CN113562064A - 自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备 - Google Patents

自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备。其中，自动驾驶车辆的控制方法包括以下步骤：获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角；根据目标转角和实际转角得到目标转向扭矩；将目标转向扭矩输出至自动驾驶车辆的EPS执行器，以使EPS执行器根据目标转向扭矩对方向盘进行控制。该自动驾驶车辆的控制方法，可以防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现。

Description

自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备。
背景技术
相关技术中，自动驾驶车辆中的自动驾驶控制器通过发送转角或者扭矩转向控制指令来控制EPS(Electric Power Steering，电动助力转向系统)，进而EPS内的扭矩传感器会输出扭矩信号至电子控制单元，电子控制单元根据扭矩信号、转向传感器的角度信号、车速信号等向转向电动机控制器发出控制指令，从而实现控制车辆的转向。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种自动驾驶车辆的控制方法，以防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。
本发明的第四个目的在于提出一种自动驾驶车辆的控制装置。
本发明的第五个目的在于提出一种自动驾驶车辆。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出一种自动驾驶车辆的控制方法，所述方法包括以下步骤：获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角；根据所述目标转角和所述实际转角得到目标转向扭矩；将所述目标转向扭矩输出至所述自动驾驶车辆的EPS执行器，以使所述EPS执行器根据所述目标转向扭矩对所述方向盘进行控制。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例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，实现上述的自动驾驶车辆的控制方法。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的自动驾驶车辆的控制方法。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出一种自动驾驶车辆的控制装置，包括：获取模块，用于获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角；处理模块，用于根据所述目标转角和所述实际转角得到目标转向扭矩；输出模块，用于将所述目标转向扭矩输出至所述自动驾驶车辆的EPS执行器，以使所述EPS执行器根据所述目标转向扭矩对所述方向盘进行控制。
为达到上述目的，本发明第五方面实施例提出一种自动驾驶车辆，包括上述的电子设备，或者，上述的自动驾驶车辆的控制装置。
本发明实施例的自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备，防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的自动驾驶车辆的控制方法的流程图；
图2是本发明一个实施例的自动驾驶车辆的控制方法的示意图；
图3是本发明另一个实施例的自动驾驶车辆的控制方法的流程图；
图4是本发明实施例的自动驾驶车辆的控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的自动驾驶车辆及其控制方法、装置及存储介质、电子设备。
图1是本发明一个实施例的自动驾驶车辆的控制方法的流程图。
如图1所示，自动驾驶车辆的控制方法包括以下步骤：
S11，获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角。
具体地，可以首先获取自动驾驶车辆的行驶轨迹，进而根据行驶轨迹获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角。例如，可以预先设置自动驾驶车辆从A点行驶至B点，并确定在该过程中自动驾驶车辆的行驶轨迹，进而根据该行驶轨迹确定自动驾驶车辆的行驶轨迹点；自动驾驶车辆通过预设方式(如GPS)获取车辆当前所处位置，进而根据车辆当前所处位置与上述行驶轨迹点确定目标轨迹点，从而基于目标轨迹点通过预设算法(如横向控制算法)计算得到方向盘的目标转角；由此，可以实现控制自动驾驶车辆在上述行驶轨迹上行驶。
可选地，自动驾驶车辆也可通过车载探测设备获取车辆周围环境信息，进而通过车辆周围环境信息确定自动驾驶车辆方向盘的目标转角。例如，可以在自动驾驶车辆的车顶中轴上设置一车载雷达，并在自动驾驶车辆的车头中轴上设置一车载摄像头；进而若上述车载探测设备探测到在车辆前方100m处有一棵树，则自动驾驶车辆确定可以避开该障碍物的目标轨迹点，从而基于目标轨迹点通过横向控制算法计算得到方向盘的目标转角。
进一步地，在得到方向盘的目标转角后，可以根据该方向盘的目标转角计算得到初始的目标转向扭矩，并将该初始的目标转向扭矩输出至EPS执行器；EPS执行器根据该初始的目标转向扭矩输出实际转向扭矩至电子控制单元，进而电子控制单元根据该实际转向扭矩对方向盘进行控制。方向盘上设置有方向盘转角传感器，通过该方向盘转角传感器获取得到方向盘实际转角。
S12，根据目标转角和实际转角得到目标转向扭矩。
具体地，在获取上述目标转角与实际转角后，可以计算目标转角与实际转角之间的差值，进而判断差值是否小于预设阈值。
进一步地，如果差值小于预设阈值，则根据差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并将PID控制扭矩作为目标转向扭矩。上述PID扭矩可以通过如下公式得到：
TPID＝Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]，
