角和方向盘零位之间存在第二映射关系，且第二映射关系中不同的前轮转角对应的方向盘传动比不同。本实施例中，第二映射关系不再是直线形式，而是高阶(至少二阶)曲线形式，那么方向盘传动比随着前轮转角的不同而变化，避免获取数据不均匀而导致的方向盘传动比不准确的问题。这是因为，对于大部分阿克曼底盘来说，其转向结构的特性，会导致其方向盘传动比跟随前轮转角大小的变化而变化。例如，有些乘用车，其前轮转角变大的时候，方向盘传动比变小，可以让司机在大角度过弯的时候更加方便。此时，如果仍采用第一映射关系来计算方向盘传动比λ_s，计算的结果便会极大的受到数据获取范围的影响。例如，如果获取的数据大量集中在大角度的前轮转角的情况下，那计算出的方向盘传动比便会偏小。

在一些实施例中，第二映射关系如公式(5)所示：

其中，θ为方向盘转角(弧度)，δ_f为前轮转角(弧度)，λ₁、λ₂、λ_n为传动比系数，n为第二映射关系的曲线阶数，θ₀为方向盘零位。

同样以最小二乘算法拟合第二映射关系的系数为例，首先，将上述第二映射关系转换为矩阵形式：[θ]＝[δ_f ⁿ…δ_f 1][λ_n…λ₁ θ₀]^T，再转换为最小二乘矩阵公式：x＝(A^TA)^{- 1}A^Tb，其中，x＝[λ_n…λ₁ θ₀]^T，A＝[δ_f ⁿ…δ_f 1]，b＝[θ]。然后，利用多帧的前轮转角和方向盘转角，即可获得x的一组最优解，即方向盘零位和n个传动比系数。

相应地，方向盘参数标定模块230的标定过程可以为：鉴于不同车辆的底盘的传动系统的特性不同，方向盘传动比的变化程度不同，故需要先确定第二映射关系的曲线阶数。例如，对于方向盘传动比稳定的底盘，曲线阶数可以较小，而对于方向盘传动比有所变化的底盘，曲线阶数则取值较大。在一些实施例中，曲线阶数的取值范围为[2,5]，这样可以避免曲线阶数过大而使得第二映射关系过于复杂，造成过拟合问题。之后，利用多帧的前轮转角和方向盘转角，通过机器学习算法等方式，拟合得到第二映射关系的系数，即方向盘零位和多个传动比系数，该传动比系数的数量与曲线阶数的取值相同。第二映射关系的各系数确定后，表征方向盘转角和前轮转角的第二映射关系便确定了，也就间接确定了方向盘传动比。由于第二映射关系更加精准地表征了前轮转角和方向盘转角的关系，所以，能够避免方向盘参数标定过程中数据获取不均匀造成的影响。

在一些实施例中，方向盘参数标定模块230还用于：在得到方向盘零位和多个传动比系数后，基于公式(5)和方向盘传动比的定义，得到公式(6)所示的计算某一帧的前轮转角对应的方向盘传动比的计算式。根据公式(6)可计算任一前轮转角对应的方向盘传动比。例如，基于需要计算方向盘传动比的当前帧的前轮转角，按照公式(6)得到该当前帧的方向盘传动比。

其中，λ_s为当前帧的前轮转角对应的方向盘传动比。

在一些实施例中，为了兼顾标定精度和方向盘参数的实际应用需求，方向盘参数标定模块230还用于在按照公式(6)得到多个当前帧的前轮转角对应的方向盘传动比后，根据这些前轮转角对应的方向盘传动比，计算得到一个不随前轮转角变化的固定的方向盘传动比。例如，计算多个前轮转角对应的方向盘传动比的均值，作为车辆的固定的方向盘传动比。

图3是适于用来实现根据本申请实施方式的电子设备的结构示意图。

如图3所示，电子设备300包括中央处理单元(CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行前述的实施方式中的各种处理。在RAM303中，还存储有电子设备300操作所需的各种程序和数据。CPU301、ROM302以及RAM303通过总线304彼此相连。输入/输出接口(I/O接口)305也连接至总线304。

