CN112537303B - 一种智能车辆车道居中保持方法 - Google Patents

一种智能车辆车道居中保持方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112537303B
CN112537303B CN202011474307.7A CN202011474307A CN112537303B CN 112537303 B CN112537303 B CN 112537303B CN 202011474307 A CN202011474307 A CN 202011474307A CN 112537303 B CN112537303 B CN 112537303B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lane
steering wheel
line
angle
intelligent vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011474307.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112537303A (zh
Inventor
枚元元
王继贞
田锋
秦伦
宋吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inbo Supercomputing Nanjing Technology Co Ltd
Original Assignee
Inbo Supercomputing Nanjing Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inbo Supercomputing Nanjing Technology Co Ltd filed Critical Inbo Supercomputing Nanjing Technology Co Ltd
Priority to CN202011474307.7A priority Critical patent/CN112537303B/zh
Publication of CN112537303A publication Critical patent/CN112537303A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112537303B publication Critical patent/CN112537303B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
    • B60W30/12—Lane keeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/072—Curvature of the road
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/0098—Details of control systems ensuring comfort, safety or stability not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • B60W60/0025—Planning or execution of driving tasks specially adapted for specific operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/30—Road curve radius
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/53—Road markings, e.g. lane marker or crosswalk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/20—Steering systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种智能车辆车道居中保持方法，其技术方案要点是包括居中功能启动判断步骤：智能车辆获取到当前车道两侧的任一车道线，则进入到车道中心线确定步骤。车道中心线确定步骤：根据获取的车道线信息，确定当前车道的车道中心线拟合系数。前馈方向盘转角确定步骤：根据车道中心线拟合系数和数据信息计算前馈方向盘转角。反馈方向盘转角确定步骤：根据车道中心线拟合系数计算反馈方向盘转角。理论方向盘转角确定步骤：根据前馈方向盘转角、反馈方向盘转角计算得到理论方向盘转角，并进入车道居中操作步骤。车道居中操作操作：智能车辆根据理论方向盘转角控制智能车辆方向盘。该方法能够使得智能车辆在自动驾驶过程中，保持车道居中行驶。

Description

一种智能车辆车道居中保持方法
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，更具体的说是涉及一种智能车辆车道居中保持方法。
背景技术
智能车辆是指在普通车辆的基础上增加了先进的传感器(雷达、摄像)、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。近年来，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。
