CN112356844A - 一种控制车辆行驶方向的方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本说明书提供了一种控制车辆行驶方向的方法、装置及设备。所述方法包括获取目标车辆的预设参考轨迹；实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角；将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。利用本说明书实施例可以有效减少对车辆超调的现象，提高车辆的行驶安全性。

Description

一种控制车辆行驶方向的方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及车辆控制领域，特别涉及一种控制车辆行驶方向的方法、装置及设备。

背景技术

随着自动驾驶技术的不断发展，紧急蔽障等特殊工况下的车辆控制变得越来越重要。

现有技术中通常基于误差反馈来消除误差，进而实现对车辆的控制。然而，这种方法初始时刻的误差较大，例如，驾驶员激活车道保持系统时，车辆处于车道内偏离中心线较远的位置，或者车头与车道中心线夹角较大，都会引入较大的初始误差，而这种初始误差很容易使系统产生超调，从而在紧急蔽障时难以保证对车辆的稳定控制，降低车辆行驶的安全性。

因此，业内亟需一种可以解决上述问题的技术方案。

发明内容

本说明书实施例提供了一种控制车辆行驶方向的方法、装置及设备，可以有效减少对车辆超调的现象，提高车辆的行驶安全性。

本说明书提供的控制车辆行驶方向的方法、装置及设备是包括以下方式实现的。

一种控制车辆行驶方向的方法，包括：获取目标车辆的预设参考轨迹；实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令；所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角，将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

一种控制车辆行驶方向的装置，包括：参考轨迹获取模块，用于获取目标车辆的预设参考轨迹；位姿信息获取模块，用于实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；计算模块，用于根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；生成模块，用于在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令；所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角，发送模块，用于将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

一种控制车辆行驶方向的设备，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现本说明书实施例中任意一个方法实施例的步骤。

本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的方法、装置及设备。一些实施例中通过根据位姿信息和预设参考轨迹上的预瞄点计算车辆偏离预设参考轨迹的跟踪偏差，判断跟踪偏差与预设偏差阈值的关系，可以自适应的实现对不同跟踪偏差的车道偏离横向控制，从而有效提高对车辆控制的效率。当检测到跟踪偏差大于预设偏差阈值时，在根据跟踪偏差计算方向盘指令的基础上，通过安排过渡过程降低跟踪偏差，不仅可以在不改变系统阻尼的情况下，加快系统跟踪响应，提高对车辆控制的效率，而且可以有效减少对车辆超调的现象，提高车辆的行驶安全性。在确定方向盘指令后，通过进行滤波、限幅处理，可以使输出的方向盘指令更准确，从而可以提高对车辆控制的准确度。采用本说明书提供的实施方案，可以有效减少对车辆超调的现象，提高车辆的行驶安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，并不构成对本说明书的限定。在附图中：

图1是本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的方法的一个实施例的流程示意图；

图2是本说明书提供的一种卡车的结构示意图；

图3是本说明书提供的一种基于车辆坐标系计算牵引车相对于预瞄点跟踪偏差的模拟示意图；

图4是本说明书提供的一种利用现有方法对车辆控制的示意图；

图5是本说明书提供的一种安排过渡过程对车辆控制的示意图；

图6是本说明书提供的另一种安排过渡过程对车辆控制的示意图；

图7是本说明书提供的控制车辆行驶方向的方法的一个具体实施例的流程示意图；

图8是本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的装置的一个实施例的模块结构示意图；

图9是本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的服务器的一个实施例的硬件结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书实施例保护的范围。

下面以一个具体的应用场景为例对本说明书实施方案进行说明。具体的，图1是本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的方法的一个实施例的流程示意图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。

本说明书提供的一种实施方案可以应用到客户端、服务器等中。所述客户端可以包括终端设备，如智能手机、平板电脑等。所述服务器可以包括单台计算机设备，也可以包括多个服务器组成的服务器集群，或者分布式系统的服务器结构等。优选的，本说明书方案可以应用于车道保持/偏离辅助系统中，其中，车道保持/偏离辅助系统可以在车辆有发生危险的趋势时及时采取相应的措施,控制车辆在车道内安全行驶。