其中，TPID为PID扭矩；KP为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为差值。
可选地，如果差值大于或者等于预设阈值，则采用上述公式根据差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并根据差值进行补偿扭矩控制得到补偿扭矩。进而在计算得到PID扭矩与补偿扭矩之后，计算PID扭矩和补偿扭矩之间的和值，并将和值作为目标转向扭矩。
其中，上述根据差值进行补偿扭矩控制得到补偿扭矩，具体可以为：根据差值查询预设的差值-补偿扭矩对应关系，得到补偿扭矩。
由此，可以针对EPS执行器非线性特性，在传统的PID控制不能满足全车速下的自动驾驶横向控制时对方向盘的实际转角进行补偿。例如，车辆静止时，由于轮胎与地面摩擦力较大，PID的控制输出不能满足大角度范围的方向盘转角请求，即此时调节PID控制中的参数，很难达到所需要的扭矩值保证方向盘达到目标转角，导致控制误差较大；此时，可以计算目标转角与实际转角之间的差值，并在差值大于预设阈值时计算PID扭矩与补偿扭矩，并将PID扭矩与补偿扭矩之和作为目标转向扭矩，从而在传统的PID控制不能满足全车速下的自动驾驶横向控制时对方向盘的实际转角进行补偿。
S13，将目标转向扭矩输出至自动驾驶车辆的EPS执行器，以使EPS执行器根据目标转向扭矩对方向盘进行控制。
具体地，在根据目标转角和实际转角得到目标转向扭矩后，将该目标转向扭矩输出值输出至EPS执行器，EPS执行器根据该目标转向扭矩输出实际转向扭矩以对方向盘进行控制；方向盘转角传感器采集并更新方向盘的实际转角，进而根据更新的方向盘实际转角采用上述方法更新目标转向扭矩并将该更新的目标转向扭矩输出至EPS执行器以对方向盘进行控制；进而再次更新方向盘实际转角以更新目标转向扭矩…；若检测到更新的方向盘实际转角与方向盘目标转角之间的差值小于等于第二预设阈值，则判定转向完成。上述第二预设阈值例如可以为0。由此，可以实现方向盘的实际转角达到目标转角。
作为一个示例，如图2所示，上述目标轨迹点由轨迹规划模块获取得到，进而横向控制模块根据目标轨迹点计算得到方向盘目标转角，将该方向盘目标转角输出至扭矩补偿控制模块与PID扭矩控制模块，扭矩补偿控制模块根据该方向盘目标转角获取得到初始的目标转向扭矩，并将该初始的目标转向扭矩输出至EPS执行器，EPS执行器输出实际转向扭矩以控制方向盘；采集方向盘实际转角，并将该实际转角输出至PID扭矩控制模块。PID扭矩控制模块根据如下公式(1)、(2)计算得到目标转向扭矩进而根据目标转向扭矩对方向盘进行循环控制：
TPID＝Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]………………………(1)
Figure BDA0003110361410000041
其中，上述TPID为PID扭矩，KP为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为差值，T为目标转向扭矩，Tc为补偿扭矩值，q为预设阈值。
在本发明的一个实施例中，在获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角，并根据初始的目标转向扭矩得到方向盘的实际转角后，还可首先计算目标转角与实际转角之间的差值，根据差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并将PID控制扭矩作为目标转向扭矩，进而利用目标转向扭矩对方向盘进行循环控制，在该循环控制中不进行目标转角与实际转角之间的差值与预设阈值之间的关系判断；在循环了预设次数后，判断目标转角与最新的实际转角之间的差值与预设阈值之间的关系，若目标转角与最新的实际转角之间的差值仍大于预设阈值，则在接下来的循环控制过程中进行目标转角与实际转角之间的差值与预设阈值之间的关系判断。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，上述自动驾驶车辆的控制方法还包括：
S31，获取EPS执行器的最大执行扭矩。
S32，判断目标转向扭矩是否小于最大执行扭矩。
S33，如果目标转向扭矩小于最大执行扭矩，则将目标转向扭矩输出至EPS执行器。
S34，如果目标转向扭矩小于最大执行扭矩，则将最大执行扭矩作为目标转向扭矩输出至EPS执行器。
由此，可以在对自动驾驶车辆进行控制时，考虑到EPS执行器的输出电流与电压受电量限制的情况，防止出现目标转向扭矩超出EPS执行器的输出极限的情况，从而更好地对自动驾驶车辆进行控制。
在本发明的一个实施例中，还可在EPS执行器前增设一滤波电路，目标转向扭矩在经过滤波电路的滤波之后再输出至EPS执行器；从而提高了车辆行驶的安全性和平稳性。
综上，本发明实施例的自动驾驶车辆的控制方法，可以实现在EPS执行器输出实际转向扭矩对方向盘进行控制后，采集方向盘的实际转角，并根据方向盘的实际转角与目标转角之间的差值对方向盘的转角进行补偿，从而实现防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现。而且，通过在方向盘的实际转角与目标转角之间的差值大于预设阈值时通过补偿扭矩进行补偿，可以更好地实现全车速下的自动驾驶控制。
进一步地，本发明提出一种计算机可读存储介质。
在本发明实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述的自动驾驶车辆的控制方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上的计算机程序被处理器执行时，可以实现防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现，还可以更好地实现全车速下的自动驾驶控制。
进一步地，本发明提出一种电子设备。
在本发明实施例中，电子设备包括存储器、处理器和存储在存储器上的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述的自动驾驶车辆的控制方法。
本发明实施例的电子设备，通过实现上述的自动驾驶车辆的控制方法，可以实现防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现，还可以更好地实现全车速下的自动驾驶控制。
图4是本发明实施例的自动驾驶车辆的控制装置的结构框图。
如图4所示，自动驾驶车辆的控制装置100包括获取模块101、处理模块102、输出模块103。
