CN112477861A - 自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车 - Google Patents

自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车，涉及自动驾驶技术领域。方法包括：获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；根据挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；根据挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量，并发送至牵引车的转向电机控制器，以使得转向电机控制器控制牵引车的转向电机以转向控制量进行转向动作。

Description

自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车
技术领域
本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车。
背景技术
目前，自动驾驶卡车一般包括牵引车和挂车两部分，牵引车的尾部与挂车的头部连接。自动驾驶卡车在行驶时，一般是由牵引车被控制，带动挂车进行运动。而目前自动驾驶卡车的行驶精度一般是以牵引车的控制精度来衡量的。在一些对行驶精度要求较高的情况下，例如泊车控制中，需要将牵引车和挂车都精准的控制在泊车范围内，若不考虑挂车的行驶情况，则可能存在自动驾驶卡车泊车不够精准的问题。可见，当前保证牵引车和挂车的行驶控制精度，实现自动驾驶卡车的精确控制成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请的实施例提供一种自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车，能够考虑到挂车的行驶情况，实现自动驾驶卡车的精确控制。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
在本申请实施例的第一方面，提供一种自动驾驶卡车的行驶控制方法，应用于一种自动驾驶卡车，所述自动驾驶卡车包括牵引车和挂车；所述自动驾驶卡车的行驶控制方法包括：
获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数；
根据所述自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；
根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；
获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；
根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；
将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。
在本申请实施例的第二方面，提供一种自动驾驶卡车的行驶控制装置，应用于一种自动驾驶卡车，所述自动驾驶卡车包括牵引车和挂车；所述自动驾驶卡车的行驶控制装置包括：
数据获得单元，用于获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数；
自动驾驶状态量确定单元，用于根据所述自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；
轨迹追踪单元，用于根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；
挂车夹角获得单元，用于获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；
横向控制量确定单元，用于根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；
横向控制量发送单元，用于将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。
在本申请实施例的第三方面，提供一种自动驾驶卡车，所述自动驾驶卡车包括牵引车、挂车和车载装置；所述车载装置，用于：
获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数；
根据所述自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；
根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；
获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；
根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；
将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。
在本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面的自动驾驶卡车的行驶控制方法。
在本申请实施例的第五方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面的自动驾驶卡车的行驶控制方法。
本申请实施例提供的一种自动驾驶卡车的行驶控制方法、装置及自动驾驶卡车，首先获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；之后，根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；进而根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。可见，本申请实施例可以考虑到挂车的行驶情况，在此基础上确定牵引车的横向控制量，从而实现自动驾驶卡车的精确控制。
