CN113548038B - 一种泊车曲率控制方法及系统、控制设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泊车曲率控制方法及系统、控制设备、存储介质，所述方法包括：周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率；根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角。所述系统与所述方法对应，所述控制设备和存储介质包括用于执行所述方法的程序，实施本发明能够提高泊车曲率控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及泊车控制技术领域，具体涉及一种泊车曲率控制方法及系统、控制设备、存储介质。
背景技术
自动泊车中，一般而言，存在一个路径跟踪模块，负责使车辆跟踪目标路径而运行，其横向控制器会令车辆运行的实际曲率尽可能地接近目标路径当下追踪点的曲率。现有技术使用目标曲率及其他一些车辆参数计算方向盘转角，其本质上，是一种开环控制，但在路面不平、轮胎气压变化等因素影响下，方向盘转角与车辆运行的实际曲率的对应规律并非一成不变的，因此现有技术泊车曲率控制精度较低。
发明内容
本发明旨在提出一种泊车曲率控制方法及系统、控制设备、存储介质，以提高泊车曲率控制精度。
第一方面，本发明实施例提出一种泊车曲率控制方法，包括：
周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；
根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率；
根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；
根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角。
优选地，所述根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率，具体包括：
根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角与车轮转角比值、车辆轴距估算第一车辆曲率；
根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率；
根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率。
优选地，所述根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角、车轮转角估算第一车辆曲率具体如下表达式所示：
VehCurv1＝tan(VehAng/Ratio)/Base
其中，VehCurv1为第一车辆曲率，VehAng为方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，Base为车辆轴距；
所述根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率具体如下表达式所示：
VehCurv2＝(LPulse-RPulse)/(LPulse+RPulse)×2/Track
其中，VehCurv2为第二车辆曲率，LPulse是历史T时间内左从动轮的累积脉冲，RPulse是历史T时间内右从动轮的累积脉冲，T为预设值，Track为车辆轮距；
所述根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率具体如下表达式所示：
VehCurv＝(1-α)×VehCurv1+α×VehCurv2
其中，VehCurv为当前周期的车辆曲率，α为权重系数，α介于0与1之间。
优选地，所述根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角，具体如下表达式所示：
TgtAng＝Ratio×arctan((TgtCurv+OutCurv)×Base)
其中，TgtAng为目标方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，TgtCurv为目标曲率，OutCurv为闭环控制输出量。
第二方面，本发明实施例提出一种泊车曲率控制系统，包括：
车辆信息获取单元，用于周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；
车辆曲率估算单元，用于根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率；
闭环控制单元，用于根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；以及
方向盘转角计算单元，用于根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角。
优选地，所述车辆曲率估算单元具体包括：
第一曲率估算单元，用于根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角与车轮转角比值、车辆轴距估算第一车辆曲率；
第二曲率估算单元，用于根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率；以及
第三曲率估算单元，用于根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率。
优选地，所述第一曲率估算单元具体用于根据如下表达式计算第一车辆曲率：
VehCurv1＝tan(VehAng/Ratio)/Base
其中，VehCurv1为第一车辆曲率，VehAng为方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，Base为车辆轴距；
所述第二曲率估算单元具体用于根据如下表达式计算第二车辆曲率：
VehCurv2＝(LPulse-RPulse)/(LPulse+RPulse)×2/Track
其中，VehCurv2为第二车辆曲率，LPulse是历史T时间内左从动轮的累积脉冲，RPulse是历史T时间内右从动轮的累积脉冲，Track为车辆轮距；
所述第三曲率估算单元具体用于根据如下表达式计算当前周期的车辆曲率：
VehCurv＝(1-α)×VehCurv1+α×VehCurv2
其中，VehCurv为当前周期的车辆曲率，α为权重系数，α介于0与1之间。
优选地，所述方向盘转角计算单元具体用于根据如下表达式计算目标方向盘转角：
TgtAng＝Ratio×arctan((TgtCurv+OutCurv)×Base)
其中，TgtAng为目标方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，TgtCurv为目标曲率，OutCurv为闭环控制输出量。
第三方面，本发明实施例一种控制设备，包括：根据实施例所述的泊车曲率控制系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据实施例所述泊车曲率控制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例所述泊车曲率控制方法。