对智能车辆的研究离不开自动驾驶技术，智能车辆结合自动驾驶技术不仅能够帮助提高人们的出行便利性和出行体验，还能极大的提升人们出行的效率。
人们在驾驶车辆时，为了防止和相邻车道的车辆碰撞，通常将车辆开在当前车道的中间。智能车辆在自动驾驶过程中，为了提高自动驾驶的安全性，也应当使得智能车辆靠近车道的中间行驶，即使得智能车辆保持车道居中行驶。如何在自动驾驶过程中，使智能车辆保持车道居中行驶，是自动驾驶领域需要解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种智能车辆车道居中保持方法，该方法能够使得智能车辆在自动驾驶过程中，保持车道居中行驶，以提高自动驾驶的安全性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种智能车辆车道居中保持方法，包括以下步骤；
居中功能启动判断步骤：智能车辆接收车道居中功能启动命令时，获取车道线信息，所述车道线信息包括智能车辆是否获取到当前车道两侧的车道线，若没有获取到当前车道两侧的任一车道线，则退出车道居中功能，若获取到当前车道两侧的任一车道线，则进入到车道中心线确定步骤；
车道中心线确定步骤：根据获取的所述车道线信息，确定当前车道的车道中心线拟合系数，所述车道中心线拟合系数表征当前车道的车道中心线上各点的位置数据；
前馈方向盘转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据所述车道中心线拟合系数计算车道中心线的曲率半径，根据所述车道中心线曲率半径和所述数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到前馈方向盘转角；
反馈方向盘转角确定步骤：根据所述车道中心线拟合系数计算车道中心线各点的横向偏移量和相对航向角，所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与车道中心线上对应点的距离，所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与车道中心线的角度偏差，根据所述横向偏移量和所述相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到反馈方向盘转角；
理论方向盘转角确定步骤：根据所述前馈方向盘转角、所述反馈方向盘转角计算得到理论方向盘转角，并进入车道居中操作步骤；
车道居中操作步骤：智能车辆根据所述理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆保持车道居中行驶。
作为本发明的进一步改进，所述车道中心线确定步骤包括有车道宽计算子步骤、追踪的车道线确定子步骤以及车道中心线获取子步骤；
所述车道宽计算子步骤：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息以及车道宽预设值确定车道宽；
所述追踪的车道线确定子步骤：根据所述车道线信息和所述车道宽，确定追踪的车道线，所述追踪的车道线为左侧车道线、右侧车道线、由左侧车道线和所述车道宽计算得到的车道线以及由右侧车道线和所述车道宽计算得到的车道线中的一种；
所述车道中心线获取子步骤，根据追踪的车道线和所述车道宽或者根据左侧车道线和右侧车道线计算车道中心线拟合系数。
作为本发明的进一步改进，所述车道宽计算子步骤具体为：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将车道宽预设值确定为车道宽；反之，则计算智能车辆的横向几何中心与左侧车道线和右侧车道线的距离值之和，将所述距离值之和通过高斯滤波算法滤波后得到车道宽。
作为本发明的进一步改进，所述追踪的车道线确定子步骤具体为：根据所述车道线信息，判断是否获得车道线，若没有获取到车道线，则无法确定追踪的车道线；若只获取到右侧车道线，则将右侧车道线向左径向移动车道宽距离得到追踪的车道线；若获取到左侧车道线，则将左侧车道线确定为追踪的车道线。
作为本发明的进一步改进，所述车道中心线获取子步骤具体为：根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将所述追踪的车道线向右径向移动半个车道宽距离得到车道中心线离散点；反之，则根据当前车道的左侧车道线和右侧车道线求均值得到车道中心线离散点，将所述车道中心线离散点进行三次多项式拟合得到所述车道中心线拟合系数。
作为本发明的进一步改进，所述数据信息还包括智能车辆相关参数，所述前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述车道中心线拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到前馈方向盘转角。
作为本发明的进一步改进，所述智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数，所述前馈方向盘转角算法配置为：
Figure GDA0003313132010000041
Figure GDA0003313132010000042
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角；
R--曲率半径。
作为本发明的进一步改进，所述反馈方向盘转角确定步骤包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤；
