CN113147760A - 一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端，先获取当前车辆的车速；再结合期望的目标车速计算得到用于控制车速变化的目标油门量或目标刹车量，再根据设定好的油门量变化规律或刹车量变化规律来控制当前车辆的油门量或刹车量进行变化，使得无人驾驶在行车过程中按照一定变化规律将车速合理的控制在接近目标车速的范围内，实现稳定可靠的车速控制，增加行车安全性，实现无人驾驶车辆的定速巡航。

Description

一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，特别涉及一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端。

背景技术

无人驾驶是目前的一个技术趋势。车辆行驶的场合不同对于车辆驾驶的速度控制有不同的技术要求。人工驾驶是通过驾驶员根据自身的经验以及仪表盘的速度进行驾驶的速度控制，其控制的准确度不高。而且，现有的无人驾驶技术对于车速控制具有一定的准确度。但是，现有的无人驾驶普遍使用在环境相对良好的城市化道路，其对于特种应用领域，例如戈壁、草原等路面条件，其速度的控制就变得不够稳定，容易发生行车事故，控制效果差，缺乏安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端，能够车辆在无人驾驶的过程中安全可靠地控制车速稳定在一定范围内，实现定速巡航。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无人驾驶定速巡航控制方法，包括如下步骤：

S1、每间隔预设时间获取一次当前车辆的当前车速；

S2、将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量，所述控制输出量为目标油门量或目标刹车量；

S3、若得到所述目标油门量，则根据所述目标油门量和预设的油门量变化规律增加或减少所述当前车辆的当前油门量；

若得到所述目标刹车量，则根据所述目标刹车量和预设的刹车量变化规律增加所述当前车辆的当前刹车量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：

一种无人驾驶定速巡航控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种无人驾驶定速巡航控制方法。

综上所述，本发明的有益效果在于：提供一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端，先获取当前车辆的车速；再结合期望的目标车速计算得到用于控制车速变化的目标油门量或目标刹车量，再根据设定好的油门量变化规律或刹车量变化规律来控制当前车辆的油门量或刹车量进行变化，使得无人驾驶在行车过程中按照一定变化规律将车速合理的控制在接近目标车速的范围内，实现稳定可靠的车速控制，增加行车安全性，实现无人驾驶车辆的定速巡航。

附图说明

图1为本发明实施例的一种无人驾驶定速巡航控制方法的步骤示意图；

图2为本发明实施例的一种无人驾驶定速巡航控制方法的PID控制流程图；

图3为本发明实施例的一种无人驾驶定速巡航控制终端的系统框图。

标号说明：

1、一种无人驾驶定速巡航控制终端；2、处理器；3、存储器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1和图2，一种无人驾驶定速巡航控制方法，包括如下步骤：

S1、每间隔预设时间获取一次当前车辆的当前车速；

S2、将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量，所述控制输出量为目标油门量或目标刹车量；

S3、若得到所述目标油门量，则根据所述目标油门量和预设的油门量变化规律增加或减少所述当前车辆的当前油门量；

若得到所述目标刹车量，则根据所述目标刹车量和预设的刹车量变化规律增加所述当前车辆的当前刹车量。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端，先获取当前车辆的车速；再结合期望的目标车速计算得到用于控制车速变化的目标油门量或目标刹车量，再根据设定好的油门量变化规律或刹车量变化规律来控制当前车辆的油门量或刹车量进行变化，使得无人驾驶在行车过程中按照一定变化规律将车速合理的控制在接近目标车速的范围内，实现稳定可靠的车速控制，增加行车安全性，实现无人驾驶车辆的定速巡航。

进一步地，所述步骤S2具体为：

判断所述当前车速是否大于所述目标车速且与所述目标车速的差值是否大于所述预设差值，若是，则所述目标刹车量为预设刹车量，所述预设刹车量为当前车辆的总刹车量乘以预设系数；