需要说明的是，下述实施例描述并不对基于本说明书的其他可扩展到的应用场景中的技术方案构成限制。具体的一种实施例如图1所示，本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的方法的一种实施例中，所述方法可以包括以下步骤。

S0：获取目标车辆的预设参考轨迹。

一些实施例中，所述目标车辆的结构可以为非统一的整体，如目标车辆可以为卡车，其中，卡车可以包括牵引车和挂车。如图2所示，图2是本说明书提供的一种卡车的结构示意图，其中，卡车结构包括牵引车①和挂车②两部分，③为牵引车①的质点(牵引车后轮轴的中心)，④为挂车②的质点(挂车后轮轴的中心)。

一些实施例中，所述目标车辆的结构还可以为统一的整体，如普通汽车、自行车等。

需要说明的是，通常由于卡车满载的重量是普通轿车的20-25倍，卡车长度是普通轿车的4-5倍，卡车结构是非统一的整体，所以，在道路行驶过程中，除了需要将牵引车①保持在车道内外，还需要将挂车②保持在车道内。此外，由于卡车空载、半载、满载重量不同，行驶速度不同，如果在行驶过程中驾驶操作不当，如，对方向盘转角、转向角速度控制不当，将会出现卡车在直线车道行驶过程中的甩挂现象、过弯行驶过程中的刮碰现象等，因此，对卡车自身的控制较普通轿车相比更为复杂且要求更高。

当然，上述只是进行示例性说明，目标车辆的结构可不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

一些实施例中，预设参考轨迹可以理解为是预先为目标车辆设定的可行驶轨迹。一些实施场景中，可行驶轨迹可以由一连串坐标点组成。具体的，预先为目标车辆设定的可行驶轨迹可以是在时间和位置上向前延伸的坐标点。预设参考轨迹可以用于判断目标车辆行驶轨迹是否异常。

一些实施例中，目标车辆的预设参考轨迹可以通过接收上游输入获得，也可以通过定位方式获得预设车道信息，然后根据车道信息生成预设参考轨迹，还可以通过其他方式获得，本说明书对此不作限定。

S2：实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息。

一些实施例中，位姿信息可以包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息。姿态信息可以包括航向角。一些实施场景中，位置信息可以通过(x，y)的坐标形式表示。一些实施场景中，位姿信息可以通过车辆上的传感器获得，例如摄像头、激光雷达传感器等，还可以通过定位方式获得，本说明书对此不作限定。

一些实施场景中，可以实时获取目标车辆的位姿信息，这样可以实时对目标车辆进行控制，从而保证车辆行驶安全。

本说明书实施例中，通过获取目标车辆的预设参考轨迹和位姿信息，可以为后续计算目标车辆偏离预设参考轨迹的跟踪偏差提供基础。

S4：根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差。

本说明书实施例中，在获取目标车辆的预设参考轨迹和位姿信息后，可以根据位姿信息和预设参考轨迹上的预瞄点，计算目标车辆偏离预设参考轨迹的跟踪偏差。

一些实施场景中，预设参考轨迹上可以包括一个或多个预瞄点。预瞄点可以是预设参考轨迹上在目标车辆行驶方向前方的一个或多个坐标点。预瞄点到车辆中心位置的距离可以称为预瞄距离。其中，车辆中心位置可以是目标车辆简化成二轮模型后的后轮轴的中心，也可以是卡车中牵引车的质点，还可以根据实际场景设定。预瞄点可以理解为是控制车辆中心位置经过的点。预瞄距离可以根据实际场景车速、路况(如道路曲率)等确定，本说明书对此不作限定。

一些实施场景中，跟踪偏差也可以称为跟踪误差。跟踪偏差可以存在于车辆行驶的整个过程中。在车辆启动时的跟踪偏差可以称为初始误差。一些实施场景中，由于位姿信息可以包括位置信息和姿态信息，所以根据位姿信息和预设参考轨迹上的预瞄点，计算出的目标车辆偏离预设参考轨迹的跟踪偏差可以包括位置偏差和姿态偏差。其中，位置偏差可以通过距离表示，姿态偏差可以通过角度表示。

