CN112158201B - 一种智能驾驶车辆横向控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能驾驶车辆横向控制方法及系统，其技术方案要点是：包括以下步骤：S1、中心基站将智能驾驶车辆自身的信息实时传递给周围车辆，中心基站将周围车辆的信息实时传递给智能驾驶车辆；S2、所述智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站；S3、所述智能驾驶车辆接收中心基站发出的周边路况的感知信息，智能驾驶车辆接收周围车辆中驾驶员对车辆进行控制的动作信息；S4、所述智能驾驶车辆根据接收的感知信息和动作信息确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；S5、所述智能驾驶车辆通过车辆监测模块监测自动驾驶车辆周围目标；本发明能够充分提高无人智能驾驶车辆变道时的安全性，实现超安全横向控制。

Description

一种智能驾驶车辆横向控制方法及系统
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，特别涉及一种智能驾驶车辆横向控制方法及系统。
背景技术
自动驾驶车辆驾驶场景需要在结构化道路和非结构化道路中切换。在结构化道路中正常情况下需要按照国家交通规则来选择换道方向；但在非结构化道路中自动驾驶车辆需要自己决定换道方向。所以复杂环境下一种合理、安全的换道方向选择对无人车的运行至关重要。
可参考公开号为CN110667563A的中国专利，其公开了自动驾驶车辆横向控制方法、装置及车辆。该方法包括：获取车辆的当前车速、当前位置；根据当前车速确定第一预瞄距离；根据第一预瞄距离以及当前位置，在预设的行驶轨迹上确定预瞄点；确定从当前位置到预瞄点之间的行驶轨迹的最大航向角；根据最大航向角以及第一预瞄距离确定第二预瞄距离；根据第二预瞄距离确定目标预瞄距离；根据目标预瞄距离确定方向盘转角；根据方向盘转角控制车辆的方向盘转动，以控制车辆转向。
上述的这种自动驾驶车辆横向控制方法、装置及车辆具有能够实现智能驾驶的优点；但是上述的这种自动驾驶车辆横向控制方法、装置及车辆依旧存在着一些缺点，如：智能驾驶的精度较低。
发明内容
针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种智能驾驶车辆横向控制方法及系统，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种智能驾驶车辆横向控制方法，包括以下步骤：
S1、中心基站将智能驾驶车辆自身的信息实时传递给周围车辆，中心基站将周围车辆的信息实时传递给智能驾驶车辆；
S2、所述智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站；
S3、所述智能驾驶车辆接收中心基站发出的周边路况的感知信息，智能驾驶车辆接收周围车辆中驾驶员对车辆进行控制的动作信息；
S4、所述智能驾驶车辆根据接收的感知信息和动作信息确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；
S5、所述智能驾驶车辆通过车辆监测模块监测自动驾驶车辆所在车道前后方的2个目标以及准备变道车道中的车辆目标，并将与自动驾驶车辆同一车道中距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一同道目标，将距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二同道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中最近的目标定义为第一变道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中次近的目标定义为第二变道目标；
S6、利用所述智能驾驶车辆中的判断分析模块监测和预判第一同道目标和第二同道目标是否均有横向运动趋势，若否，则保持监测；若监测到第一同道目标和第二同道目标均有横向运动趋势，则根据第一同道目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道的必要；若监测到第一变道目标和第二变道目标相距智能驾驶车辆未超过预计车距，则根据第一变道目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道的必要；
S7、利用所述智能驾驶车辆中的判断分析模块监测获取第一同道目标的横向运动速度和横向运动加速度；利用智能驾驶车辆中的判断分析模块监测获取第一变道目标的横向运动速度和横向运动加速度；
S8、将所述第一同道目标的运动参数、第一变道目标的运动参数、第一同道目标的横向运动速度和横向运动加速度、第一变道目标的横向运动速度和横向运动加速度信息上传给中心基站，中心基站判断可以进行变道时，则执行横向控制算法，包括进行控制目标点计算、跟踪误差计算和误差补偿控制；通过事先针对不同车辆所设置的传动比中获得的误差补偿转换成方向盘信号输出给车辆的线控系统，确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；在智能驾驶车辆在进行横向运动之前将变道警告信息发送给第一同道目标、第二同道目标、第一变道目标和第二变道目标；
S9、利用所述智能驾驶模块控制所述智能驾驶车辆进行变道。
