CN113934196A - 一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置 - Google Patents
一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请属于车辆远程控制领域，特别涉及一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置。方法包括：遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，提高了对承载远程遥控驾驶操作的网络抖动的鲁棒性和适应性；保留了原控制装置的操作精度属性，能够提高远程遥控操作的精度；提高了远程驾驶操作效果的平滑性，能够改善驾驶操作员的遥控顺畅体验。
Description
技术领域
本申请属于车辆远程控制领域，特别涉及一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置。
背景技术
随着自动驾驶及5G的发展，商用车由于其场景特殊性，不用面临较多法规等因素束缚，能够更快的落地。但考虑产品体验及安全运营，远程操作驾驶作为车辆运营作为其必要补充，是实现商用车无人化的一个捷径。商用车除了基本的横向纵向行走控制需求，还可能面临车辆其他业务操作动作的控制如收割机的收割、挖掘机的挖掘等。在远程驾驶中，需要建设符合场景需要的通讯组网方案，承载远程操作命令的实时收发及可能的监控视频类的信息传输。
在实际应用中，根据场景的需求，有远距离程遥控，一般通过5G/4G广域通信方式；近距离程遥控，一般通过Wifi或者1.4G/2.4G ISM局域通信方式。超出视距的需要增加视频功能。在实际通信方式中，5G、Wifi、1.4G等通信一般端到端的平均传输时延在30ms左右。在实际应用中，模拟量单个控制装置指令(如方向盘、油门、手柄等)的发出周期一般在10ms左右，如果有更多的复合动作，平均指令周期会更短。也就是说，在远程驾驶场景下，一般指令采集周期小于网络通信时延，通信信道无法满足每条控制指令的实时传输，且会造成信道的拥塞产生丢包现象。
在工程实现中，通常做法是降低信号的采集频率或增大采集周期，使采集周期大于平均的通信延时。如每10ms采集一次，调整为100ms。对于开关量、操作精度要求不高的模拟量，可以解决一定场景的实际问题。作为无人驾驶运营安全保障及人工介入有效控制的目标，已有控制方案不能很好的满足对商用车远程驾驶和控制的需要。主要存在以下缺陷：增加总体网络延时，特别是超出视距需要增加视频监控的情况下，驾驶员会有操作延时感；降低了车辆高速行驶或者有作业装置的车辆的远程操作精度；降低了操作动作的平滑性和连续性。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
本申请的第一个方面提供了一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法，包括：
遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；
车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。
在本申请的至少一个实施例中，所述遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端包括：
遥控端实时获取不同控制装置的控制命令，并存入分类队列；
记录监控端到端传输延时，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新延时平均值，根据延时平均值以及控制装置的采样周期，计算丢包策略整数算子μ，其中，
T为延时平均值，t为控制装置的采样周期，
表示向上取整数；
读取分类队列的控制命令，并根据丢包策略整数算子μ丢弃部分控制点数据，具体为从分类队列的每μ个控制命令中丢弃μ-1个，若μ＝1，则不用丢弃；
对丢弃部分控制点数据的控制命令进行分类组包，并通过socket链路发送给车辆端。
在本申请的至少一个实施例中，所述控制装置的控制命令包括方向盘的实时操作指令、刹车的实时操作指令以及手柄摇杆的实时操作指令。
在本申请的至少一个实施例中，所述车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列包括：
车辆端解析接收的控制命令数据包，所述控制命令数据包包含控制命令ID以及控制命令数值；
根据控制命令ID获取对应的控制装置的控制曲线以及拟合函数；
根据拟合函数在控制命令之间填补插值丢弃的控制点，并生成命令序列；
将生成的命令序列发送给执行装置。
在本申请的至少一个实施例中，所述控制命令以及所述命令序列均为数字信号，或所述控制命令以及所述命令序列均为模拟信号。
本申请的第二个方面提供了一种车辆远程插值拟合顺畅控制装置，包括：
遥控端，用于获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；
车辆端，用于接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。
在本申请的至少一个实施例中，所述遥控端包括：
实时命令接收队列模块，用于实时获取不同控制装置的控制命令，并存入分类队列；
网络Qos分析模块，用于记录监控端到端传输延时，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新延时平均值，根据延时平均值以及控制装置的采样周期，计算丢包策略整数算子μ，其中，
T为延时平均值，t为控制装置的采样周期，
表示向上取整数；
DROPOUT处理模块，用于读取分类队列的控制命令，并根据丢包策略整数算子μ丢弃部分控制点数据，具体为从分类队列的每μ个控制命令中丢弃μ-1个，若μ＝1，则不用丢弃；
分类组包模块，用于对丢弃部分控制点数据的控制命令进行分类组包，并通过socket链路发送给车辆端。
在本申请的至少一个实施例中，所述控制装置的控制命令包括方向盘的实时操作指令、刹车的实时操作指令以及手柄摇杆的实时操作指令。
在本申请的至少一个实施例中，所述车辆端包括：
分类解包接收模块，用于解析接收的控制命令数据包，所述控制命令数据包包含控制命令ID以及控制命令数值；
控制曲线插值模块，用于根据控制命令ID获取对应的控制装置的控制曲线以及拟合函数；
命令序列生成模块，用于根据拟合函数在控制命令之间填补插值丢弃的控制点，并生成命令序列；
执行装置命令发送模块，用于将生成的命令序列发送给执行装置。
在本申请的至少一个实施例中，所述控制命令以及所述命令序列均为数字信号，或所述控制命令以及所述命令序列均为模拟信号。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，提高了对承载远程遥控驾驶操作的网络抖动的鲁棒性和适应性；保留了原控制装置的操作精度属性，能够提高远程遥控操作的精度；提高了远程驾驶操作效果的平滑性，能够改善驾驶操作员的遥控顺畅体验。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的车辆远程插值拟合顺畅控制方法框图；
图2是本申请一个实施方式的车辆远程插值拟合顺畅控制方法流程图；
图3是本申请个实施方式的车辆远程插值拟合顺畅控制装置示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
本申请的第一个方面提供了一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法，包括：
遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；
车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。
在本申请的优选实施方案中，遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端的过程可以分为实时命令接收队列、网络Qos分析管理、命令DROPOUT以及分类组包发送四个阶段，具体包括：
遥控端实时获取不同控制装置的控制命令，并存入分类队列；
记录监控端到端传输延时，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新延时平均值，根据延时平均值以及控制装置的采样周期，计算丢包策略整数算子μ，其中，
T为延时平均值，t为控制装置的采样周期，
表示向上取整数；
读取分类队列的控制命令，并根据丢包策略整数算子μ丢弃部分控制点数据，具体为从分类队列的每μ个控制命令中丢弃μ-1个，若μ＝1，则不用丢弃；
对丢弃部分控制点数据的控制命令进行分类组包，并通过socket链路发送给车辆端。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，控制装置可以包括多种不同的控制装置，例如，用于控制车辆方向盘的控制装置，用于控制车辆刹车的控制装置，以及用于控制车辆手柄摇杆的控制装置。本实施例中，控制装置的控制命令包括方向盘的实时操作指令、刹车的实时操作指令以及手柄摇杆的实时操作指令，控制命令存入分类队列时不改变原生控制装置的命令发送频率。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，由于环境干扰等因素，无线网络传输质量存在抖动，需要记录监控端到端传输延时，为了减少对控制命令传输的影响，优选1s探测1次，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新参考延时平均值，利用参考延时平均值和具体车辆控制装置的采样周期，计算出丢包策略整数算子μ。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，端到端传输延时是指从遥控端发送一个数据包到车辆端接收这个数据包的耗时，可以采用秒级进行统计更新，为T毫秒。控制装置的采样周期是指控制装置如方向盘，油门踏板等发出一个控制指令的周期，为t毫秒。在本申请的优选实施方案中，丢包策略整数算子μ＝[T/t]，算子μ取进一整数(如计算得出2.7或者2.1均取值为3)，降低网络拥塞。丢包策略按照算子从分类队列中每u个控制命令取一个指令，丢弃μ-1个，如果μ＝1，则不用丢弃。