例如一些实施场景中，目标车辆包括牵引车和挂车，其偏离预设参考轨迹的跟踪偏差可以为牵引车相对于预瞄点的跟踪偏差。其中，牵引车相对于预瞄点的跟踪偏差包括位置偏差和姿态偏差，位置偏差可以是牵引车的质点与预瞄点之间的横向偏差，牵引车的质点为牵引车后轮轴的中心，横向偏差可以为预瞄点到牵引车车头所在直线的垂直距离。姿态偏差可以是牵引车车身方向与牵引车的质点到预瞄点的射线方向之间的夹角。如图3所示，图3是本说明书提供的一种基于车辆坐标系计算牵引车相对于预瞄点跟踪偏差的模拟示意图，其以牵引车后轮轴的中心作为原点O，牵引车后轮轴的方向为x轴，牵引车车头方向为y轴，建立车辆坐标系，此时，位置偏差可以是预瞄点到y轴的垂直距离，姿态偏差可以是从原点到预瞄点的射线与y轴正方向的夹角。当然，上述只是进行示例性说明，根据实际场景，跟踪偏差中还可以包括更多维度的偏差。一些实施例中，由于预设参考轨迹上可以包括一个或多个预瞄点，所以根据位姿信息和预设参考轨迹上的预瞄点，可以实时计算出目标车辆偏离预设参考轨迹的多个跟踪偏差，从而可以实现对目标车辆的实时控制，进而提高对车辆控制的安全性。

S6：在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角。

由于车辆具有一定的惯性，而且在现有方法(如纯跟踪算法或闭环反馈控制)中跟踪偏差越大，输入的方向盘指令对应的方向盘转角越大，这样在输入方向盘指令初始状态时容易给予车辆很大的冲击，从而使得控制车辆时容易产生超调。如图4所示，图4是本说明书提供的一种利用现有方法对车辆控制的示意图。其中，横坐标表示时间，纵坐标表示位置，steer_angle表示方向盘指令，path表示车辆在方向盘指令控制下的实际行驶轨迹，ref_path表示预设参考轨迹。可见，在初始状态按照较大的初始误差直接输入方向盘指令时，方向盘转角会逐渐减小，然后换向，再逐渐减小至稳定，而这个过程极易带来超调甚至发散，从而影响车道保持系统的运行鲁棒性及安全性。

本说明书实施例中，为了减少控制车辆时产生超调的现象，在获得目标车辆偏离预设参考轨迹的跟踪偏差后，可以进一步判断跟踪偏差与预设偏差阈值的关系，从而确定是否需要安排过渡过程。其中，过渡过程可以用于降低跟踪偏差，减少车辆超调现象，提高车辆的行驶安全性。过渡过程所对应的时间可以理解为是预设过渡时间，其可以根据实际场景进行调整。方向盘指令可以表征车辆所需的方向盘转角。

一些实施例中，预设偏差阈值可以通过实车路测获得，还可以通过其他方式获得。一些实施场景中，预设偏差阈值与车辆速度及载荷相关。例如一些实施场景中，可以根据实车路测获得车辆在不同跟踪偏差下的响应状态，然后依据超调大小或稳定时间，获得与车辆速度及载荷相关的阈值，进而根据车辆速度及载荷相关的阈值确定预设偏差阈值。预设偏差阈值中可以包括位置偏差阈值和姿态偏差阈值等。

一些实施例中，所述在所述跟踪偏差不超过预设偏差阈值时，不需要安排过渡过程，可以直接根据跟踪偏差确定方向盘指令。一些实施场景中，可以预先设定跟踪偏差与方向盘指令的对应关系，并将其进行存储。这样，在确定跟踪偏差不超过预设偏差阈值时，可以直接获得对应的方向盘指令对目标车辆进行控制，从而可以在提高车辆行驶安全性的同时，提高车辆控制效率。其中，预先设定跟踪偏差与方向盘指令的对应关系中，跟踪偏差越大，对应的方向盘指令越大。预先设定跟踪偏差与方向盘指令的对应关系可以预先存储在数据库或者存储器等中。