上述实施例方案具有以下有益效果：通过根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量，并利用该闭环控制输出量、目标曲率结合车辆状态参数获得目标方向盘转角，该目标方向盘转角用于控制车辆进行泊车，使得车辆运行的实际曲率更接近于目标路径当下追踪点的曲率，即目标曲率，从而提高了泊车曲率的控制精度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而得以体现。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例所述泊车曲率控制方法的流程图。
图2为本发明一实施例中车辆车轮模型示意图。
图3为本发明一实施例中由从动轮脉冲计算曲率的原理图。
图4为本发明另一实施例所述泊车曲率控制系统的框架图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
如图1所示，本发明实施例提出一种泊车曲率控制方法，包括如下步骤S101-S104：
步骤S101、周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；
步骤S102、根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率；
步骤S103、根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；
具体地，可以采用任一种闭环控制方式，本实施例中优选PID控制，PID控制是一种简单可靠的闭环控制方式。
其中：
ErrCurv＝TgtCurv–VehCurv
VehCurv为估算得到的当前周期的车辆曲率，TgtCurv为目标曲率，ErrCurv为差值。
步骤S104、根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角。
具体而言，每隔预设时间周期执行步骤S101-S104的流程，得到当前周期的目标方向盘转角，并输出给泊车系统，泊车系统根据所述目标方向盘转角控制车辆进行泊车，使得车辆运行的实际曲率更接近于目标路径当下追踪点的曲率，即目标曲率。
本实施例中，所述步骤S102具体包括：
步骤S201、根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角与车轮转角比值、车辆轴距估算第一车辆曲率，其原理可以参阅图2，具体如下表达式所示：
VehCurv1＝tan(VehAng/Ratio)/Base
其中，VehCurv1为第一车辆曲率，VehAng为方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，Base为车辆轴距；
具体而言，车辆轴距Base为车辆前轴中心到后轴中心的距离，不同车型的车辆轴距不同，应用本实施例方法时，可以预先根据不同车型设定对应的车辆轴距Base参数值，即在执行步骤S201时车辆轴距Base为一已知参数值。
步骤S202、根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率，其原理可以参阅图3，具体如下表达式所示：
VehCurv2＝(LPulse-RPulse)/(LPulse+RPulse)×2/Track
其中，VehCurv2为第二车辆曲率，LPulse是历史T时间内左从动轮的累积脉冲，RPulse是历史T时间内右从动轮的累积脉冲，T为预设值，Track为车辆轮距；
具体而言，车辆轮距Track为车辆左前轮、右前轮轮中心所在平面之间的距离，不同车型的车辆轮距不同，应用本实施例方法时，可以预先根据不同车型设定对应的车辆轮距Track参数值，即在执行步骤S202时车辆轮距Track为一已知参数值。其中，T过大会令计算结果实时性不足。T过小轮速脉冲还来不及变化，本实施例种T优选但不限于为200ms。若车速取5km/h，假设车直行2cm会引起一个脉冲变化，那么200mm内大约有14个脉冲变化。
步骤S203、根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率，具体如下表达式所示：
VehCurv＝(1-α)×VehCurv1+α×VehCurv2
其中，VehCurv为当前周期的车辆曲率，α为权重系数，α介于0与1之间。
优选地，α在大转角时取大一些，小转角时取小一些。例如方向盘打到极限里α取0.5，方向盘居中时α取0.1。因为车辆直行时，左右轮累计脉冲基本相等，由此估算的曲率误差较大。
本实施例中，所述步骤S103的计算过程具体如下表达式所示：
TgtAng＝Ratio×arctan((TgtCurv+OutCurv)×Base)
其中，TgtAng为目标方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，TgtCurv为目标曲率，OutCurv为闭环控制输出量。
如图4所示，本发明另一实施例提出一种泊车曲率控制系统，包括：
车辆信息获取单元1，用于周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；
车辆曲率估算单元2，用于根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率；
闭环控制单元3，用于根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；以及
方向盘转角计算单元4，用于根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角。
本实施例中，所述车辆曲率估算单元2具体包括：
第一曲率估算单元21，用于根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角与车轮转角比值、车辆轴距估算第一车辆曲率；
第二曲率估算单元22，用于根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率；以及
第三曲率估算单元23，用于根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率。
本实施例中，所述第一曲率估算单元21具体根据如下表达式计算第一车辆曲率：
VehCurv1＝tan(VehAng/Ratio)/Base
其中，VehCurv1为第一车辆曲率，VehAng为方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，Base为车辆轴距；
所述第二曲率估算单元22具体根据如下表达式计算第二车辆曲率：
VehCurv2＝(LPulse-RPulse)/(LPulse+RPulse)×2/Track
其中，VehCurv2为第二车辆曲率，LPulse是历史T时间内左从动轮的累积脉冲，RPulse是历史T时间内右从动轮的累积脉冲，Track为车辆轮距；
所述第三曲率估算单元23具体根据如下表达式计算当前周期的车辆曲率：
VehCurv＝(1-α)×VehCurv1+α×VehCurv2
其中，VehCurv为当前周期的车辆曲率，α为权重系数，α介于0与1之间。
本实施例中，所述方向盘转角计算单元4具体根据如下表达式计算目标方向盘转角：
TgtAng＝Ratio×arctan((TgtCurv+OutCurv)×Base)
其中，TgtAng为目标方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，TgtCurv为目标曲率，OutCurv为闭环控制输出量。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
需说明的是，上述实施例的系统与上述实施例的方法对应，因此，上述实施例的系统未详述部分可以参阅上述实施例的方法的内容得到，此处不再赘述。
并且，上述实施例的泊车曲率控制系统如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
本发明另一实施例还提出一种控制设备，包括：根据上述实施例所述的泊车曲率控制系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据上述实施例所述泊车曲率控制方法的步骤。
当然，所述控制设备还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该控制设备还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述控制设备中的执行过程。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述控制设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述控制设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或单元，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或单元，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述控制设备的各种功能。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明另一实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述泊车曲率控制方法的步骤。
具体而言，所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (8)
1.一种泊车曲率控制方法，其特征在于，包括：
周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；
根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角与车轮转角比值、车辆轴距估算第一车辆曲率，并根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率，以及根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率；
根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；
根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角。
2.根据权利要求1所述的泊车曲率控制方法，其特征在于，
所述根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角、车轮转角估算第一车辆曲率具体如下表达式所示：
VehCurv1＝(tan(VehAng/Ratio))/Base
其中，VehCurv1为第一车辆曲率，VehAng为方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，Base为车辆轴距；
所述根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率具体如下表达式所示：
VehCurv2＝((LPulse-RPulse)/(LPulse+RPulse))×2/Track
其中，VehCurv2为第二车辆曲率，LPulse是历史T时间内左从动轮的累积脉冲，RPulse是历史T时间内右从动轮的累积脉冲，T为预设值，Track为车辆轮距；
所述根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率具体如下表达式所示：
VehCurv＝(1-α)×VehCurv1+α×VehCurv2
其中，VehCurv为当前周期的车辆曲率，α为权重系数，α介于0与1之间。
3.根据权利要求1所述的泊车曲率控制方法，其特征在于，所述根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角，具体如下表达式所示：
TgtAng＝Ratio×arctan((TgtCurv+OutCurv)×Base)
其中，TgtAng为目标方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，TgtCurv为目标曲率，OutCurv为闭环控制输出量。
4.一种泊车曲率控制系统，其特征在于，包括：
车辆信息获取单元，用于周期性地获取车辆状态信息，所述车辆状态信息包括方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角；
车辆曲率估算单元，用于根据所述方向盘转角、从动轮轮速脉冲、车轮转角估算当前周期的车辆曲率；
闭环控制单元，用于根据目标曲率与当前周期的车辆曲率的差值进行闭环控制得到闭环控制输出量；以及
方向盘转角计算单元，用于根据目标曲率、闭环控制输出量、方向盘转角、车轮转角计算当前周期的目标方向盘转角；
所述车辆曲率估算单元具体包括：
第一曲率估算单元，用于根据当前周期的方向盘转角、方向盘转角与车轮转角比值、车辆轴距估算第一车辆曲率；
第二曲率估算单元，用于根据当前周期的从动轮轮速脉冲、车辆轮距估算第二车辆曲率；以及
第三曲率估算单元，用于根据所述第一车辆曲率和第二车辆曲率获得所述当前周期的车辆曲率。
5.根据权利要求4所述的泊车曲率控制系统，其特征在于，
所述第一曲率估算单元具体用于根据如下表达式计算第一车辆曲率：
VehCurv1＝(tan(VehAng/Ratio))/Base
其中，VehCurv1为第一车辆曲率，VehAng为方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，Base为车辆轴距；
所述第二曲率估算单元具体用于根据如下表达式计算第二车辆曲率：
VehCurv2＝((LPulse-RPulse)/(LPulse+RPulse))×2/Track
其中，VehCurv2为第二车辆曲率，LPulse是历史T时间内左从动轮的累积脉冲，RPulse是历史T时间内右从动轮的累积脉冲，Track为车辆轮距；
所述第三曲率估算单元具体用于根据如下表达式计算当前周期的车辆曲率：
VehCurv＝(1-α)×VehCurv1+α×VehCurv2
其中，VehCurv为当前周期的车辆曲率，α为权重系数，α介于0与1之间。
6.根据权利要求4所述的泊车曲率控制系统，其特征在于，所述方向盘转角计算单元具体用于根据如下表达式计算目标方向盘转角：
TgtAng＝Ratio×arctan((TgtCurv+OutCurv)×Base)
其中，TgtAng为目标方向盘转角，Ratio为方向盘转角与车轮转角比值，TgtCurv为目标曲率，OutCurv为闭环控制输出量。
7.一种控制设备，包括：根据权利要求4-6任一项所述的泊车曲率控制系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据权利要求1-3中任一项所述泊车曲率控制方法的步骤。
8.一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：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任一项所述泊车曲率控制方法。
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