较佳的，所述S2中，所述智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站时，所述周围车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息同时产送给中心基站。
较佳的，所述S5中，所述智能驾驶车辆中的车辆监测模块包括图像信息获取模块、车道信息模块、道路曲率模块和预瞄距离模块，所述信息获取模块用于获取待控制车辆的当前车速，并获取所述待控制车辆前方预设区域的当前图像信息；所述车道信息模块，用于从所述当前图像信息中提取所述待控制车辆所处车道的车道线信息；所述道路曲率模块，用于根据所述车道线信息计算当前道路曲率；所述预瞄距离模块，用于根据所述当前车速和所述当前道路曲率计算预瞄距离。
较佳的，所述S8中在确定车辆的自动驾驶层级后，根据确定的自动驾驶层级，选择相应层级自动驾驶的横纵向的模式管理，并根据模式管理控制横向和纵向分别或者同时激活、控制全横向或者部分抑制的横向功能激活、控制全纵向或者部分抑制的纵向功能激活以及控制全纵向加上部分抑制的横向功能的功能组合激活。
较佳的，所述智能驾驶模块包括自动驾驶层级选择模块、统筹决策模块和统筹模式输出模块，所述自动驾驶层级选择模块用于确定当前车辆的自动驾驶层级；所述统筹决策模块用于根据确认的自动驾驶层级，选择相应层级自动驾驶的横纵向的模式管理；所述统筹模式输出模块用于根据统筹决策模块选择的模式管理输出对于车辆横向和纵向的模式控制，包括横向和纵向分别或者同时激活的模式控制、全横向或者部分抑制的横向功能激活的模式控制、全纵向或者部分抑制的纵向功能激活的模式控制以及全纵向加上部分抑制的横向功能的功能组合激活的模式控制。
较佳的，所述中心基站与所述智能驾驶车辆以及所述周围车辆之间通过蓝牙/无线方式通讯连接。
较佳的，所述S9利用所述智能驾驶模块控制所述智能驾驶车辆进行变道时，采用梯度下降法确定方向盘转角，根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动，采用梯度下降法确定方向盘转角的步骤，包括：计算对应于第xi个路径点的方向盘的目标转角，采用梯度比例下降函数f(xi)＝-0.1xi-12+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。
本发明还公开了一种智能驾驶车辆横向控制系统，包括上述所涉及的设备。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
本智能驾驶车辆横向控制方法在控制智能驾驶车辆时能够对周边车辆的各种信息进行实时监测并反馈至中心基站，同时能够通过车辆监测模块监测自动驾驶车辆所在车道前后方的2个目标以及准备变道车道中的车辆目标进行定位分析，如将与自动驾驶车辆同一车道中距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一同道目标，将将距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二同道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中最近的目标定义为第一变道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中次近的目标定义为第二变道目标；能够为影响智能驾驶车辆变道的各种车辆影响因素做出判定，能够灵活的控制策略的调整，并且通过中心基站统一下发控制策略，能够充分提高无人智能驾驶车辆变道时的安全性，实现超安全横向控制。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
附图标记：1、移动机构；2、车板；3、转动车轮；4、支撑板；5、矩形通孔；6、顶板；7、伺服电机；8、卷轮；9、牵引绳；10、夹紧机构；11、横板；12、连接杆；13、转动块；14、固定板；15、第一卡块；16、第二卡块；17、螺纹杆；18、第一竖直板；19、推把；20、连接板；21、滑块；22、滑槽；23、锁紧螺母；24、联轴器；25、第二竖直板；26、开口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1
参考图1，一种智能驾驶车辆横向控制方法，包括以下步骤：
S1、中心基站将智能驾驶车辆自身的信息实时传递给周围车辆，中心基站将周围车辆的信息实时传递给智能驾驶车辆；
S2、智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站；
S3、智能驾驶车辆接收中心基站发出的周边路况的感知信息，智能驾驶车辆接收周围车辆中驾驶员对车辆进行控制的动作信息；
S4、智能驾驶车辆根据接收的感知信息和动作信息确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；
S5、智能驾驶车辆通过车辆监测模块监测自动驾驶车辆所在车道前后方的2个目标以及准备变道车道中的车辆目标，并将与自动驾驶车辆同一车道中距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一同道目标，将距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二同道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中最近的目标定义为第一变道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中次近的目标定义为第二变道目标；