一些实施例中，所述在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，可以安排过渡过程，从而减少车辆超调现象，提高车辆的行驶安全性。跟踪偏差大于预设偏差阈值可以包括跟踪偏差中至少一个偏差大于对应的偏差预设。

一些实施场景中，所述在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，可以包括：根据所述预设过渡时间和所述跟踪偏差，计算方向盘转动的角速度；对所述方向盘转动的角速度在时间上进行积分，生成所述方向盘指令。

一些实施场景中，所述方向盘可以满足下述条件中的至少一个：所述方向盘转角起始为零；所述方向盘转角在同一方向先增大再减小。

一些实施场景中，可以根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

一些实施场景中，在根据公式(1)获得方向盘转动的角速度后，可以积分获得方向盘指令。如图5所示，图5是本说明书提供的一种安排过渡过程对车辆控制的示意图。其中，横坐标表示时间，纵坐标表示位置，steer_angle表示方向盘指令，path表示在形如三角波方向盘指令的作用下车辆响应过程，即车辆在方向盘指令控制下的实际行驶轨迹，ref_path表示预设参考轨迹，T₀表示预设过渡时间。其中，坐标原点O对应的时间可以表示安排过渡过程的初始时间，其可以是0，也可以其它时间，具体可以根据实际场景设定。在坐标原点O对应的位置，车辆方向盘转角可以是0度，也可以是其它度数，即在过渡过程初始阶段对应的方向盘转角可以根据实际场景设定。例如，在车辆的方向盘转角为5度时对应的跟踪偏差大于预设偏差阈值，此时，可以在方向盘为5度的基础上，通过过渡过程对应的方向盘指令对车辆进行控制。

一些实施场景中，可以根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

一些实施场景中，在根据公式(2)获得方向盘转动的角速度后，可以积分获得方向盘指令。如图6所示，图6是本说明书提供的另一种安排过渡过程对车辆控制的示意图。其中，横坐标表示时间，纵坐标表示位置，steer_angle表示方向盘指令，path表示在形如梯形波方向盘指令的作用下车辆响应过程，即车辆在方向盘指令控制下的实际行驶轨迹，ref_path表示预设参考轨迹，T₀表示预设过渡时间。其中，坐标原点O对应的时间可以表示安排过渡过程的初始时间，其可以是0，也可以其它时间，具体可以根据实际场景设定。在坐标原点O对应的位置，车辆方向盘转角可以是0度，也可以是其它度数，即在过渡过程初始阶段对应的方向盘转角可以根据实际场景设定。

本说明书实施例中，在跟踪偏差大于预设偏差阈值时，通过安排过渡过程可以使车辆在保证响应速度的同时，有效避免超调现象的发生，从而提高车辆行驶安全性。

当然，上述只是进行示例性说明，计算方向盘转动的角速度的方式不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

一些实施例中，在生成方向盘指令后，还可以对所述方向盘指令进行滤波处理，然后将滤波后的方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。其中，滤波处理可以用于滤除噪音带来的高频指令，使方向盘指令更准确，从而可以提高对目标车辆控制的准确度。车辆控制系统可以用于控制目标车辆行驶，其可以预先安装在目标车辆上。

一些实施例中，述生成方向盘指令后，还可以判断所述方向盘指令对应的方向盘转角与所述目标车辆在当前车速下方向盘最大转角的关系，当所述方向盘指令对应的方向盘转角大于相同车速下方向盘最大转角时，调整所述预设过渡时间，然后基于调整后的预设过渡时间和所述跟踪偏差，重新生成方向盘指令。其中，目标车辆在不同车速下方向盘最大转角根据目标车辆的最大安全横向加速度预先获得。

例如一些实施场景中，可以预先根据最大安全横向加速度得到不同车速下的方向盘最大转角，然后判断所确定的方向盘指令对应的方向盘转角与相同车速下方向盘最大转角的关系，当大于相同车速下方向盘最大转角时，可以通过延长预设过渡时间T₀进行限幅处理，从而保证车辆运行安全性。其中，限幅处理可以用于约束方向盘转角。

S8：将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

本说明书实施例中，在生成方向盘指令后，可以将方向盘指令发送至车辆控制系统，以使车辆控制系统控制目标车辆按照预设参考轨迹进行行驶。

一些实施例中，在生成方向盘指令后，可以将方向盘指令以固定频率发送给卡车线控或者底盘执行器机构，以便基于方向盘指令控制目标车辆的行驶方向。其中，固定频率可以根据实际场景进行确实，例如，可以是20Hz、25Hz等，本说明书对此不作限定。

当然，上述只是进行示例性说明，本说明书实施例不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。如图7所示，图7是本说明书提供的控制车辆行驶方向的方法的一个具体实施例的流程示意图。在本具体实施例中，可以包括以下步骤。

S201：获取预设参考轨迹和卡车的位姿信息。

本实施例中，可以利用车道保持/偏离辅助系统接收上游输入的预设参考轨迹。其中，预设参考轨迹由一连串坐标点组成。

本实施例中，可以通过卡车上的摄像头、激光雷达传感器等实时获得卡车自身位姿信息。其中，位姿信息可以包括卡车的位置信息和姿态信息。卡车的位置信息可以通过(x，y)的坐标形式表示。

S202：计算跟踪偏差。

本实施例中，在获得预设参考轨迹和卡车的位姿信息后，可以根据位姿信息和预设参考轨迹上的预瞄点，计算出卡车偏离预设参考轨迹的位置偏差和姿态偏差。其中，位置偏差是卡车中心位置的坐标点与预瞄点的横向偏差。横向偏差是预瞄点到牵引车车头所在直线的垂直距离。姿态偏差是原点到预瞄点的射线与y轴正方向的夹角，其中，原点为卡车中心位置的坐标点，y轴正方向为牵引车车头向前方向。卡车中心位置是卡车中牵引车的质点。

S203：判断跟踪偏差是否超过预设偏差阈值。

本实施例中，在获得跟踪偏差后，可以将其与对应的预设阈值进行比较，在跟踪偏差中存在至少一个偏差大于对应的偏差阈值时，说明跟踪偏差超过预设偏差阈值，此时执行步骤S204，否则执行步骤S205。其中，预设偏差阈值可以通过实车路测获得。

S204：基于预设过渡时间和跟踪偏差，确定方向盘指令。

本实施例中，方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角，当跟踪偏差超过预设偏差阈值时，与跟踪偏差对应的方向盘指令会比较大，此时，如果直接计算方向盘指令，然后基于计算结果控制卡车容易给卡车很大的冲击，从而使车辆控制时产生超调。

本实施例中，为了避免产生超调，可以安排过渡过程降低跟踪偏差。具体的，根据预设过渡时间和跟踪偏差，按照公式(1)计算方向盘转动的角速度，然后进行积分处理，获得方向盘指令。

S205：基于跟踪偏差，确定方向盘指令。

本实施例中，在跟踪偏差不超过预设偏差阈值时，可以根据预先设定的跟踪偏差与方向盘指令的对应关系直接确定方向盘指令。

S206：进行滤波及限幅处理。

本实施例中，在确定方向盘指令后，可以对方向盘指令进行滤波处理，滤除噪音带来的高频指令，使方向盘指令更准确，从而可以提高对卡车控制的准确度。

本实施例中，还可以对方向盘指令进行限幅处理，以保证卡车运行安全性。

S207：输出方向盘指令。

本实施例中，在对方向盘指令进行滤波、限幅处理后，可以以固定频率将方向盘指令发送给卡车线控，以便基于方向盘指令控制卡车的行驶方向。

本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参加即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施例可以实现如下技术效果：通过根据位姿信息和预设参考轨迹上的预瞄点计算车辆偏离预设参考轨迹的跟踪偏差，判断跟踪偏差与预设偏差阈值的关系，可以自适应的实现对不同跟踪偏差的车道偏离横向控制，从而有效提高对车辆控制的效率。当检测到跟踪偏差大于预设偏差阈值时，在根据跟踪偏差计算方向盘指令的基础上，通过安排过渡过程降低跟踪偏差，不仅可以在不改变系统阻尼的情况下，加快系统跟踪响应，提高对车辆控制的效率，而且可以有效减少对车辆超调的现象，提高车辆的行驶安全性。在确定方向盘指令后，通过进行滤波、限幅处理，可以使输出的方向盘指令更准确，从而可以提高对车辆控制的准确度。

基于上述所述一种控制车辆行驶方向的方法，本说明书一个或多个实施例还提供一种控制车辆行驶方向的装置。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

具体地，图8是本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的装置的一个实施例的模块结构示意图，如图8所示，本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的装置可以包括：参考轨迹获取模块120，位姿信息获取模块122，计算模块124，生成模块126，发送模块128。

参考轨迹获取模块120，可以用于获取目标车辆的预设参考轨迹；

位姿信息获取模块122，可以用于实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；

计算模块124，可以用于根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；

生成模块126，可以用于在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角；

发送模块128，可以用于将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述方向盘转角至少满足下述条件之一：所述方向盘转角起始为零；所述方向盘转角在同一方向先增大再减小。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述目标车辆包括牵引车和挂车。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差包括位置偏差和姿态偏差；所述位置偏差为牵引车的质点与预瞄点之间的横向偏差，所述姿态偏差为所述牵引车车身方向与所述牵引车的质点到预瞄点的射线方向之间的夹角；所述牵引车的质点为所述牵引车后轮轴的中心。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述生成模块126，可以包括：

角速度计算单元，可以用于根据所述预设过渡时间和所述跟踪偏差，计算方向盘转动的角速度；

生成单元，可以用于对所述方向盘转动的角速度在时间上进行积分，生成所述方向盘指令。基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，可以根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，可以根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述生成方向盘指令后，可以包括：

滤波单元，可以用于对所述方向盘指令进行滤波处理；

将滤波后的方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述生成方向盘指令后，可以包括：

判断单元，可以用于判断所述方向盘指令对应的方向盘转角与所述目标车辆在当前车速下方向盘最大转角的关系；其中，所述目标车辆在不同车速下方向盘最大转角根据所述目标车辆的最大安全横向加速度预先获得；

调整单元，可以用于当所述方向盘指令对应的方向盘转角大于相同车速下方向盘最大转角时，调整所述预设过渡时间；

重新生成单元，可以用于基于调整后的预设过渡时间和所述跟踪偏差，重新生成方向盘指令。

需要说明的，上述所述的装置根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。

本说明书还提供一种控制车辆行驶方向的设备的实施例，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时可以实现上述任意一项方法实施例。例如，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：获取目标车辆的预设参考轨迹；实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角；将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

需要说明的，上述所述的设备根据方法或装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。

本说明书所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图9是本说明书提供的一种控制车辆行驶方向的服务器的一个实施例的硬件结构框图，该服务器可以是上述实施例中的控制车辆行驶方向的装置或控制车辆行驶方向的设备。如图9所示，服务器10可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器100(处理器100可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器200、以及用于通信功能的传输模块300。本领域普通技术人员可以理解，图9所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器10还可包括比图9中所示更多或者更少的组件，例如还可以包括其他的处理硬件，如数据库或多级缓存、GPU，或者具有与图9所示不同的配置。

存储器200可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本说明书实施例中的控制车辆行驶方向的方法对应的程序指令/模块，处理器100通过运行存储在存储器200内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器200可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器200可进一步包括相对于处理器100远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。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。

传输模块300用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输模块300包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输模块300可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书提供的上述实施例所述的方法或装置可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例所描述方案的效果。所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。

本说明书提供的上述控制车辆行驶方向的方法或装置实施例可以在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，如使用windows操作系统的c++语言在PC端实现、linux系统实现，或其他例如使用android、iOS系统程序设计语言在智能终端实现，以及基于量子计算机的处理逻辑实现等。