以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。

特别地，根据本申请的实施方式，本申请描述的方向盘参数的标定方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在及其可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行方向盘参数的标定方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。

作为另一方面，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施方式中电子设备中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入电子设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的方向盘参数的标定方法。

图4为本申请实施例提供的一种方向盘参数的标定方法的流程图。该方法包括以下步骤401至403：

401、获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角。

具体地，在一些实施例中，航向角可由随车的GPS获取，该GPS可以是车辆中配置的传感器，也可以是驾驶员携带的智能设备中的GPS。车速和方向盘角度可由车辆自带传感器测量，并从CAN接口中读取获得。在一些实施例中，车速还可以通过GPS数据推算、IMU读取的方式获得。在一些实施例中，实时地通过上述方式获取车辆行驶过程中的行驶数据，如此可获得多帧的行驶数据，每帧行驶数据至少包含航向角、车速和方向盘转角。

在一些实施例中，可以在车辆测试的行驶过程中获取上述车辆行驶数据。在一些实施例中，可以在车辆正常行驶过程中获取上述车辆行驶数据。在本实施例中，车辆行驶所需的方向盘传动比和方向盘零位可以是车辆出厂给定的参数，也可以是前期标定所得，本次标定流程用于优化标定方向盘参数。

402、基于航向角和车速，确定车辆的前轮转角。

具体地，方向盘和前轮是联动的，且根据方向盘传动比和方向盘零位的定义，要计算方向盘传动比和方向盘零位，需要先获得前轮转角。该前轮转角可以基于车辆的航向角和车速计算得到。

在一些实施例中，步骤402的过程为：基于至少两帧的航向角确定该至少两帧中对应一帧的航向角变化率，并基于该航向角变化率和对应帧的车速，确定对应帧的前轮转角。具体地，对于常用的阿克曼底盘的车辆，根据前述公式(1)所示的阿克曼底盘的运动学模型，可得到前述公式(2)所示的前轮转角计算公式，由此，需要获得车辆轴距l、某一帧的车速v和该帧的航向角变化率

才能计算得到该帧的前轮转角δ_f。所以，需要利用至少两帧的航向角，计算得到各帧中某一帧的航向角变化率，再利用车辆轴距l、该航向角变化率和该某一帧对应的车速，基于公式(2)得到该某一帧的前轮转角。按照该过程，可以得到多帧的前轮转角。应当注意的是，确定前轮转角时，需要剔除车速为0的行驶数据。

在一些实施例中，确定航向角变化率的过程可以为：基于当前帧的前一帧和后一帧的航向角，确定当前帧的航向角变化率。针对需要计算前轮转角的当前帧(i-1)，获得其前一帧(i-2)的航向角φ_i-2和时间戳t_i-2，并获得其后一帧i的航向角φ_i和时间戳t_i，再基于前述公式(3)所示的航向角变化率计算式，得到当前帧的航向角变化率

这样基于差分思想，利用两个相邻前后帧对应的航向角变化率得到一个中间帧的航向角变化率，能够降低因传感器精度不足而引起的航向角变化率的误差，从而进一步削弱后续方向盘参数的标定误差。

403、基于前轮转角和方向盘转角，标定车辆的方向盘传动比和方向盘零位。

具体地，前轮转角、方向盘转角、方向盘传动比和方向盘零位之间具有一定的映射关系，故可以基于前轮转角和方向盘转角来计算方向盘传动比和方向盘零位，完成方向盘参数的标定。

在一些实施例中，鉴于需求解的参数至少有两个，为了确保标定精度，可以待前轮转角和方向盘转角的数据累积到一定量时再标定。标定求解的过程，可以采用机器学习算法(如最小二乘法)来拟合映射关系的系数，获得一组最优解，作为方向盘传动比和方向盘零位。

在一些实施例中，上述标定过程是在车辆行驶过程中在线标定。在一些实施例中，上述标定过程可以离线标定。在本实施例中，需要将每帧的前轮转角和方向盘转角存储于数据库中，待需要标定的时候(如定时周期达到或者接收到标定指令等)，便从数据库中读取数据，并基于上述映射关系来求解方向盘传动比和方向盘零位。

在一些实施例中，前轮转角、方向盘传动比、方向盘转角和方向盘零位之间存在第一映射关系，且第一映射关系中不同的前轮转角对应的方向盘传动比相同。本实施例中，车辆的方向盘传动比是一个固定传动比，其不随着前轮转角的不同而变化。该第一映射关系如前述公式(4)所示。

相应地，步骤403实现为：基于多帧的前轮转角和方向盘转角，通过上述第一映射关系，计算得到方向盘传动比和方向盘零位。以最小二乘算法拟合第一映射关系的系数为例，首先，将上述第一映射关系转换为矩阵形式：[θ]＝[δ_f 1][λ_s θ₀]^T，再转换为最小二乘矩阵公式：x＝(A^TA)^-1A^Tb，其中，x＝[λ_s θ₀]^T，A＝[δ_f 1]，b＝[θ]。然后，利用多帧的前轮转角和方向盘转角，即可获得x的一组最优解，即方向盘传动比和方向盘零位。

在一些实施例中，前轮转角、方向盘传动比、方向盘转角和方向盘零位之间存在第二映射关系，且第二映射关系中不同的前轮转角对应的方向盘传动比不同。本实施例中，第二映射关系不再是直线形式，而是高阶(至少二阶)曲线形式，那么方向盘传动比随着前轮转角的不同而变化，避免获取数据不均匀而导致的方向盘传动比不准确的问题。这是因为，对于大部分阿克曼底盘来说，其转向结构的特性，会导致其方向盘传动比跟随前轮转角大小的变化而变化。例如，有些乘用车，其前轮转角变大的时候，方向盘传动比变小，可以让司机在大角度过弯的时候更加方便。此时，如果仍采用第一映射关系来计算方向盘传动比λ_s，计算的结果便会极大的受到数据获取范围的影响。例如，如果获取的数据大量集中在大角度的前轮转角的情况下，那计算出的方向盘传动比便会偏小。

在一些实施例中，第二映射关系如前述公式(5)所示。同样以最小二乘算法拟合第二映射关系的系数为例，首先，将上述第二映射关系转换为矩阵形式：[θ]＝[δ_f ⁿ…δ_f 1][λ_n…λ₁ θ₀]^T，再转换为最小二乘矩阵公式：x＝(A^TA)^-1A^Tb，其中，x＝[λ_n…λ₁ θ₀]^T，A＝[δ_f ⁿ…δ_f 1]，b＝[θ]。然后，利用多帧的前轮转角和方向盘转角，即可获得x的一组最优解，即方向盘零位和n个传动比系数。

相应地，步骤403的标定过程可以为：鉴于不同车辆的底盘的传动系统的特性不同，方向盘传动比的变化程度不同，故需要先确定第二映射关系的曲线阶数。例如，对于方向盘传动比稳定的底盘，曲线阶数可以较小，而对于方向盘传动比有所变化的底盘，曲线阶数则取值较大。在一些实施例中，曲线阶数的取值范围为[2,5]，这样可以避免曲线阶数过大而使得第二映射关系过于复杂，造成过拟合问题。之后，利用多帧的前轮转角和方向盘转角，通过机器学习算法等方式，拟合得到第二映射关系的系数，即方向盘零位和多个传动比系数，该传动比系数的数量与曲线阶数的取值相同。第二映射关系的各系数确定后，表征方向盘转角和前轮转角的第二映射关系便确定了，也就间接确定了方向盘传动比。由于第二映射关系更加精准地表征了前轮转角和方向盘转角的关系，所以，能够避免方向盘参数标定过程中数据获取不均匀造成的影响。

在一些实施例中，方向盘参数的标定方法还包括：在得到方向盘零位和多个传动比系数后，基于前述公式(5)和方向盘传动比的定义，得到前述公式(6)所示的计算某一帧的前轮转角对应的方向盘传动比的计算式。根据前述公式(6)可计算任一前轮转角对应的方向盘传动比。例如，基于需要计算方向盘传动比的当前帧的前轮转角，按照公式(6)得到该当前帧的方向盘传动比。

在一些实施例中，为了兼顾标定精度和方向盘参数的实际应用需求，上述方法还包括：在按照公式(6)得到多个当前帧的前轮转角对应的方向盘传动比后，根据这些前轮转角对应的方向盘传动比，计算得到一个不随前轮转角变化的固定的方向盘传动比。例如，计算多个前轮转角对应的方向盘传动比的均值，作为车辆的固定的方向盘传动比。

综上，本申请实施例提供的方向盘参数的标定方法，利用车辆行驶过程中的行驶数据(如航向角、车速和方向盘转角等)来标定方向盘传动比和方向盘零位，无需使用专业的检测设备，仅需车辆常见传感器配置，且无需专业人员参与测量，不受场地限制，降低标定成本，简化标定流程，提高标定效率。并且，能够同时标定方向盘传动比和方向盘零位，进一步简化标定流程及提高标定效率。

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。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。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施方式的装置、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，两个接连地表示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操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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种方向盘参数的标定方法，其特征在于，包括：

获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角；

基于所述航向角和所述车速，确定所述车辆的前轮转角；

基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位；

所述前轮转角、所述方向盘传动比、所述方向盘转角和所述方向盘零位之间存在映射关系；

所述基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位，包括：

基于多帧的所述前轮转角和所述方向盘转角，通过所述映射关系，得到所述方向盘传动比和所述方向盘零位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取车辆行驶过程中的多帧的所述航向角和所述车速；

相应地，所述基于所述航向角和所述车速确定所述车辆的前轮转角包括：

基于至少两帧的所述航向角确定所述至少两帧中对应一帧的航向角变化率；

基于所述航向角变化率和对应帧的所述车速，确定对应帧的所述前轮转角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于至少两帧的所述航向角确定航向角变化率包括：

基于当前帧的前一帧和后一帧的所述航向角，确定所述当前帧的所述航向角变化率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，前轮转角、方向盘传动比、方向盘转角和方向盘零位之间存在第一映射关系，且所述第一映射关系中不同的前轮转角对应的方向盘传动比相同；

相应地，所述基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位包括：

基于多帧的所述前轮转角和所述方向盘转角，通过所述第一映射关系，得到所述方向盘传动比和所述方向盘零位。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，前轮转角、方向盘传动比、方向盘转角和方向盘零位之间存在第二映射关系，且所述第二映射关系中不同的前轮转角对应的方向盘传动比不同；

相应地，所述基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位包括：

确定所述第二映射关系的曲线阶数，所述曲线阶数不小于2；

基于多帧的所述前轮转角和所述方向盘转角、以及所述第二映射关系，得到所述方向盘零位和所述第二映射关系中的多个传动比系数，所述传动比系数的个数与所述曲线阶数相同。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二映射关系

为：

其中，θ为所述方向盘转角(弧度)，δ_f为所述前轮转角(弧度)，λ_n为所述传动比系数，θ₀为所述方向盘零位，n为所述曲线阶数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述得到所述方向盘零位和所述第二映射关系中的多个传动比系数后，所述方法还包括：

按照如下公式得到当前帧的所述前轮转角对应的方向盘传动比：

其中，λ_s为所述前轮转角对应的方向盘传动比。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述得到当前帧的前轮转角对应的方向盘传动比后，所述方法还包括：

基于多帧的所述前轮转角对应的方向盘传动比，得到一个不随前轮转角变化的方向盘传动比。

9.一种方向盘参数的标定装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取车辆行驶过程中的航向角、车速和方向盘转角；

前轮转角确定模块，用于基于所述航向角和所述车速确定所述车辆的前轮转角；

方向盘参数标定模块，用于基于所述前轮转角和所述方向盘转角，标定所述车辆的方向盘传动比和方向盘零位；

所述方向盘参数标定模块用于基于多帧的所述前轮转角和所述方向盘转角，通过映射关系，得到所述方向盘传动比和所述方向盘零位；其中，所述前轮转角、所述方向盘传动比、所述方向盘转角和所述方向盘零位之间存在映射关系。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的方向盘参数的标定方法。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方向盘参数的标定方法。

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