附图说明
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，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中的一种自动驾驶卡车的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种自动驾驶卡车的行驶控制方法的流程图一；
图3为本申请实施例提供的一种自动驾驶卡车的行驶控制方法的流程图二；
图4为本申请实施例中的牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数的示意图；
图5为本申请实施例中牵引车、挂车及相应规划路径的示意图；
图6为本申请实施例中的牵引车与挂车的之间的挂车夹角示意图；
图7为本申请实施例提供的一种自动驾驶卡车的行驶控制装置的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种自动驾驶卡车的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
值得说明的是，术语“车辆”在本申请中广泛地解释为包括任何移动物体，包括例如飞行器、船只、航天器、汽车、卡车、厢式货车、半挂车、摩托车、高尔夫球车、越野车辆、仓库运输车辆或农用车以及行驶在轨道上的车辆，例如电车或火车以及其它有轨车辆。本申请中的“车辆”通常可以包括：动力系统、传感器系统、控制系统、外围设备和计算机系统。在其它实施例中，车辆可以包括更多、更少或者不同的系统。
其中，动力系统是为车辆提供动力运动的系统，包括：引擎/马达、变速器和车轮/轮胎、能源单元。
控制系统可以包括控制车辆及其组件的装置的组合，例如转向单元、节气门、制动单元。
外围设备可以是允许车辆与外部传感器、其它车辆、外部计算设备和/或用户进行交互的设备，例如无线通信系统、触摸屏、麦克风和/或扬声器。
基于上述描述的车辆，例如无人驾驶车辆中还配置有传感器系统和无人驾驶控制装置。
传感器系统可以包括用于感测车辆所处环境的信息的多个传感器，以及改变传感器的位置和/或方向的一个或多个致动器。传感器系统可以包括全球定位系统传感器、惯性测量单元、无线电检测和测距(RADAR)单元、相机、激光测距仪、光检测和测距(LIDAR)单元和/或声学传感器等传感器的任何组合；传感器系统还可以包括监视车辆内部系统的传感器(例如O2监视器、燃油表、引擎温度计等)。
无人驾驶控制装置可以包括一个处理器和存储器，存储器中存储有至少一条机器可执行指令，处理器执行至少一条机器可执行指令实现包括地图引擎、定位模块、感知模块、导航或路径模块、以及自动控制模块等的功能。地图引擎和定位模块用于提供地图信息和定位信息。感知模块用于根据传感器系统获取到的信息和地图引擎提供的地图信息感知车辆所处环境中的事物。导航或路径模块用于根据地图引擎、定位模块和感知模块的处理结果，为车辆规划行驶路径。自动控制模块将导航或路径模块等模块的决策信息输入解析转换成对车辆控制系统的控制命令输出，并通过车载网(例如通过CAN总线、局域互联网络、多媒体定向系统传输等方式实现的车辆内部电子网络系统)将控制命令发送给车辆控制系统中的对应部件，实现对车辆的自动控制；自动控制模块还可以通过车载网来获取车辆中各部件的信息。
为了使本领域的技术人员更好的了解本申请，下面对本申请实施例中所涉及的技术术语进行解释如下：
GPS：Global Positioning System，全球定位系统。
RTK：Real-Time Kinematic，实时动态载波相位差分技术，是常用的GPS测量方法。
IMU：Inertial Measurement Unit，惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。
CAN：Controller Area Network，控制器局域网络总线，是汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线。
UWB：Ultra Wideband，超带宽通信技术，是一种无线载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输，目前UWB可以用来做近距离精确室内定位。
MPC：Model Predictive Control，模型预测控制算法，是一种基于对受控对象进行预测的控制算法。
LQR：Linear Quadratic Regulator，即线性二次型调节器算法。
PP：Pure Pursuit，纯追踪算法。
为了使本领域的技术人员更好的了解本申请，下面对本申请所涉及的应用环境进行说明，例如本申请可以应用于自动驾驶卡车在高速公路、城市道路、港口，海关，仓库，物流园区等环境的行驶控制，以及自动驾驶卡车在泊车位置的泊车行驶控制等，例如自动驾驶卡车的倒车入库等。以上仅是本申请中的个别应用实例，需要知道的是，在本申请实施例的教示下，本领域技术人员还可以根据需求提供更多的应用实例，本申请不限于这些应用实例。
为了实现自动驾驶卡车的精确控制，特别是应对自动驾驶卡车在泊车时的控制精度，本申请实施例提供一种自动驾驶卡车的行驶控制方法，应用于如图1所示的一种自动驾驶卡车10，该自动驾驶卡车包括牵引车101和挂车102两部分，牵引车101的尾部与挂车102的前部连接(例如牵引车101上设置牵引座，挂车102上设置牵引销，牵引座和牵引销配合连接，但不仅局限于此)。则如图2所示，该自动驾驶卡车的行驶控制方法包括：
步骤201、获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数。
步骤202、根据自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量。
步骤203、根据挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角。
步骤204、获得牵引车与挂车之间的挂车夹角。
步骤205、根据挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量。
步骤206、将牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得转向电机控制器控制牵引车的转向电机以转向控制量进行转向动作。
本申请实施例可以考虑到挂车的行驶情况，在此基础上确定牵引车的横向控制量，从而实现自动驾驶卡车的精确控制。
为了使本领域的技术人员更好的了解本申请，下面列举一个更为详细的实施例，该实施例仅为对本申请的具体实现作解释说明，并非对本申请的限定。
如图3所示，本申请实施例提供一种自动驾驶卡车的行驶控制方法，包括：
步骤301、获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数。
此处，由于自动驾驶卡车是牵引车带挂车的方式的车辆，该自动驾驶卡车的牵引车后部可连接一至多个挂车，因此整个自动驾驶卡车具有多个控制参考点P1至Pn，n表示牵引车和挂车的总数。因此该自动驾驶卡车一般对应多条规划路径，即例如图1中的牵引车101和挂车102各自对应的一条规划路径。在自动驾驶领域中，若要进行自动驾驶卡车的行驶控制，首先需要有规划好的规划路径。该规划路径可以直接从车载计算机(或者车载服务器)等处直接读取，或者可以是由车载计算机从云端服务器、后台中控系统等处获得，但不仅局限于此。此处的规划路径可以是自动驾驶卡车从起点到终点的全局规划路径中的一部分，该规划路径可以是自动驾驶卡车正向行驶的规划路径，可以是自动驾驶卡车向后倒车行驶的规划路径，还可以是包括正向行驶和向后倒车行驶的规划路径。
如图4所示，该牵引车控制参考点参数可以包括牵引车控制参考点的位置(x实际牵，y实际牵)和牵引车控制参考点的运动方向θ实际牵，例如牵引车控制参考点的位置(x实际牵，y实际牵)为牵引车的后轴中心，牵引车控制参考点的运动方向θ实际牵为牵引车的后轴中心的运动方向。该挂车控制参考点参数包括挂车控制参考点的位置(x实际挂，y实际挂)和挂车控制参考点的运动方向θ实际挂，例如挂车控制参考点的位置(x实际挂，y实际挂)为挂车的后轴中心，挂车控制参考点的运动方向θ实际挂为挂车的后轴中心的运动方向。
其中，对于牵引车控制参考点的位置(x实际牵，y实际牵)和挂车控制参考点的位置(x实际挂，y实际挂)可以采用以下定位方式：例如，可以采用基于RTK的GPS和IMU的定位方式来确定牵引车控制参考点的位置(x实际牵，y实际牵)和挂车控制参考点的位置(x实际挂，y实际挂)，即通过自动驾驶卡车上的GPS和IMU来综合定位。又例如，可以采用在车辆行驶场景中设置至少三个UWB基站，以及在自动驾驶卡车中设置UWB标签，从而可以通过UWB标签与至少三个UWB基站进行的交互得到UWB标签与各UWB基站的距离信息；根据UWB标签与各UWB基站的距离信息以及至少三个UWB基站的位置信息，从而可以计算得到UWB标签的位置信息，从而获得牵引车控制参考点的位置(x实际牵，y实际牵)和挂车控制参考点的位置(x实际挂，y实际挂)。又例如，可以采用自动驾驶卡车上的GPS、IMU、激光雷达和摄像头等传感器来进行多传感器的融合定位，从而获得牵引车控制参考点的位置(x实际牵，y实际牵)和挂车控制参考点的位置(x实际挂，y实际挂)。具体的定位方式还有很多种，此处不再一一列举。
步骤302、根据自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量。
其中，自动驾驶状态量是指自动驾驶卡车在根据规划路径行驶时的与行驶相关的状态量，例如牵引车位置偏差、挂车位置偏差、牵引车位置偏差导数、挂车位置偏差导数、牵引车方向角偏差以及挂车方向角偏差等。在本申请一实施例中，该自动驾驶状态量可以选用牵引车位置偏差、牵引车位置偏差导数、牵引车方向角偏差、挂车位置偏差、挂车位置偏差导数和挂车方向角偏差中的一种或多种。
此处，如图5所示，对于步骤302，本申请的一实施例列举了一种方式，但不仅局限于此，本领域技术人员根据具体算法的需求还可以列举更多的牵引车位置偏差、挂车位置偏差、牵引车方向角偏差、挂车方向角偏差的确定方式。
例如，可以从牵引车对应的规划路径(图5中的粗虚线)上获得距离牵引车控制参考点的位置Q最近的第一目标点的位置C1，确定牵引车控制参考点的位置Q与第一目标点的位置C1之差，作为牵引车位置偏差；将Q点处的牵引车控制参考点的运动方向θ实际牵和C1处的目标车辆向角度信息θ目标牵之差作为牵引车方向角偏差。另外，可以从挂车对应的规划路径(图5中的细实线)上获得距离挂车控制参考点的位置G最近的第二目标点的位置C2，确定挂车控制参考点的位置G与第二目标点的位置C2之差，作为挂车位置偏差；将G点处的挂车控制参考点的运动方向θ实际挂和C2处的目标车辆向角度信息θ目标挂之差作为挂车方向角偏差。以上方式仅为一实例，但不仅局限于此。
步骤303、根据挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角。
其中，该预先设置的轨迹追踪算法可以为模型预测控制算法(MPC算法)、线性二次型调节器算法(LQR算法)或纯追踪算法(PP，Pure Pursuit算法)。此处，是将挂车作为独立控制对象，即相当于将挂车作为一个单独的车辆，预设控制目的是为了使得挂车位置偏差、挂车位置偏差导数和挂车方向角偏差趋近于0，从而得到所需的挂车等效转向角，此处并非真正要按照这个挂车等效转向角来控制车辆，而是最终要确定牵引车的方向盘转角来进行牵引车的控制。具体通过模型预测控制算法、线性二次型调节器算法或纯追踪算法进行轨迹追踪的方式属于现有技术，此处不再赘述。
步骤304、获得牵引车与挂车之间的挂车夹角。
具体的，如图6所示，挂车102与牵引车101可能存在一定的夹角(称作挂车夹角)。对于挂车夹角的确定，例如可以参见公开号为CN108761481A的专利申请方案，此处不再赘述。
步骤305、根据挂车等效转向角δ′t、自动驾驶状态量A，以及上一控制周期的挂车夹角
Figure BDA0002173171960000091
上一控制周期t-1的牵引车的方向盘转角实际值δt-1和规划路径的路点信息集合B中的一种或多种，采用牵引车控制量函数
Figure BDA0002173171960000092
确定自动驾驶状态量A满足自动驾驶状态量约束条件时的当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure BDA0002173171960000093
其中，自动驾驶状态量A为牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种。该牵引车控制量函数
Figure BDA0002173171960000094
可以根据机器学习训练的方式得到，但不仅局限于此。
自动驾驶状态量约束条件包括牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种对应的约束条件：牵引车位置偏差e牵t在趋近于0的第一预设范围内；牵引车位置偏差导数e′牵t在趋近于0的第二预设范围内；牵引车方向角偏差eθ牵t在趋近于0的第三预设范围内；挂车位置偏差e挂t在趋近于0的第四预设范围内；挂车位置偏差导数e′挂t在趋近于0的第五预设范围内；挂车方向角偏差eθ挂t在趋近于0的第六预设范围内。
步骤306、将当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure BDA0002173171960000101
发送至牵引车的转向电机控制器，以使得转向电机控制器控制牵引车的转向电机以当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure BDA0002173171960000102
进行转向动作，并确定当前控制周期t的牵引车的方向盘转角实际值δt。
另外，在步骤306之后可以返回步骤301，进行下一控制周期t+1的控制，从而控制挂车的控制参考点到达规划路径终点。
另外，如图7所示，本申请实施例还提供一种自动驾驶卡车的行驶控制装置，应用于图1中所示的自动驾驶卡车10，该自动驾驶卡车包括牵引车101和挂车102两部分，牵引车101的尾部与挂车102的前部连接(例如牵引车101上设置牵引座，挂车102上设置牵引销，牵引座和牵引销配合连接，但不仅局限于此)。该自动驾驶卡车的行驶控制装置包括：
数据获得单元41，用于获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数。
自动驾驶状态量确定单元42，用于根据自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量。
轨迹追踪单元43，用于根据挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角。
挂车夹角获得单元44，用于获得牵引车与挂车之间的挂车夹角。
横向控制量确定单元45，用于根据挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量。
横向控制量发送单元46，用于将牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得转向电机控制器控制牵引车的转向电机以转向控制量进行转向动作。
本申请实施例提供的自动驾驶卡车的行驶控制装置的具体实现方式可以参见上述图1至图6所对应的方法实施例，此处不再赘述。
另外，如图8所示，本申请实施例还提供一种自动驾驶卡车10，该自动驾驶卡车10包括牵引车101、挂车102和车载装置103；该车载装置103可以为具有计算能力的车载计算机或车载服务器。该车载装置103可以设置于牵引车101内，但不仅局限于此。在牵引车101内还设置有转向电机控制器104和转向电机105，转向电机控制器104与转向电机105连接以控制该转向电机105。该车载装置104可以用于：
获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数。
根据自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量。
根据挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角。
获得牵引车与挂车之间的挂车夹角。
根据挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量。
将牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得转向电机控制器控制牵引车的转向电机以转向控制量进行转向动作。
该车载装置104应用的牵引车控制参考点参数包括牵引车控制参考点的位置和牵引车控制参考点的运动方向；挂车控制参考点参数包括挂车控制参考点的位置和挂车控制参考点的运动方向。
该自动驾驶状态量包括牵引车位置偏差、牵引车位置偏差导数、牵引车方向角偏差、挂车位置偏差、挂车位置偏差导数和挂车方向角偏差中的一种或多种。
该牵引车的横向控制量为牵引车的方向盘转角；该牵引车控制量函数为
Figure BDA0002173171960000111
则该车载装置104，具体用于：
根据挂车等效转向角δ′t、自动驾驶状态量A，以及上一控制周期的挂车夹角
Figure BDA0002173171960000112
上一控制周期t-1的牵引车的方向盘转角实际值δt-1和规划路径的路点信息集合B中的一种或多种，采用牵引车控制量函数
Figure BDA0002173171960000113
确定自动驾驶状态量A满足自动驾驶状态量约束条件时的当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure BDA0002173171960000114
其中，自动驾驶状态量A为牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种。
其中，该自动驾驶状态量约束条件包括牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种对应的约束条件：牵引车位置偏差e牵t在趋近于0的第一预设范围内；牵引车位置偏差导数e′牵t在趋近于0的第二预设范围内；牵引车方向角偏差eθ牵t在趋近于0的第三预设范围内；挂车位置偏差e挂t在趋近于0的第四预设范围内；挂车位置偏差导数e′挂t在趋近于0的第五预设范围内；挂车方向角偏差eθ挂t在趋近于0的第六预设范围内。
另外，该车载装置104，具体用于：
将当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure BDA0002173171960000121
发送至牵引车的转向电机控制器，以使得转向电机控制器控制牵引车的转向电机以当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure BDA0002173171960000122
进行转向动作，并确定当前控制周期t的牵引车的方向盘转角实际值δt。
本申请实施例提供的自动驾驶卡车的具体实现方式可以参见上述图1至图6所对应的方法实施例，此处不再赘述。
另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的自动驾驶卡车的行驶控制方法。本申请实施例提供的计算机可读存储介质的具体实现方式可以参见上述图1至图6所对应的方法实施例，此处不再赘述。
另外，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述的自动驾驶卡车的行驶控制方法。本申请实施例提供的计算机设备的具体实现方式可以参见上述图1至图6所对应的方法实施例，此处不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于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的步骤。
本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种自动驾驶卡车的行驶控制方法，其特征在于，应用于一种自动驾驶卡车，所述自动驾驶卡车包括牵引车和挂车；所述自动驾驶卡车的行驶控制方法包括：
获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数；
根据所述自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；
根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；
获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；
根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；
将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶卡车的行驶控制方法，其特征在于，所述牵引车控制参考点参数包括牵引车控制参考点的位置和牵引车控制参考点的运动方向；所述挂车控制参考点参数包括挂车控制参考点的位置和挂车控制参考点的运动方向。
3.根据权利要求2所述的自动驾驶卡车的行驶控制方法，其特征在于，所述自动驾驶状态量包括牵引车位置偏差、牵引车位置偏差导数、牵引车方向角偏差、挂车位置偏差、挂车位置偏差导数和挂车方向角偏差中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶卡车的行驶控制方法，其特征在于，所述牵引车的横向控制量为牵引车的方向盘转角；所述牵引车控制量函数为
Figure FDA0002173171950000011
所述根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量，包括：
根据挂车等效转向角δ′t、自动驾驶状态量A，以及上一控制周期的挂车夹角
Figure FDA0002173171950000012
上一控制周期t-1的牵引车的方向盘转角实际值δt-1和规划路径的路点信息集合B中的一种或多种，采用牵引车控制量函数
Figure FDA0002173171950000013
确定自动驾驶状态量A满足自动驾驶状态量约束条件时的当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure FDA0002173171950000021
其中，自动驾驶状态量A为牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种；
所述自动驾驶状态量约束条件包括牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种对应的约束条件：牵引车位置偏差e牵t在趋近于0的第一预设范围内；牵引车位置偏差导数e′牵t在趋近于0的第二预设范围内；牵引车方向角偏差eθ牵t在趋近于0的第三预设范围内；挂车位置偏差e挂t在趋近于0的第四预设范围内；挂车位置偏差导数e′挂t在趋近于0的第五预设范围内；挂车方向角偏差eθ挂t在趋近于0的第六预设范围内。
5.根据权利要求4所述的自动驾驶卡车的行驶控制方法，其特征在于，所述将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作，包括：
将当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure FDA0002173171950000022
发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure FDA0002173171950000023
进行转向动作，并确定当前控制周期t的牵引车的方向盘转角实际值δt。
6.一种自动驾驶卡车的行驶控制装置，其特征在于，应用于一种自动驾驶卡车，所述自动驾驶卡车包括牵引车和挂车；所述自动驾驶卡车的行驶控制装置包括：
数据获得单元，用于获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数；
自动驾驶状态量确定单元，用于根据所述自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；
轨迹追踪单元，用于根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；
挂车夹角获得单元，用于获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；
横向控制量确定单元，用于根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；
横向控制量发送单元，用于将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。
7.一种自动驾驶卡车，其特征在于，所述自动驾驶卡车包括牵引车、挂车和车载装置；所述车载装置，用于：
获得自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数；
根据所述自动驾驶卡车的规划路径、牵引车控制参考点参数和挂车控制参考点参数，确定自动驾驶卡车的自动驾驶状态量；
根据所述挂车控制参考点参数，采用预先设置的轨迹追踪算法，将挂车作为独立控制对象，对挂车控制参考点在所述规划路径上进行轨迹追踪，确定挂车控制参考点参数满足预设控制目的所需的挂车等效转向角；
获得牵引车与挂车之间的挂车夹角；
根据所述挂车等效转向角、挂车夹角、预先设置的牵引车控制量函数以及自动驾驶状态量约束条件，确定牵引车的横向控制量；
将所述牵引车的横向控制量发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以所述转向控制量进行转向动作。
8.根据权利要求7所述的自动驾驶卡车，其特征在于，所述车载装置应用的牵引车控制参考点参数包括牵引车控制参考点的位置和牵引车控制参考点的运动方向；所述挂车控制参考点参数包括挂车控制参考点的位置和挂车控制参考点的运动方向。
9.根据权利要求8所述的自动驾驶卡车，其特征在于，所述自动驾驶状态量包括牵引车位置偏差、牵引车位置偏差导数、牵引车方向角偏差、挂车位置偏差、挂车位置偏差导数和挂车方向角偏差中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的自动驾驶卡车，其特征在于，所述牵引车的横向控制量为牵引车的方向盘转角；所述牵引车控制量函数为
Figure FDA0002173171950000031
所述车载装置，具体用于：
根据挂车等效转向角δ′t、自动驾驶状态量A，以及上一控制周期的挂车夹角
Figure FDA0002173171950000032
上一控制周期t-1的牵引车的方向盘转角实际值δt-1和规划路径的路点信息集合B中的一种或多种，采用牵引车控制量函数
Figure FDA0002173171950000033
确定自动驾驶状态量A满足自动驾驶状态量约束条件时的当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure FDA0002173171950000041
其中，自动驾驶状态量A为牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种；
所述自动驾驶状态量约束条件包括牵引车位置偏差e牵t、牵引车位置偏差导数e′牵t、牵引车方向角偏差eθ牵t、挂车位置偏差e挂t、挂车位置偏差导数e′挂t和挂车方向角偏差eθ挂t中的一种或多种对应的约束条件：牵引车位置偏差e牵t在趋近于0的第一预设范围内；牵引车位置偏差导数e′牵t在趋近于0的第二预设范围内；牵引车方向角偏差eθ牵t在趋近于0的第三预设范围内；挂车位置偏差e挂t在趋近于0的第四预设范围内；挂车位置偏差导数e′挂t在趋近于0的第五预设范围内；挂车方向角偏差eθ挂t在趋近于0的第六预设范围内。
11.根据权利要求10所述的自动驾驶卡车，其特征在于，所述车载装置，具体用于：
将当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure FDA0002173171950000042
发送至牵引车的转向电机控制器，以使得所述转向电机控制器控制牵引车的转向电机以当前控制周期t的牵引车的方向盘转角预估值
Figure FDA0002173171950000043
进行转向动作，并确定当前控制周期t的牵引车的方向盘转角实际值δt。
12.一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权利要求1至5所述的自动驾驶卡车的行驶控制方法。
13.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5所述的自动驾驶卡车的行驶控制方法。
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