需要说明的是说明书上述所述的装置、设备根据相关方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照对应方法实施例的描述，在此不作一一赘述。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把部分模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置、设备的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现，可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (19)

1.一种控制车辆行驶方向的方法，其特征在于，包括：

获取目标车辆的预设参考轨迹；

实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；

根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；

在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角；

将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方向盘转角至少满足下述条件中的一个：

所述方向盘转角起始为零；

所述方向盘转角在同一方向先增大再减小。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标车辆包括牵引车和挂车。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差包括位置偏差和姿态偏差；所述位置偏差为牵引车的质点与预瞄点之间的横向偏差，所述姿态偏差为所述牵引车车身方向与所述牵引车的质点到预瞄点的射线方向之间的夹角；所述牵引车的质点为所述牵引车后轮轴的中心。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，包括：

根据所述预设过渡时间和所述跟踪偏差，计算方向盘转动的角速度；

对所述方向盘转动的角速度在时间上进行积分，生成所述方向盘指令。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成方向盘指令后，包括：

对所述方向盘指令进行滤波处理；

将滤波后的方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成方向盘指令后，包括：

判断所述方向盘指令对应的方向盘转角与所述目标车辆在当前车速下方向盘最大转角的关系；其中，所述目标车辆在不同车速下方向盘最大转角根据所述目标车辆的最大安全横向加速度预先获得；

当所述方向盘指令对应的方向盘转角大于相同车速下方向盘最大转角时，调整所述预设过渡时间；

基于调整后的预设过渡时间和所述跟踪偏差，重新生成方向盘指令。

10.一种控制车辆行驶方向的装置，其特征在于，包括：

参考轨迹获取模块，用于获取目标车辆的预设参考轨迹；

位姿信息获取模块，用于实时获取所述目标车辆的位姿信息；其中，所述位姿信息包括所述目标车辆的位置信息和姿态信息；

计算模块，用于根据所述位姿信息和所述预设参考轨迹上的预瞄点，计算所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差；

生成模块，用于在所述跟踪偏差大于预设偏差阈值时，基于预设过渡时间和所述跟踪偏差，生成方向盘指令，所述方向盘指令表征车辆所需的方向盘转角；

发送模块，用于将所述方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述方向盘转角至少满足下述条件之一：

所述方向盘转角起始为零；

所述方向盘转角在同一方向先增大再减小。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述目标车辆包括牵引车和挂车。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述目标车辆偏离所述预设参考轨迹的跟踪偏差包括位置偏差和姿态偏差；所述位置偏差为牵引车的质点与预瞄点之间的横向偏差，所述姿态偏差为所述牵引车车身方向与所述牵引车的质点到预瞄点的射线方向之间的夹角；所述牵引车的质点为所述牵引车后轮轴的中心。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生成模块，包括：

角速度计算单元，用于根据所述预设过渡时间和所述跟踪偏差，计算方向盘转动的角速度；

生成单元，用于对所述方向盘转动的角速度在时间上进行积分，生成所述方向盘指令。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，根据下述公式计算所述方向盘转动的角速度：

其中，steer_v表示方向盘转动的角速度，error表示跟踪偏差，T₀表示预设过渡时间，t表示时间。

17.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生成方向盘指令后，包括：

滤波单元，用于对所述方向盘指令进行滤波处理；

将滤波后的方向盘指令发送至车辆控制系统，以使所述车辆控制系统控制所述目标车辆的行驶方向。

18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生成方向盘指令后，包括：

判断单元，用于判断所述方向盘指令对应的方向盘转角与所述目标车辆在当前车速下方向盘最大转角的关系；其中，所述目标车辆在不同车速下方向盘最大转角根据所述目标车辆的最大安全横向加速度预先获得；

调整单元，用于当所述方向盘指令对应的方向盘转角大于相同车速下方向盘最大转角时，调整所述预设过渡时间；

重新生成单元，用于基于调整后的预设过渡时间和所述跟踪偏差，重新生成方向盘指令。

19.一种控制车辆行驶方向的设备，其特征在于，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1-9中任意一项所述方法的步骤。

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