所述相对航向角确定子步骤：根据所述车道中心线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到所述相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤；
所述反馈方向盘转角计算子步骤：根据所述相对航向角和所述横向偏移量D0通过所述反馈方向盘转角算法计算得到所述反馈方向盘转角。
作为本发明的进一步改进，所述相对航向角算法配置为：
Figure GDA0003313132010000051
其中：
ε--相对航向角。
所述反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，所述距离权重值根据所述智能车辆的纵向速度确定；
C2--角度权重值，所述角度权重值根据所述相对航向角确定。
作为本发明的进一步改进，所述理论方向盘转角确定步骤具体为：将所述前馈方向盘转角、所述反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为理论方向盘转角，并进入车道居中操作步骤，所述转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，所述方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，所述转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆直接获取车辆状况得到。
本发明的有益效果：通过居中功能启动判断步骤预先判断是否能获取到当前车道的车道线，若无法获取到，则无法启动车道居中功能，若能够获取到，则通过车道中心线确定步骤确定当前车道的车道中心线拟合系数。
人们驾驶车辆在转弯时通常为先预瞄前方一段距离，判断前方道路的弯曲情况后先将方向盘调整一定角度，当车辆驶过该路段时再根据车辆车头方向与道路弯曲方向的角度差对方向盘角度进行调整。本发明中前馈方向盘转角确定步骤为根据车道中心线曲率半径计算前馈方向盘转角，该前馈方向盘转角即相当于人们驾驶车辆时预瞄前方一端距离后对方向盘的调整角度。本发明中反馈方向盘转角确定步骤为根据横向偏移量和相对航向角计算得到反馈方向盘转角，该反馈方向盘转角即相当于人们驾驶车辆时根据车辆车头方向与道路弯曲方向的角度差对方向盘角度进行调整的调整角度。
本发明通过理论方向盘转角确定步骤计算得到理论方向盘转角，并最终通过车道居中操作步骤使得车辆保持车道居中行驶。因此该方法能够使得智能车辆在自动驾驶过程中，保持车道居中行驶，有效避免当前车道的车辆和相邻车道的车辆碰撞，提高自动驾驶的安全性。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为车道宽计算子步骤的流程结构图；
图3为追踪的车道线确定子步骤的流程示意图；
图4为车道中心线获取子步骤的流程示意图；
图5为前馈方向盘转角确定步骤的流程示意图；
图6为反馈方向盘转角确定步骤的模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。
本实施例的一种智能车辆车道居中保持方法，包括居中功能启动判断步骤，车道中心线确定步骤，前馈方向盘转角确定步骤，反馈方向盘转角确定步骤，理论方向盘转角确定步骤以及车道居中操作步骤。
参照图1所示，居中功能启动判断步骤：智能车辆接收车道居中功能启动命令时，获取车道线信息，所述车道线信息包括智能车辆是否获取到当前车道两侧的车道线，若没有获取到当前车道两侧的任一车道线，则退出车道居中功能，若获取到当前车道两侧的任一车道线，则进入到车道中心线确定步骤。
车道中心线确定步骤包括有车道宽计算子步骤、追踪的车道线确定子步骤以及车道中心线获取子步骤。
参照图2所示，所述车道宽计算子步骤：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将车道宽预设值确定为车道宽；反之，则计算智能车辆的横向几何中心与左侧车道线和右侧车道线的距离值之和，将所述距离值之和通过高斯滤波算法滤波后得到车道宽。本实施例中车道宽预设值设置为3.7米。该高斯滤波算法用于对车道宽的突变进行平滑处理，使得车道宽的变化更加平滑。
参照图3所示，所述追踪的车道线确定子步骤：根据所述车道线信息，判断是否获得车道线，若没有获取到车道线，则无法确定追踪的车道线；若只获取到右侧车道线，则将右侧车道线向左径向移动车道宽距离得到追踪的车道线，径向是指与车道线的切线方向相垂直的方向；若获取到左侧车道线，则将左侧车道线确定为追踪的车道线。
参照图4所示，所述车道中心线获取子步骤，根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将所述追踪的车道线向右径向移动半个车道宽距离得到车道中心线离散点，反之，则根据当前车道的左侧车道线和右侧车道线求均值得到车道中心线离散点，将所述车道中心线离散点进行三次多项式拟合得到所述车道中心线拟合系数，所述车道中心线拟合系数表征当前车道的车道中心线上各点的位置数据。
参照图5所示，前馈方向盘转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度和智能车辆相关参数，智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数。根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述车道中心线拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到前馈方向盘转角。