具体地，获取模块101，用于获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角；处理模块102，用于根据目标转角和实际转角得到目标转向扭矩；输出模块103，用于将目标转向扭矩输出至自动驾驶车辆的EPS执行器，以使EPS执行器根据目标转向扭矩对方向盘进行控制。
该自动驾驶车辆的控制装置，可以实现防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现。
在本发明的一个实施例中，处理模块102具体用于：计算目标转角与实际转角之间的差值；判断差值是否小于预设阈值；如果差值小于预设阈值，则根据差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并将PID控制扭矩作为目标转向扭矩。
在本发明的一个实施例中，处理模块102还可用于：如果差值大于或者等于预设阈值，则根据差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并根据差值进行补偿扭矩控制得到补偿扭矩；计算PID扭矩和补偿扭矩之间的和值，并将和值作为目标转向扭矩。
在本发明的一个实施例中，处理模块102还可用于：通过如下公式得到PID扭矩：
TPID＝Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]，
其中，TPID为PID扭矩；KP为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为差值。
在本发明的一个实施例中，处理模块102还可用于：获取EPS执行器的最大执行扭矩；判断目标转向扭矩是否小于最大执行扭矩；如果目标转向扭矩小于最大执行扭矩，则将目标转向扭矩输出至EPS执行器；如果目标转向扭矩小于最大执行扭矩，则将最大执行扭矩作为目标转向扭矩输出至EPS执行器。
在本发明的一个实施例中，处理模块102还可用于：根据差值查询预设的差值-补偿扭矩对应关系，得到补偿扭矩。
需要说明的是，本发明实施例的自动驾驶车辆的控制装置的其他具体实施方式，可以参见上述的自动驾驶车辆的控制方法。
本发明实施例的自动驾驶车辆的控制装置，可以实现防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现，还可以更好地实现全车速下的自动驾驶控制。
进一步地，本发明提出一种自动驾驶车辆。
在本发明实施例中，自动驾驶车辆包括上述的电子设备，或者，上述的自动驾驶车辆的控制装置。
本发明实施例的自动驾驶车辆，通过上述的电子设备，或者，上述的自动驾驶车辆的控制装置，可以实现防止方向盘的实际转角无法达到目标转角的情况的出现，还可以更好地实现全车速下的自动驾驶控制。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角；
根据所述目标转角和所述实际转角得到目标转向扭矩；
将所述目标转向扭矩输出至所述自动驾驶车辆的EPS执行器，以使所述EPS执行器根据所述目标转向扭矩对所述方向盘进行控制。
2.如权利要求1所述的自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转角和所述实际转角得到目标转向扭矩，包括：
计算所述目标转角与所述实际转角之间的差值；
判断所述差值是否小于预设阈值；
如果所述差值小于所述预设阈值，则根据所述差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并将所述PID控制扭矩作为所述目标转向扭矩。
3.如权利要求2所述的自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转角和所述实际转角得到目标转向扭矩，还包括：
如果所述差值大于或者等于所述预设阈值，则根据所述差值进行PID扭矩控制得到PID扭矩，并根据所述差值进行补偿扭矩控制得到补偿扭矩；
计算所述PID扭矩和所述补偿扭矩之间的和值，并将所述和值作为所述目标转向扭矩。
4.如权利要求2或3所述的自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，通过如下公式得到所述PID扭矩：
TPID＝Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]，
其中，TPID为所述PID扭矩；KP为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为所述差值。
5.如权利要求2或3所述的自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述EPS执行器的最大执行扭矩；
判断所述目标转向扭矩是否小于所述最大执行扭矩；
如果所述目标转向扭矩小于所述最大执行扭矩，则将所述目标转向扭矩输出至所述EPS执行器；
如果所述目标转向扭矩小于所述最大执行扭矩，则将所述最大执行扭矩作为目标转向扭矩输出至所述EPS执行器。
6.如权利要求2或3所述的自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，所述根据所述差值进行补偿扭矩控制得到补偿扭矩，包括：
根据所述差值查询预设的差值-补偿扭矩对应关系，得到所述补偿扭矩。
7.一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，实现如权利要求1-6中任一项所述的自动驾驶车辆的控制方法。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的自动驾驶车辆的控制方法。
9.一种自动驾驶车辆的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取自动驾驶车辆方向盘的目标转角和实际转角；
处理模块，用于根据所述目标转角和所述实际转角得到目标转向扭矩；
输出模块，用于将所述目标转向扭矩输出至所述自动驾驶车辆的EPS执行器，以使所述EPS执行器根据所述目标转向扭矩对所述方向盘进行控制。
10.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的电子设备，或者，如权利要求9所述的自动驾驶车辆的控制装置。
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