S6、利用智能驾驶车辆中的判断分析模块监测和预判第一同道目标和第二同道目标是否均有横向运动趋势，若否，则保持监测；若监测到第一同道目标和第二同道目标均有横向运动趋势，则根据第一同道目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道的必要；若监测到第一变道目标和第二变道目标相距智能驾驶车辆未超过预计车距，则根据第一变道目标的运动参数来确定自动驾驶车辆是否有变道的必要；
S7、利用智能驾驶车辆中的判断分析模块监测获取第一同道目标的横向运动速度和横向运动加速度；利用智能驾驶车辆中的判断分析模块监测获取第一变道目标的横向运动速度和横向运动加速度；
S8、将第一同道目标的运动参数、第一变道目标的运动参数、第一同道目标的横向运动速度和横向运动加速度、第一变道目标的横向运动速度和横向运动加速度信息上传给中心基站，中心基站判断可以进行变道时，则执行横向控制算法，包括进行控制目标点计算、跟踪误差计算和误差补偿控制；通过事先针对不同车辆所设置的传动比中获得的误差补偿转换成方向盘信号输出给车辆的线控系统，确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；在智能驾驶车辆在进行横向运动之前将变道警告信息发送给第一同道目标、第二同道目标、第一变道目标和第二变道目标；
S9、利用智能驾驶模块控制智能驾驶车辆进行变道。
分析可知，本智能驾驶车辆横向控制方法在控制智能驾驶车辆时能够对周边车辆的各种信息进行实时监测并反馈至中心基站，同时能够通过车辆监测模块监测自动驾驶车辆所在车道前后方的2个目标以及准备变道车道中的车辆目标进行定位分析，如将与自动驾驶车辆同一车道中距离自动驾驶车辆最近的目标定义为第一同道目标，将将距离自动驾驶车辆次近的目标定义为第二同道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中最近的目标定义为第一变道目标，将距离自动驾驶车辆准备变道车道中次近的目标定义为第二变道目标；能够为影响智能驾驶车辆变道的各种车辆影响因素做出判定，能够灵活的控制策略的调整，并且通过中心基站统一下发控制策略，能够充分提高无人智能驾驶车辆变道时的安全性，实现超安全横向控制。
本实施例中，优选的，S2中，智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站时，周围车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息同时产送给中心基站；通过将周围车辆预先规划的车辆运动轨迹信息同时产送给中心基站能够便于中心基站及时传递信息共享给中心基站。
本实施例中，优选的，S5中，智能驾驶车辆中的车辆监测模块包括图像信息获取模块、车道信息模块、道路曲率模块和预瞄距离模块，信息获取模块用于获取待控制车辆的当前车速，并获取待控制车辆前方预设区域的当前图像信息；车道信息模块，用于从当前图像信息中提取待控制车辆所处车道的车道线信息；道路曲率模块，用于根据车道线信息计算当前道路曲率；预瞄距离模块，用于根据当前车速和当前道路曲率计算预瞄距离；通过利用图像信息获取模块、车道信息模块、道路曲率模块和预瞄距离模块能够达到良好的检测各种信息的能力。
本实施例中，优选的，S8中在确定车辆的自动驾驶层级后，根据确定的自动驾驶层级，选择相应层级自动驾驶的横纵向的模式管理，并根据模式管理控制横向和纵向分别或者同时激活、控制全横向或者部分抑制的横向功能激活、控制全纵向或者部分抑制的纵向功能激活以及控制全纵向加上部分抑制的横向功能的功能组合激活；通过根据层级确定横纵向的管理模式能够增大智能驾驶车辆横纵向移动的灵活性。
本实施例中，优选的，智能驾驶模块包括自动驾驶层级选择模块、统筹决策模块和统筹模式输出模块，自动驾驶层级选择模块用于确定当前车辆的自动驾驶层级；统筹决策模块用于根据确认的自动驾驶层级，选择相应层级自动驾驶的横纵向的模式管理；统筹模式输出模块用于根据统筹决策模块选择的模式管理输出对于车辆横向和纵向的模式控制，包括横向和纵向分别或者同时激活的模式控制、全横向或者部分抑制的横向功能激活的模式控制、全纵向或者部分抑制的纵向功能激活的模式控制以及全纵向加上部分抑制的横向功能的功能组合激活的模式控制；通过利用自动驾驶层级选择模块、统筹决策模块和统筹模式输出模块能够根据预定的算法灵活统筹和决定驾驶策略，从而实现灵活控制。
本实施例中，优选的，中心基站与智能驾驶车辆以及周围车辆之间通过蓝牙/无线方式通讯连接；通过采用蓝牙或无线通讯的方式能够实现中心基站与智能驾驶车辆的快速通讯。
本实施例中，优选的，S9利用智能驾驶模块控制智能驾驶车辆进行变道时，采用梯度下降法确定方向盘转角，根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动，采用梯度下降法确定方向盘转角的步骤，包括：计算对应于第xi个路径点的方向盘的目标转角，采用梯度比例下降函数f(xi)＝-0.1xi-12+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角；通过采用预计的梯度比例下降函数能够在进行方向盘转角控制时，实现转角的渐低过渡控制。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：还公开了一种智能驾驶车辆横向控制系统，包括上述所涉及的设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、中心基站将智能驾驶车辆自身的信息实时传递给周围车辆，中心基站将周围车辆的信息实时传递给智能驾驶车辆；
S2、所述智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站；
S3、所述智能驾驶车辆接收中心基站发出的周边路况的感知信息，智能驾驶车辆接收周围车辆中驾驶员对车辆进行控制的动作信息；
S4、所述智能驾驶车辆根据接收的感知信息和动作信息确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；
S5、所述智能驾驶车辆通过车辆监测模块监测智能驾驶车辆所在车道前后方的2个目标以及准备变道车道中的车辆目标，并将与智能驾驶车辆同一车道中距离智能驾驶车辆最近的目标定义为第一同道目标，将距离智能驾驶车辆次近的目标定义为第二同道目标，将距离智能驾驶车辆准备变道车道中最近的目标定义为第一变道目标，将距离智能驾驶车辆准备变道车道中次近的目标定义为第二变道目标；
S6、利用所述智能驾驶车辆中的判断分析模块监测和预判第一同道目标和第二同道目标是否均有横向运动趋势，若否，则保持监测；若监测到第一同道目标和第二同道目标均有横向运动趋势，则根据第一同道目标的运动参数来确定智能驾驶车辆是否有变道的必要；若监测到第一变道目标和第二变道目标相距智能驾驶车辆未超过预计车距，则根据第一变道目标的运动参数来确定智能驾驶车辆是否有变道的必要；
S7、利用所述智能驾驶车辆中的判断分析模块监测获取第一同道目标的横向运动速度和横向运动加速度；利用智能驾驶车辆中的判断分析模块监测获取第一变道目标的横向运动速度和横向运动加速度；
S8、将所述第一同道目标的运动参数、第一变道目标的运动参数、第一同道目标的横向运动速度和横向运动加速度、第一变道目标的横向运动速度和横向运动加速度信息上传给中心基站，中心基站判断可以进行变道时，则执行横向控制算法，包括进行控制目标点计算、跟踪误差计算和误差补偿控制；通过事先针对不同车辆所设置的传动比中获得的误差补偿转换成方向盘信号输出给车辆的线控系统，确定智能驾驶车辆的自动驾驶层级；在智能驾驶车辆在进行横向运动之前将变道警告信息发送给第一同道目标、第二同道目标、第一变道目标和第二变道目标；
S9、利用智能驾驶模块控制所述智能驾驶车辆进行变道。
2.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：所述S2中，所述智能驾驶车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息传送给中心基站时，所述周围车辆将预先规划的车辆运动轨迹信息同时产送给中心基站。
3.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：所述S5中，所述智能驾驶车辆中的车辆监测模块包括图像信息获取模块、车道信息模块、道路曲率模块和预瞄距离模块，所述信息获取模块用于获取待控制车辆的当前车速，并获取所述待控制车辆前方预设区域的当前图像信息；所述车道信息模块，用于从所述当前图像信息中提取所述待控制车辆所处车道的车道线信息；所述道路曲率模块，用于根据所述车道线信息计算当前道路曲率；所述预瞄距离模块，用于根据所述当前车速和所述当前道路曲率计算预瞄距离。
4.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：所述S8中在确定车辆的自动驾驶层级后，根据确定的自动驾驶层级，选择相应层级自动驾驶的横纵向的模式管理，并根据模式管理控制横向和纵向分别或者同时激活、控制全横向或者部分抑制的横向功能激活、控制全纵向或者部分抑制的纵向功能激活以及控制全纵向加上部分抑制的横向功能的功能组合激活。
5.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：所述智能驾驶模块包括自动驾驶层级选择模块、统筹决策模块和统筹模式输出模块，所述自动驾驶层级选择模块用于确定当前车辆的自动驾驶层级；所述统筹决策模块用于根据确认的自动驾驶层级，选择相应层级自动驾驶的横纵向的模式管理；所述统筹模式输出模块用于根据统筹决策模块选择的模式管理输出对于车辆横向和纵向的模式控制，包括横向和纵向分别或者同时激活的模式控制、全横向或者部分抑制的横向功能激活的模式控制、全纵向或者部分抑制的纵向功能激活的模式控制以及全纵向加上部分抑制的横向功能的功能组合激活的模式控制。
6.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：所述中心基站与所述智能驾驶车辆以及所述周围车辆之间通过蓝牙/无线方式通讯连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能驾驶车辆横向控制方法，其特征在于：所述S9利用所述智能驾驶模块控制所述智能驾驶车辆进行变道时，采用梯度下降法确定方向盘转角，根据方向盘转角输出控制信号，控制电机带动方向盘和车轮转动，采用梯度下降法确定方向盘转角的步骤，包括：计算对应于第xi个路径点的方向盘的目标转角，采用梯度比例下降函数f(xi)＝-0.1xi-12+26xi-1-506，优化方向盘的目标转角，得到方向盘转角。
8.一种智能驾驶车辆横向控制系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所涉及的设备。
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