曲率半径的具体计算过程是对车道中心线拟合系数进行求解一阶导以及二阶导，计算公式为：
Figure GDA0003313132010000081
其中，R--曲率半径，kappa--曲率。
前馈方向盘转角算法配置为：
Figure GDA0003313132010000082
Figure GDA0003313132010000083
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角，前馈转角的计算公式为根据车辆动力学不足转向原理推导得到。
所述反馈方向盘转角确定步骤包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤。
参照图6所示，所述相对航向角确定子步骤：根据所述车道中心线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到所述相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤。均值滤波用于对航向角的突变进行平滑处理，使得航向角的变化更加平滑。所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与车道中心线上对应点的距离。所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与车道中心线的角度偏差。
所述反馈方向盘转角计算子步骤：根据所述相对航向角和所述横向偏移量D0通过所述反馈方向盘转角算法计算得到所述反馈方向盘转角。
所述相对航向角根据建立的直角三角形求解，所述相对航向角算法配置为：
Figure GDA0003313132010000091
其中：
ε--相对航向角。
所述反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，所述距离权重值根据所述智能车辆的纵向速度确定；
C2--角度权重值，所述角度权重值根据所述相对航向角确定。
智能车辆上可配置距离权重算法和角度权重算法，当智能车辆的纵向速度不同时，得到不同的距离权重值，当相对航向角不同时，得到不同的角度权重值。
参照图1所示，理论方向盘转角确定步骤：将所述前馈方向盘转角、所述反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为理论方向盘转角，并进入车道居中操作步骤，所述转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，所述方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，所述转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆获取车辆状况得到。
车道居中操作步骤：智能车辆根据所述理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆保持车道居中行驶。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能车辆车道居中保持方法，其特征在于：包括以下步骤；
居中功能启动判断步骤：智能车辆接收车道居中功能启动命令时，获取车道线信息，所述车道线信息包括智能车辆是否获取到当前车道两侧的车道线，若没有获取到当前车道两侧的任一车道线，则退出车道居中功能，若获取到当前车道两侧的任一车道线，则进入到车道中心线确定步骤；
车道中心线确定步骤：根据获取的所述车道线信息，确定当前车道的车道中心线拟合系数，所述车道中心线拟合系数表征当前车道的车道中心线上各点的位置数据；
前馈方向盘转角确定步骤：获取智能车辆的数据信息，所述数据信息包括智能车辆的纵向速度，根据所述车道中心线拟合系数计算车道中心线的曲率半径，根据所述车道中心线曲率半径和所述数据信息通过预设的前馈方向盘转角算法计算得到前馈方向盘转角；
反馈方向盘转角确定步骤：根据所述车道中心线拟合系数计算车道中心线各点的横向偏移量和相对航向角，所述横向偏移量表征智能车辆的航向方向距离车辆预设距离处与车道中心线上对应点的距离，所述相对航向角表征智能车辆的航向方向与车道中心线的角度偏差，根据所述横向偏移量和所述相对航向角通过预设的反馈方向盘转角算法计算得到反馈方向盘转角；
理论方向盘转角确定步骤：根据所述前馈方向盘转角、所述反馈方向盘转角计算得到理论方向盘转角，并进入车道居中操作步骤；
车道居中操作步骤：智能车辆根据所述理论方向盘转角控制智能车辆上的方向盘转动以使车辆保持车道居中行驶；
所述数据信息还包括智能车辆相关参数，所述前馈方向盘转角确定步骤具体为：获取智能车辆的数据信息，根据智能车辆的纵向速度确定预瞄点，根据所述车道中心线拟合系数计算预瞄点的曲率半径，根据所述数据信息和预瞄点的曲率半径通过所述前馈方向盘转角算法计算得到前馈方向盘转角；
所述智能车辆相关参数包括前车轮轴与后车轮轴的距离、后轴到智能车辆重心距离、车辆总质量、前轮侧偏系数以及后轮侧偏系数，所述前馈方向盘转角算法配置为：
Figure FDA0003305048650000021
Figure FDA0003305048650000022
其中：
Fsteer--前馈方向盘转角；
Wb--前车轮轴与后车轮轴的距离；
Lf--后轴到智能车辆重心距离；
Cf--前轮侧偏系数；
M--车辆总质量；
V--智能车辆的纵向速度；
Cr--后轮侧偏系数；
αf--前馈转角；
R--曲率半径；
所述反馈方向盘转角确定步骤包括相对航向角确定子步骤和反馈方向盘转角计算子步骤；