在本申请的一个实施例中，如搭建一个5G应用网络系统，端到端延时平均值为35ms，控制装置的采集周期为10ms，则μ＝[35/10]＝4，分类队列中每4个控制命令取值一个发送，其他三个丢弃掉，依次处理分类队列中需要发送的指令。
在本申请的优选实施方案中，车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列的过程可以分为分类解包接收、控制曲线插值模型、命令序列生成及控制装置命令发送四个阶段，具体包括：
车辆端解析接收的控制命令数据包，控制命令数据包包含控制命令ID以及控制命令数值；
根据控制命令ID获取对应的控制装置的控制曲线以及拟合函数；
根据拟合函数在控制命令之间填补插值丢弃的控制点，并生成命令序列；
将生成的命令序列发送给执行装置。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，可以通过厂家获取具体控制装置的控制曲线，每类控制装置对应一个拟合函数。另外，最后根据生成的各类命令序列，向整车控制器VCU或者对应的执行装置MCU发送CAN指令，它们可能挂在一个总线上，也可能不在一个总线上，根据实际情况处理即可。
在本申请的一个实施例中，控制命令以及命令序列均为数字信号。在本申请的另一个实施例中，控制命令以及命令序列均为模拟信号。
基于上述的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，本申请的第二个方面提供了一种车辆远程插值拟合顺畅控制装置，包括：
遥控端，用于获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；
车辆端，用于接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制装置，遥控端部署在遥控端控制器，负责处理从控制装置接收的控制命令，车辆端部署在车辆端控制器，负责生成用于控制执行装置的命令序列。利用插值拟合技术，在遥控端主动放弃部分控制命令，减少实际需要传输的控制帧，并在车辆端利用插值方法恢复控制命令数据点，达到远程顺畅性控制的目标。
在本申请的优选实施方案中，遥控端包括实时命令接收队列模块、网络Qos分析模块、DROPOUT模块以及分类组包模块，其中，
实时命令接收队列模块，用于实时获取不同控制装置的控制命令，并存入分类队列；
网络Qos分析模块，用于记录监控端到端传输延时，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新延时平均值，根据延时平均值以及控制装置的采样周期，计算丢包策略整数算子μ，其中，
T为延时平均值，t为控制装置的采样周期，
表示向上取整数；
DROPOUT处理模块，用于读取分类队列的控制命令，并根据丢包策略整数算子μ丢弃部分控制点数据，具体为从分类队列的每μ个控制命令中丢弃μ-1个，若μ＝1，则不用丢弃；
分类组包模块，用于对丢弃部分控制点数据的控制命令进行分类组包，并通过socket链路发送给车辆端。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制装置，控制装置可以包括多种不同的控制装置，例如，用于控制车辆方向盘的控制装置，用于控制车辆刹车的控制装置，以及用于控制车辆手柄摇杆的控制装置。本实施例中，控制装置的控制命令包括方向盘的实时操作指令、刹车的实时操作指令以及手柄摇杆的实时操作指令，控制命令存入分类队列时不改变原生控制装置的命令发送频率。
在本申请的优选实施方案中，车辆端包括分类解包接收模块、控制曲线插值模块、命令序列生成模块、以及执行装置命令发送模块，其中，
分类解包接收模块，用于解析接收的控制命令数据包，所述控制命令数据包包含控制命令ID以及控制命令数值；
控制曲线插值模块，用于根据控制命令ID获取对应的控制装置的控制曲线以及拟合函数；
命令序列生成模块，用于根据拟合函数在控制命令之间填补插值丢弃的控制点，并生成命令序列；
执行装置命令发送模块，用于将生成的命令序列发送给执行装置。
在本申请的一个实施例中，遥控端控制装置输出的控制命令以及用于驱动车辆端执行装置的命令序列均为CAN数字信号。在本申请的另一个实施例中，遥控端控制装置输出的控制命令以及用于驱动车辆端执行装置的命令序列均为模拟信号。
本申请的车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置，通过主动丢弃遥控端实时控制帧以及车辆端恢复生成控制帧策略和技术实现，在网络抖动不超过阈值情况下，既能实现控制指令实时传输又能实现控制的平滑性和精细度；可以根据网络质量实时计算控制命令帧的DROPOUT策略，降低网络拥塞风险；车辆端按照原生控制装置的控制性能拟合曲线函数，插值生成的控制序列帧和本地生成的控制帧匹配程度高，保留了原装置的体验一致性；控制命令丢弃包、组包以及插值方案比较灵活，可以释放部分对精度不敏感的操作网络资源给控制精度要求更高的操作；对车辆原生控制系统的原生性适应性较强，不用对遥控系统外的软硬件做任何改动。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法，其特征在于，包括：
遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；
车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。
2.根据权利要求1所述的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，其特征在于，所述遥控端获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端包括：
遥控端实时获取不同控制装置的控制命令，并存入分类队列；
记录监控端到端传输延时，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新延时平均值，根据延时平均值以及控制装置的采样周期，计算丢包策略整数算子μ，其中，
T为延时平均值，t为控制装置的采样周期，
表示向上取整数；
读取分类队列的控制命令，并根据丢包策略整数算子μ丢弃部分控制点数据，具体为从分类队列的每μ个控制命令中丢弃μ-1个，若μ＝1，则不用丢弃；
对丢弃部分控制点数据的控制命令进行分类组包，并通过socket链路发送给车辆端。
3.根据权利要求2所述的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，其特征在于，所述控制装置的控制命令包括方向盘的实时操作指令、刹车的实时操作指令以及手柄摇杆的实时操作指令。
4.根据权利要求3所述的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，其特征在于，所述车辆端接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列包括：
车辆端解析接收的控制命令数据包，所述控制命令数据包包含控制命令ID以及控制命令数值；
根据控制命令ID获取对应的控制装置的控制曲线以及拟合函数；
根据拟合函数在控制命令之间填补插值丢弃的控制点，并生成命令序列；
将生成的命令序列发送给执行装置。
5.根据权利要求4所述的车辆远程插值拟合顺畅控制方法，其特征在于，所述控制命令以及所述命令序列均为数字信号，或所述控制命令以及所述命令序列均为模拟信号。
6.一种车辆远程插值拟合顺畅控制装置，其特征在于，包括：
遥控端，用于获取控制装置的控制命令，丢弃控制命令的部分控制点数据，得到丢弃部分控制点数据的控制命令，并将丢弃部分控制点数据的控制命令发送给车辆端；
车辆端，用于接收丢弃部分控制点数据的控制命令后，通过插值恢复控制命令的控制点数据，并生成用于控制执行装置的命令序列。
7.根据权利要求6所述的车辆远程插值拟合顺畅控制装置，其特征在于，所述遥控端包括：
实时命令接收队列模块，用于实时获取不同控制装置的控制命令，并存入分类队列；
网络Qos分析模块，用于记录监控端到端传输延时，并通过单独的socket链路进行发送，保存并动态更新延时平均值，根据延时平均值以及控制装置的采样周期，计算丢包策略整数算子μ，其中，
T为延时平均值，t为控制装置的采样周期，
表示向上取整数；
DROPOUT处理模块，用于读取分类队列的控制命令，并根据丢包策略整数算子μ丢弃部分控制点数据，具体为从分类队列的每μ个控制命令中丢弃μ-1个，若μ＝1，则不用丢弃；
分类组包模块，用于对丢弃部分控制点数据的控制命令进行分类组包，并通过socket链路发送给车辆端。
8.根据权利要求7所述的车辆远程插值拟合顺畅控制装置，其特征在于，所述控制装置的控制命令包括方向盘的实时操作指令、刹车的实时操作指令以及手柄摇杆的实时操作指令。
9.根据权利要求8所述的车辆远程插值拟合顺畅控制装置，其特征在于，所述车辆端包括：
分类解包接收模块，用于解析接收的控制命令数据包，所述控制命令数据包包含控制命令ID以及控制命令数值；
控制曲线插值模块，用于根据控制命令ID获取对应的控制装置的控制曲线以及拟合函数；
命令序列生成模块，用于根据拟合函数在控制命令之间填补插值丢弃的控制点，并生成命令序列；
执行装置命令发送模块，用于将生成的命令序列发送给执行装置。
10.根据权利要求9所述的车辆远程插值拟合顺畅控制装置，其特征在于，所述控制命令以及所述命令序列均为数字信号，或所述控制命令以及所述命令序列均为模拟信号。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN202111164028.5A Pending CN113934196A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种车辆远程插值拟合顺畅控制方法及装置 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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