否则将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量；

若所述当前车速小于所述目标车速，则所述控制输出量为所述目标油门量；

若所述当前车速大于所述目标车速且与所述目标车速的差值小于预设差值且所述当前油门量不为0，则所述控制输出量为所述目标油门量；

若所述当前车速大于所述目标车速且与所述目标车速的差值小于所述预设差值且所述当前油门量为0；则所述控制输出量为所述目标刹车量。

从上述描述可知，上述为根据当前车速和预设的目标车速得到目标油门量或目标刹车量的判别过程。如果当前车辆的车速大于目标车速且与目标车速的差值大于预设差值，则说明此时的车速相比于期望目标车速已经超出太多，对应使用总刹车量乘以预设系数的预设刹车量作为目标刹车量，否则利用PID控制算法生成控制输出量。在当前的车速小于目标车速或者大于目标车速，但与目标车速的差值小于预设差值且当前油门量不为0，采用控制油门量的方式来控制车辆的速度。在油门量为0后，则通过是控制刹车量来控制车速。上述内容中将车辆行驶过程中根据当前的车速和目标车速的大小情况，分多种控制方式，进而达到对车速的良好控制效果，实现车辆的定速巡航。

进一步地，所述油门量变化规律包括预设上限油门增量和预设下限油门减量，所述预设上限油门增量小于所述预设下限油门减量；

所述则根据所述目标油门量和预设的油门量变化规律增加或减少所述当前油门量具体为：

若所述目标油门量大于所述当前油门量，则判断所述目标油门量与所述当前油门量的差是否大于所述预设上限油门增量，若是，则在预设时间内增加所述预设上限油门增量，否则在预设时间内增加所述目标油门量与所述当前油门量的差；

若所述目标油门量小于所述当前油门量，则判断所述当前油门量与所述目标油门量的差是否大于所述预设下限油门减量，若是，则在预设时间内减少所述预设下限油门减量，否则在预设时间内减少所述当前油门量与所述目标油门量的差。

从上述描述可知，再利用目标油门量来控制当前油门量时，根据增加或减少当前油门量分别对应设置了预设上限油门增量和预设上限油门减量，使得车辆的当前油门量在与目标油门量相差过大的情况下，也只能按照预设上限油门增量和预设上限油门减量来进行油门量的增加或减少，确保车辆的油门控制处在一个稳定的变化范围，而不会因为油门量的大幅度增加和减少造成车速变化不稳定，影响行车安全。

进一步地，所述当前油门量的变化范围为[0，255]，所述预设上限油门增量为[4，8]，所述预设下限油门减量为[20，30]。

从上述描述可知，上述为油门量变化的一个参照标准。当以[0，255]作为当前油门量的变化范围时，预设上限油门增量和预设下限油门减量分别对应设置为[4，8]和[20，30]，保证当前油门量在受控制过程中不会变化太快。并且，当前油门量的变化为慢加快减。相比于加速，减速要更加迅速一点，以保证车辆的行车安全。

进一步地，所述则根据所述目标刹车量和预设的刹车量变化规律增加所述当前刹车量具体为：

若所述目标刹车量为预设刹车量，则在预设时间内增加所述预设刹车量，否则判断所述目标刹车量是否大于预设上限刹车增量，若是，则在预设时间内增加所述预设上限刹车增量，否则在预设时间内增加所述目标刹车量，所述预设刹车量大于所述预设上限刹车增量。

从上述描述可知，再利用目标刹车量控制时，若当前车速大于目标车速且与目标车速的差值大于预设差值时，直接以预设刹车值控制车辆进行刹车。预设上限刹车增量用于防止车辆的当前刹车量增加过快，造成车辆的速度变化不稳定。

进一步地，所述预设时间为100ms。

从上述描述可知，每经过100ms获取一次当前车辆的当前车速，并相应地再这100ms完成一次对车速的控制。不断地获取新的当前车辆的当前车速和做出相应地车速控制，从而保证车辆的速度能够及时地得到修正，实现基于目标车速的定速巡航。

进一步地，预设系数为[20％,40％]。

从上述描述可知，若当前车速大于目标车速且与目标车速的差值大于预设差值时，直接以总刹车量的20％到40％作为当前车辆的刹车量进行刹车控制，这样能够有效地应对一些下坡路等车速变化过大的情况，及时地对当前车辆的当前车速作出调整。

进一步地，所述预设差值为[3km/h,10km/h]。

从上述描述可知，当前车速大于目标车速且与目标车速的差值达到[3km/h,10km/h]时，则认为车速过快，及时地以总刹车量乘以预设系数的方式进行刹车控制。

进一步地，步骤S2中将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量具体为：

将所述当前车速减去所述目标车速，得到车速偏差值；

将所述车速偏差值乘以比例项系数、车速偏差值积分乘以积分项系数以及所述车速偏差值差分乘以微分项系数，以得到所述控制输出量。

从上述描述可知，上述为PID控制算法的运算过程，采取了比例、积分和微分三位一体的数据处理以得出的控制输出量。

请参照图3，一种无人驾驶定速巡航控制终端1，包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在所述处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现上述的一种无人驾驶定速巡航控制方法。