所述相对航向角确定子步骤：根据所述车道中心线拟合系数，智能车辆沿航向方向预瞄一段距离X0计算横向偏移量为D0，预瞄一段距离X1计算横向偏移量为D1，预瞄一段距离X2计算横向偏移量为D2，根据预瞄距离X1和X2以及横向偏移量D1和D2通过预设的相对航向角算法计算得到航向角，对航向角进行均值滤波得到所述相对航向角，并进入反馈方向盘转角计算子步骤；
所述反馈方向盘转角计算子步骤：根据所述相对航向角和所述横向偏移量D0通过所述反馈方向盘转角算法计算得到所述反馈方向盘转角；
所述相对航向角算法配置为：
Figure FDA0003305048650000031
其中：
ε--相对航向角；
所述反馈方向盘转角算法配置为：
Csteer＝C1D0+C2ε
其中：
Csteer--反馈方向盘转角；
C1--距离权重值，所述距离权重值根据所述智能车辆的纵向速度确定；
C2--角度权重值，所述角度权重值根据所述相对航向角确定。
2.根据权利要求1所述的一种智能车辆车道居中保持方法，其特征在于：所述车道中心线确定步骤包括有车道宽计算子步骤、追踪的车道线确定子步骤以及车道中心线获取子步骤；
所述车道宽计算子步骤：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息以及车道宽预设值确定车道宽；
所述追踪的车道线确定子步骤：根据所述车道线信息和所述车道宽，确定追踪的车道线，所述追踪的车道线为左侧车道线、右侧车道线、由左侧车道线和所述车道宽计算得到的车道线以及由右侧车道线和所述车道宽计算得到的车道线中的一种；
所述车道中心线获取子步骤，根据追踪的车道线和所述车道宽或者根据左侧车道线和右侧车道线计算车道中心线拟合系数。
3.根据权利要求2所述的一种智能车辆车道居中保持方法，其特征在于：所述车道宽计算子步骤具体为：初始化一个车道宽预设值，根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将车道宽预设值确定为车道宽；反之，则计算智能车辆的横向几何中心与左侧车道线和右侧车道线的距离值之和，将所述距离值之和通过高斯滤波算法滤波后得到车道宽。
4.根据权利要求2所述的一种智能车辆车道居中保持方法，其特征在于：所述追踪的车道线确定子步骤具体为：根据所述车道线信息，判断是否获得车道线，若没有获取到车道线，则无法确定追踪的车道线；若只获取到右侧车道线，则将右侧车道线向左径向移动车道宽距离得到追踪的车道线；若获取到左侧车道线，则将左侧车道线确定为追踪的车道线。
5.根据权利要求4所述的一种智能车辆车道居中保持方法，其特征在于：所述车道中心线获取子步骤具体为：根据所述车道线信息，判断是否同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，若没有同时获取到当前车道的左侧车道线和右侧车道线，则将所述追踪的车道线向右径向移动半个车道宽距离得到车道中心线离散点；反之，则根据当前车道的左侧车道线和右侧车道线求均值得到车道中心线离散点，将所述车道中心线离散点进行三次多项式拟合得到所述车道中心线拟合系数。
6.根据权利要求1所述的一种智能车辆车道居中保持方法，其特征在于：所述理论方向盘转角确定步骤具体为：将所述前馈方向盘转角、所述反馈方向盘转角、转角偏差以及方向盘转角补偿之和作为理论方向盘转角，并进入车道居中操作步骤，所述转角偏差表征理论方向盘转角与实际车辆转角之间的偏差值，所述方向盘转角补偿表征不同车速下转角偏差的变动值，所述转角偏差以及方向盘转角补偿均由智能车辆直接获取车辆状况得到。
CN202011474307.7A 2020-12-14 2020-12-14 一种智能车辆车道居中保持方法 Active CN112537303B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011474307.7A CN112537303B (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种智能车辆车道居中保持方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011474307.7A CN112537303B (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种智能车辆车道居中保持方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112537303A CN112537303A (zh) 2021-03-23
CN112537303B true CN112537303B (zh) 2022-02-18

Family

ID=75020128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011474307.7A Active CN112537303B (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种智能车辆车道居中保持方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112537303B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113189996B (zh) * 2021-04-28 2022-11-01 英博超算(南京)科技有限公司 一种车道保持辅助优化系统