请参照图1，本发明的实施例一为：

一种无人驾驶定速巡航控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1、每间隔预设时间获取一次当前车辆的当前车速；

在本实施例中，由于无人车辆中卫星定位获取得到的数据间隔为100ms，所以作为控制间隔的预设时间也为100ms。

S2、将当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量，控制输出量为目标油门量或目标刹车量；

S3、若得到目标油门量，则根据目标油门量和预设的油门量变化规律增加或减少当前车辆的当前油门量；

若得到目标刹车量，则根据目标刹车量和预设的刹车量变化规律增加当前车辆的当前刹车量。

在本实施例中，结合图2，当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量具体为：

首先，将当前车速减去目标车速，得到车速偏差值。其表达式为：

car_speed(k)

其中，k表示时间顺序。

其次，对上述车速偏差值进行积分处理，得到如下表达式：

再次，对上述车速偏差值进行微分处理，得到如下表达式：

car_speed(k)-car_speed(k-1)

最后，将上述所有表达式相加得到用于控制车辆转向的控制输出量，其表达式如下：

其中，K_P表示比例项系数；K_i表示积分想系数；K_d表示微分项系数；power_out表示控制输出量，即将车速偏差值乘以比例项系数、车速偏差值积分乘以积分项系数以及车速偏差值差分乘以微分项系数，以得到控制输出量。

请参照图1，本发明的实施例二为：

一种无人驾驶定速巡航控制方法，在上述实施例一的基础上，步骤S2具体为：

S21、判断当前车速是否大于目标车速且与目标车速的差值是否大于预设差值，若是，则目标刹车量为预设刹车量，预设刹车量为当前车辆的总刹车量乘以预设系数；

其中，在本实施例中，预设系数为30％，预设差值为5km/h。当前车速大于目标车速且与目标车速的差值达到5km/h时，则认为车速过快，及时地以总刹车量乘以30％的方式进行刹车控制，能够有效地减缓车速，维持车辆的定速巡航。在其他等同实施例中，预设系数为[20％,40％]，预设差值为[3km/h,10km/h]，当前车速大于目标车速且与目标车速的差值达到[3km/h,10km/h]时即可。

在本实施例中，比如当前车速为60km/h，目标车速为50km/h，则两个差值大于5km/h，直接以总刹车量乘以30％的方式进行刹车控制。

S22、否则将当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量；

若当前车速小于目标车速，则控制输出量为目标油门量；

在本实施例中，当前车速小于目标车速，则加大油门量加速即可。

若当前车速大于目标车速且与目标车速的差值小于预设差值且当前油门量不为0，则控制输出量为目标油门量。

在本实施例中，当前车速大于目标车速不到5km/h，即可以通过减小油门来实现缓慢减速。

若当前车速大于目标车速且与目标车速的差值小于预设差值且当前油门量为0；则控制输出量为目标刹车量。

在本实施例中，若油门量减小到0还无法实现减速到目标车速，则需要通过刹车进行控制。

在本实施例中，油门量变化规律包括预设上限油门增量和预设下限油门减量，预设上限油门增量小于预设下限油门减量。其中，当前油门量的变化范围为[0，255]，预设上限油门增量为6，预设下限油门减量为25。在其他等同实施例中，预设上限油门增量为[4，8]，预设下限油门减量为[20，30]即可。

步骤S3具体为：

S31、若目标油门量大于当前油门量，则判断目标油门量与当前油门量的差是否大于预设上限油门增量，若是，则在预设时间内增加预设上限油门增量，否则在预设时间内增加目标油门量与当前油门量的差。

S32、若目标油门量小于当前油门量，则判断当前油门量与目标油门量的差是否大于预设下限油门减量，若是，则在预设时间内减少预设下限油门减量，否则在预设时间内减少当前油门量与目标油门量的差。

在本实施例中，由此可见，上限油门增量等门限设置能够保持单次的车速控制中，当前车辆的当前油门量的变化稳定在一定的范围。即使当前车辆的当前车速与目标车速过大，车速控制也只会在单次的变化中至多增加上限油门增量或减少下限油门减量，并在后续的车速控制中逐渐使得当前车速接近目标车速，使得车辆的速度变化稳定，控制效果好。

S33、若目标刹车量为预设刹车量，则在预设时间内增加预设刹车量，否则判断目标刹车量是否大于预设上限刹车增量，若是，则在预设时间内增加预设上限刹车增量，否则在预设时间内增加目标刹车量，预设刹车量大于预设上限刹车增量。刹车量的控制同样也是设置了上限刹车增量，保证进行刹车控制时，车速的变化也稳定处于一定范围，安全而可靠。

请参照图3，本发明的实施例三为：

一种无人驾驶定速巡航控制终端1，如图3所示，包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在处理器2上运行的计算机程序，处理器2执行计算机程序时实现上述实施例一或二的一种无人驾驶定速巡航控制方法。

综上所述，本发明公开了一种无人驾驶定速巡航控制方法及终端，先获取当前车辆的车速；再结合期望的目标车速计算得到用于控制车速变化的目标油门量或目标刹车量，再根据设定好的包括预设上限油门增量和预设下限油门减量在内的门限值或包括上限油门增量在内的门限值来控制当前车辆的油门量或刹车量进行变化，控制车辆的车速变化稳定在一定的范围内，使得无人驾驶在行车过程根据当前车速与车速的大小不同采取不同的控制方法，将车速合理的控制在接近目标车速的范围内，实现稳定可靠的车速控制，增加行车安全性，实现无人驾驶车辆的定速巡航。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、每间隔预设时间获取一次当前车辆的当前车速；

S2、将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量，所述控制输出量为目标油门量或目标刹车量；

S3、若得到所述目标油门量，则根据所述目标油门量和预设的油门量变化规律增加或减少所述当前车辆的当前油门量；

若得到所述目标刹车量，则根据所述目标刹车量和预设的刹车量变化规律增加所述当前车辆的当前刹车量。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

判断所述当前车速是否大于所述目标车速且与所述目标车速的差值是否大于所述预设差值，若是，则所述目标刹车量为预设刹车量，所述预设刹车量为当前车辆的总刹车量乘以预设系数；

否则将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量；

若所述当前车速小于所述目标车速，则所述控制输出量为所述目标油门量；

若所述当前车速大于所述目标车速且与所述目标车速的差值小于预设差值且所述当前油门量不为0，则所述控制输出量为所述目标油门量；

若所述当前车速大于所述目标车速且与所述目标车速的差值小于所述预设差值且所述当前油门量为0；则所述控制输出量为所述目标刹车量。

3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，所述油门量变化规律包括预设上限油门增量和预设下限油门减量，所述预设上限油门增量小于所述预设下限油门减量；

所述则根据所述目标油门量和预设的油门量变化规律增加或减少所述当前油门量具体为：

若所述目标油门量大于所述当前油门量，则判断所述目标油门量与所述当前油门量的差是否大于所述预设上限油门增量，若是，则在预设时间内增加所述预设上限油门增量，否则在预设时间内增加所述目标油门量与所述当前油门量的差；

若所述目标油门量小于所述当前油门量，则判断所述当前油门量与所述目标油门量的差是否大于所述预设下限油门减量，若是，则在预设时间内减少所述预设下限油门减量，否则在预设时间内减少所述当前油门量与所述目标油门量的差。

4.根据权利要求3所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，所述当前油门量的变化范围为[0，255]，所述预设上限油门增量为[4，8]，所述预设下限油门减量为[20，30]。

5.根据权利要求2所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，所述则根据所述目标刹车量和预设的刹车量变化规律增加所述当前刹车量具体为：

若所述目标刹车量为预设刹车量，则在预设时间内增加所述预设刹车量，否则判断所述目标刹车量是否大于预设上限刹车增量，若是，则在预设时间内增加所述预设上限刹车增量，否则在预设时间内增加所述目标刹车量，所述预设刹车量大于所述预设上限刹车增量。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，所述预设时间为100ms。

7.根据权利要求2所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，预设系数为[20％,40％]。

8.根据权利要求2至5任一所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，所述预设差值为[3km/h,10km/h]。

9.根据权利要求1所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法，其特征在于，步骤S2中将所述当前车速和预设的目标车速作为输入参数输入到PID控制算法，计算生成控制输出量具体为：

将所述当前车速减去所述目标车速，得到车速偏差值；

将所述车速偏差值乘以比例项系数、车速偏差值积分乘以积分项系数以及所述车速偏差值差分乘以微分项系数，以得到所述控制输出量。

10.一种无人驾驶定速巡航控制终端，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至9任一所述的一种无人驾驶定速巡航控制方法。

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