CN113390431B (zh) * 2021-06-17 2022-09-30 广东工业大学 动态生成参考线的方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113696890B (zh) * 2021-09-23 2023-04-07 中国第一汽车股份有限公司 车道保持方法、装置、设备、介质及系统
CN113715816B (zh) * 2021-09-30 2023-06-30 岚图汽车科技有限公司 车道居中功能控制方法、装置、设备及可读存储介质
CN114347994B (zh) * 2022-03-17 2022-07-15 北京宏景智驾科技有限公司 车道线位置估计方法和装置、电子设备和存储介质
CN115092134B (zh) * 2022-06-29 2024-08-16 长春一汽富晟集团有限公司 一种车辆车道居中保持系统及方法
CN115230696B (zh) * 2022-07-01 2024-06-04 一汽解放汽车有限公司 车辆单车道行驶的居中控制方法
CN116118751B (zh) * 2023-04-19 2023-08-29 深圳佑驾创新科技有限公司 车辆的控制方法、装置、车辆和存储介质

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006264624A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Daimler Chrysler Ag 車線維持支援装置
US8452535B2 (en) * 2010-12-13 2013-05-28 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for precise sub-lane vehicle positioning
CN108622093B (zh) * 2018-05-04 2020-08-04 奇瑞汽车股份有限公司 智能车辆的车道保持控制方法及装置
CN109606363B (zh) * 2018-11-19 2020-11-20 江苏大学 一种多状态反馈的智能汽车可拓车道保持控制方法
CN109733395B (zh) * 2018-12-19 2020-06-09 江苏大学 一种基于可拓优度评价的自动驾驶汽车横向协调控制方法
CN111717189B (zh) * 2019-03-18 2022-03-29 毫末智行科技有限公司 车道保持控制方法、装置及系统
CN110155049A (zh) * 2019-06-03 2019-08-23 吉林大学 一种横纵向车道中心保持方法及其保持系统
CN112026767B (zh) * 2020-08-27 2021-08-06 重庆长安汽车股份有限公司 自适应巡航对护栏误识别的处理方法、系统及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
CN112537303A (zh) 2021-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112537303B (zh) 一种智能车辆车道居中保持方法
CN106515722B (zh) 一种垂直泊车轨迹规划方法
CN110979305B (zh) 车辆异常换道控制方法、装置及系统
CN105197010B (zh) 辅助泊车系统以及辅助泊车控制方法
CN111610780B (zh) 一种自动驾驶车路径跟踪控制方法及其装置
CN110502009B (zh) 基于航向预估的无人驾驶车辆路径跟踪控制方法
CN112874536B (zh) 一种智能车辆拨杆换道方法
CN111891125B (zh) 一种基于扭矩控制的车道偏离主动纠偏方法
CN110244731B (zh) 三节编组虚拟轨道列车主动循迹控制方法
CN106681327A (zh) 一种大惯性电动客车的智能驾驶横纵向解耦控制方法及系统
CN109080627B (zh) 一种无人驾驶车辆转弯行驶时侧向力控制方法
CN108749919B (zh) 一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法
JP2017013520A (ja) 車線維持支援装置
CN111086510B (zh) 一种基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法
CN112462760B (zh) 一种双舵轮agv路径跟踪方法
CN104843057A (zh) 一种四轮独立转向汽车的转向控制方法
CN103879446A (zh) 一种方向盘歪斜校正系统及其控制方法
CN110103998B (zh) 非对称四舵轮agv转向及平移运动的控制方法
CN114407880B (zh) 一种无人驾驶紧急避障路径跟踪方法
CN104401392A (zh) 一种车辆跑偏方向校正系统及方法
CN116639114A (zh) 一种车辆过弯的横向控制方法
CN109292018A (zh) 基于同轴式轮腿结构的四轮转向轨迹跟踪控制方法
CN110703775B (zh) 一种基于改进人工势场的商用车车道保持路径规划方法
CN108016491A (zh) 车辆及其后轮转向控制系统和方法
CN113428134A (zh) 用于车辆的运动控制安全监测和校正策略

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant