CN114312847A - 一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置，横向控制方法包括：自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度；确定自动驾驶车辆的行驶路径；对于行驶路径上的每个点，将点的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径；获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速；依据转向半径和第一车速计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度；判断第一侧向加速度是否小于等于阈值；若是，则依据第一侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第一车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角；将方向盘转角发送给自动驾驶车辆的电子控制器。本申请保证车辆的稳定性。

Description

一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置

技术领域

本申请涉及自动驾驶技术领域，更具体地，涉及一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置。

背景技术

自动驾驶汽车完成路径规划以后，需要执行决策算法，以完成自动驾驶汽车的横向、纵向动作，以使自动驾驶汽车按照既定的路径行驶。现阶段自动驾驶汽车的横向控制决策算法多是从控制理论出发，运用较为复杂的控制算法(如模糊控制、PID控制、MPC控制等)以及依靠汽车的多个实时数据(例如航向角偏差及变化率、距离偏差及变化率、前馈转角、反馈转角、校正转角或反馈矩阵等)对汽车的横向运动进行控制，这对控制系统的响应特性、数据采集的时效性以及控制芯片本身的算力都提出了较为严格的要求，并且由于实时数据的变化，横向控制过程中需要不断地出现偏差、不断地修正偏差的情况，造成车辆行驶不稳定，乘车体验不佳。

发明内容

本申请提供一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置，在横向控制过程中依据当前车速和行驶路径的曲率半径确定前轮转向角，解除车辆的实时数据对横向运动的影响，避免不断地修正偏差的情况，保证车辆的稳定性，并且简化了决策算法，降低了对控制系统的响应特性、数据采集的时效性以及控制芯片本身算力的要求。

本申请提供了一种自动驾驶车辆的横向控制方法，包括：

自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度；

确定自动驾驶车辆的行驶路径；

对于行驶路径上的每个点，将点的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径；

获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速；

依据转向半径和第一车速计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度；

判断第一侧向加速度是否小于等于阈值；

若是，则依据第一侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第一车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角；

将方向盘转角发送给自动驾驶车辆的电子控制器。

优选地，若第一侧向加速度大于阈值，则向电子控制器发送减速信息；

持续获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第二车速；

依据转向半径和第二车速计算自动驾驶车辆的第二侧向加速度；

若第二侧向加速度小于等于阈值，则停止向电子控制器发送减速信息，并依据第二侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第二车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角。

优选地，还包括：

完成行驶路径上的每个点后，采集自动驾驶车辆的实时行驶环境，并依据实时行驶环境确定是否修改行驶路径；

若是，则依据当前的方向盘转角、当前车辆位姿、历史规划行驶路径和实时行驶环境规划新的行驶路径；

将点在新的行驶路径上的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径。

优选地，对于非货运车辆，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度，具体包括：

采集预设时间内自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度；

依据批量弯道行驶数据、角传动比、轴距进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度。

优选地，对于货运车辆，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度，具体包括：

获得前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表；

在自动驾驶车辆行驶前，通过查询对应表获得与当前的前轴静态载荷和后轴静态载荷对应的不足转向度，作为当前不足转向度。

优选地，获得前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表，具体包括：

在固定的前轴静态载荷和后轴静态载荷下，采集自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度；

依据批量弯道行驶数据、角传动比、轴距进行数据分析，获得与前轴静态载荷和后轴静态载荷对应的不足转向度；

通过列表获得不同的前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表。

本申请还提供一种自动驾驶车辆的横向控制装置，包括当前不足转向度确定模块、路径规划模块、转向半径确定模块、第一车速获取模块、第一侧向加速度计算模块、判断模块、方向盘转角计算模块、转角发送模块；

当前不足转向度确定模块用于自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度；

路径规划模块用于确定自动驾驶车辆的行驶路径；

转向半径确定模块用于对于行驶路径上的每个点，将点的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径；

第一车速获取模块用于获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速；

第一侧向加速度计算模块用于依据转向半径和第一车速计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度；

判断模块用于判断第一侧向加速度是否小于等于阈值；

方向盘转角计算模块用于依据第一侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第一车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角；

转角发送模块将方向盘转角发送给自动驾驶车辆的电子控制器。

优选地，还包括减速信息发送模块、第二车速获取模块、第二侧向加速度计算模块；

减速信息发送模块用于向电子控制器发送减速信息；

第二车速获取模块用于持续获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第二车速；

第二侧向加速度计算模块用于依据转向半径和第二车速计算自动驾驶车辆的第二侧向加速度；

方向盘转角计算模块还用于若第二侧向加速度小于等于阈值，则停止向电子控制器发送减速信息，并依据第二侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第二车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角。

优选地，还包括实时行驶环境采集模块；

实时行驶环境采集模块用于完成行驶路径上的每个点后，采集自动驾驶车辆的实时行驶环境，并依据实时行驶环境确定是否修改行驶路径；

路径规划模块还用于依据当前的方向盘转角、当前车辆位姿、历史规划行驶路径和实时行驶环境规划新的行驶路径；

转向半径确定模块还用于将点在新的行驶路径上的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径。

优选地，对于非货运车辆，当前不足转向度确定模块包括行驶数据采集模块和数据分析模块；

行驶数据采集模块用于采集预设时间内自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度；

数据分析模块用于依据批量弯道行驶数据、角传动比、轴距进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请提供的自动驾驶车辆的横向控制方法的流程图；

图2为低速时车辆的转向示意图；

图3为高速时车轮的受力示意图；

图4为高速时车辆的转向示意图；

图5为不足转向度的三个情况下的转向示意图；

图6为本申请提供的自动驾驶车辆的横向控制装置的结构图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

本申请提供一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置，在横向控制过程中依据当前车速和行驶路径的曲率半径确定前轮转向角，解除车辆的实时数据对横向运动的影响，避免不断地修正偏差的情况，保证车辆的稳定性，并且简化了决策算法，降低了对控制系统的响应特性、数据采集的时效性以及控制芯片本身算力的要求。另外，本申请在更换行驶路径时考虑了当前方向盘转角，降低了车辆在执行新的行驶路径时的操作难度，提高了决策算法的鲁棒性。

需要说明的是，本申请适用于自动驾驶车辆的高速(例如＞30km/h)行驶阶段。自动驾驶车辆可以是非货运车辆，也可以是货运车辆。横向控制方法由自动驾驶车辆的路径规划系统执行。

如图1所示，本申请提供的自动驾驶车辆的横向控制方法包括：

S1010：自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度。

低速转向时，车轮不需要产生侧向力。这种情况下，车轮滚动时没有侧偏角，此时，车辆如图2所示进行转向。如果后轮没有转向，则转向中心一定在后车轴A_b的延长线上，同样，垂直于每个前轮的直线也须通过同一点(转向中心)，如果不通过同一点，则转向时候两个前轮会彼此干涉，导致他们轻微的刮磨，前轮理想转向角可以依据图中的几何关系和对转向时给定的转向角来确定。

根据转向时的几何关系，由于驾驶的转向角非常的小，转向半径R远远大于后轮的轮距t，所以，tanδ₀＝sinδ₀＝δ₀，tanδ_i＝sinδ_i＝δ_i。转向中心到后轴中心的距离近似等于转向中心到质心C的距离(即转向半径R)。因此，可以得出转向角公式为：

其中，δ₀表示左前轮的理想转向角，δ_i表示右前轮的理想转向角，L表示轴距，R表示转向半径，t表示后轮的轮距。

高速转向时，为平衡侧向加速度的影响，各车轮必然产生侧向力，同时，车轮滚动时，每个车轮会产生侧偏角。如图3所示，车轮的前进方向与行驶方向之间的夹角α称为侧偏角。侧向力F_y称为“侧偏力”。当车轮载荷一定时，侧偏力F_y随侧偏角α的增大而增大。侧偏角α较小时，侧偏力F_y与侧偏角α呈线性关系，即F_y＝Cα，比例常数C称为侧偏刚度。侧偏刚度受许多因素的影响。

高速行驶时的转向半径R远大于车辆的轴距，并且转向角较小，同时可以忽略前轴内、外侧车轮的转角差，因此，为方便起见，两个前轮可以用一个车轮表示，并且认为左右车轮的侧偏力是相等的，前轮转向角表示为δ。对于后轮，做同样的假设。为便于分析，将车辆表示为如图4所示的两轮模型(例如自行车)。

对于以车速V向前行驶的车辆，作用于车轮的所有侧向力的和等于车辆的质量M乘以侧向加速度V²/R，即

其中，F_yf表示作用于前轴的侧偏力，F_yr表示作用于后轴的侧偏力，M表示车辆的质量，V表示车速，R表示转向半径。

同样，对车辆重心的力矩也应平衡，即作用于前后轴侧向力所产生的力矩之和应该为零，即

F_yfl₁-F_yrl₂＝0 (4)

其中，l₁表示前轮的力臂，l₂表示后轮的力臂。

由上述低速时的分析可知，转向中心处的顶角近似于L/R。

由图4可知，

其中，α_f表示前轮的侧偏角，α_r表示后轮的侧偏角。

综合上述公式可推出：

其中，δ表示前轮转向角，g表示重力加速度，w_f表示前轴静态载荷，w_r表示后轴静态载荷，C_f表示两个前车轮的侧偏刚度，C_r表示两个后车轮的侧偏刚度。

侧向加速度表示为a_y，即

a_y＝V²/R (7)

在前轴和后轴静态载荷一定的情况下，

是确定的，令

则式(6)通常写为如下的形式：

其中，K为不足转向度。

另外，前轮转向角δ与方向盘转角δ_SW之间的关系如下:

其中，R_st表示转向系统的角传动比。

那么，

上述方程对机动车辆转向特性相当重要,描述了前轮转向角是如何随转向半径R或者侧向加速度a_y变化的，而不足转向度K确定了所需要的转向输入的大小和方向，它与前轴和后轴的静态载荷和侧偏刚度有关。

K有三种取值的可能性：

1、中性转向：K＝0推出，此时，α_f＝α_r。中性转向情况是车辆质心处侧向加速度的“力”在前后轮所产生的侧偏角相等时的一种平衡状态。

2、不足转向：K＞0推出：α_f＞α_r。在转向不足情况下，因质心处侧向加速度而产生的前轮侧向滑动的程度要大于后轮。为维持转向半径不变，须使前轮的侧向力达到一定的值，因此前轮需要转更大的转角。

3、过多转向：K＜0推出：α_f＜α_r。这种情况下，质心处侧向加速度使得后轮的侧偏角大于前轮。车辆后部向外滑动从而减小了转向半径。随着侧向加速度的增加，进一步加剧了后轮向外滑动，除非减小转向角以保持转向半径不变，否则这一过程将一直持续下去。

如图5所示，低速情况下，假设前后轮都没有侧偏角，则转向中心在O₀处。当前轮的侧偏角大于后轮的侧偏角的时候，我们可以假设前轮有侧偏角，而后轮为0，则转向中心在O₁处，转向不足，即转弯的半径变大。同理，假设后轮有侧偏角，而前轮为0，则转向中心在O₂处，转向过度，即转弯的半径变小。

在车辆本身的结构参数不变的情况下，若车辆维持某一特定的转弯半径行驶，则前轮转向角δ与车辆的侧向加速度a_y呈线性关系，这个线性关系的比例就是不足转向度K的值。这个线性关系在侧向加速度a_y不超过阈值(例如0.3g，其中，g表示重力加速度)的情况下是一直成立的。而侧向加速度过大会影响车辆转向的安全性(例如可能会导致侧翻)，在路径规划的时候即可以规避这一风险。

由上述公式，可以获得如下公式：

对于自动驾驶车辆，轴距L、转向系统的角传动比R_st、前轮侧偏刚度C_f、后轮侧偏刚度C_r均为已知参数，方向盘转角δ_SW、侧向加速度a_y、车速V可以通过车载传感器读取。不足转向度K随前轴静态载荷w_f和后轴静态载荷w_r的变化而变化。

对于非货运车辆，其前轴静态载荷w_f和后轴静态载荷w_r主要随车辆本身的结构变化。在一段行驶里程内不足转向度K是固定不变的。在每次确定不足转向度K后，当车辆的后续行驶里程超过阈值时，则通过声光信号请车主确认是否需要对不足转向度K进行更新。若车主选择是，则更新不足转向度K。若车主选择否，则仍使用当前的不足转向度K。

具体地，对于非货运车辆，确定当前不足转向度K包括如下步骤：

P1：采集预设时间内自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，行驶数据包括同时采集的方向盘转角δ_SW、侧向加速度a_y、车速V。弯道至少包括左转、右转、不同的弯曲半径，且弯道行驶过程可以不是匀速行驶。

P2：依据批量弯道行驶数据、轴距L、转向系统的角传动比R_st进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度K。

具体地，利用如下公式计算每组行驶数据对应的不足转向度K：

选取若干组行驶数据(例如在同一转弯半径下的行驶数据)，通过线性回归分析方法测算出不足转向度的值，在利用该不足转向度进行行驶数据采集后，采用t检验或F检验，验证线性回归分析结果的显著性，若线性显著，则将该不足转向度确定为当前不足转向度K。

对于货运车辆，由于车辆的每次货物重量不同，货物在车辆上的重量分布不同，因此，，货运车辆的不足转向度主要随前轴静态载荷w_f和后轴静态载荷w_r的变化而变化。

因此，对于货运车辆，确定当前不足转向度K包括如下步骤：

Q1：获得前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表。

具体地，获得前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表，具体包括：

Q11：在固定的前轴静态载荷和后轴静态载荷下，采集自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，行驶数据包括同时采集的方向盘转角δ_SW、侧向加速度a_y、车速V。弯道至少包括左转、右转、不同的弯曲半径，且弯道行驶过程可以不是匀速行驶。

Q12：依据批量弯道行驶数据、轴距L、转向系统的角传动比R_st进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度K。

具体地，利用如下公式计算每组行驶数据对应的不足转向度K：

选取若干组行驶数据(例如在同一转弯半径下的行驶数据)，通过线性回归分析方法测算出不足转向度的值，在利用该不足转向度进行行驶数据采集后，采用t检验或F检验，验证线性回归分析结果的显著性，若线性显著，则将该不足转向度确定为与该前轴静态载荷和后轴静态载荷对应的不足转向度K。

由上获得不同的前轴静态载荷和后轴静态载荷下，自动驾驶车辆的不足转向度的值，通过列表获得不同的前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表。

Q2：在自动驾驶车辆行驶前，通过查询对应表获得与当前的前轴静态载荷和后轴静态载荷对应的不足转向度，作为当前不足转向度K。

S1020：确定自动驾驶车辆的行驶路径。

S1030：对于行驶路径上的每个点，将点的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径。

在确定了车辆的行驶路径以后，这个行驶路径无论是多项式曲线、贝塞尔曲线或其他曲线，可以理解的是在曲线上某个点A，必然有一个对应的曲率半径R_A，将其作为点A的转向半径R。

S1040：获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速V₁。

S1050：依据转向半径R和第一车速V₁计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度a_y1。

具体地，利用公式(7)计算第一侧向加速度a_y1。

S1060：判断第一侧向加速度a_y1是否小于等于阈值(例如0.3g)。若是，说明车辆以当前速度在当前的转向半径上转弯是安全的，执行S1110；否则，说明车辆以当前速度在当前的转向半径上转弯存在风险，则执行S1070-S1100。

S1070：向自动驾驶车辆的电子控制器ECU发送减速信息，使得电子控制器ECU控制车辆减速。

S1080：持续获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第二车速V₂。

S1090：依据转向半径R和第二车速V₂计算自动驾驶车辆的第二侧向加速度a_y2。

具体地，利用公式(7)计算第二侧向加速度a_y2。

S1100：若第二侧向加速度a_y2小于等于阈值，则停止向电子控制器ECU发送减速信息，将第二侧向加速度a_y2作为当前侧向加速度a_y，将第二车速V₂作为当前车速V。并执行S1120。

若第二侧向加速度a_y2大于阈值，则返回S1070。

S1110：将第一侧向加速度a_y1作为当前侧向加速度a_y，将第一车速V₁作为当前车速V。并执行S1120。

S1120：依据当前侧向加速度a_y、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比R_st、自动驾驶车辆的轴距L、当前车速V以及当前不足转向度K确定自动驾驶车辆的方向盘转角δ_SW。

具体地，依据如下公式计算方向盘转角δ_SW

S1130：将方向盘转角δ_SW发送给自动驾驶车辆的电子控制器ECU，使得电子控制器ECU按照方向盘转角δ_SW控制方向盘转向。

完成行驶路径上的每个点后，还执行S1140：判断是否完成预设的行驶路径。若是，则结束流程。否则，执行S1150。

S1150：采集自动驾驶车辆的实时行驶环境(例如障碍物状态、道路状态等)，并依据实时行驶环境确定是否修改行驶路径。例如，若车辆需要变道超车、躲避障碍物等时需要修改行驶路径。若是，则执行S1160；否则，返回S1030。

S1160：依据当前的方向盘转角δ_SW、当前车辆位姿、历史规划行驶路径和实时行驶环境规划新的行驶路径。并返回S1030，在S1030中，将当前车辆所在的点在新的行驶路径上的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径。

由此，车辆在完成行驶路径上每个点的运动时依据该点的曲率半径确定方向盘转角，由此按照整个行驶路径完成行驶。

现有技术中，在临时改变行驶路径时，新的行驶路径与原路径存在间断点(即导数不连续)，在二者的接点处路径曲线不平滑，则需要自动驾驶车辆触发横向控制算法，“艰难地”调整到预设轨迹上来，其响应速度、轨迹偏差的积分都会对车辆行驶安全造成负面影响。本申请的横向控制方法中，在临时改变行驶路径时结合车辆的实时位姿、当前方向盘转角等进行统筹考虑，以使车辆在现有的方向盘转角基础上执行新路径，在较为圆滑的轨迹下完成路径切换。

在上述横向控制方法的基础上，本申请提供了一种自动驾驶车辆的横向控制装置。如图6所示，横向控制装置包括当前不足转向度确定模块6010、路径规划模块6020、转向半径确定模块6030、第一车速获取模块6040、第一侧向加速度计算模块6050、判断模块6060、方向盘转角计算模块6070、转角发送模块6080。

当前不足转向度确定模块6010用于自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度。

路径规划模块6020用于确定自动驾驶车辆的行驶路径。

转向半径确定模块6030用于对于行驶路径上的每个点，将点的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径。

第一车速获取模块6040用于获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速。

第一侧向加速度计算模块6050用于依据转向半径和第一车速计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度。

判断模块6060用于判断第一侧向加速度是否小于等于阈值。

方向盘转角计算模块6070用于依据第一侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第一车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角。

转角发送模块6080将方向盘转角发送给自动驾驶车辆的电子控制器ECU。

优选地，横向控制装置还包括减速信息发送模块6090、第二车速获取模块6100、第二侧向加速度计算模块6110。

减速信息发送模块6090用于向电子控制器ECU发送减速信息。

第二车速获取模块6100用于持续获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第二车速。

第二侧向加速度计算模块6110用于依据转向半径和第二车速计算自动驾驶车辆的第二侧向加速度。

方向盘转角计算模块6070还用于若第二侧向加速度小于等于阈值，则停止向电子控制器ECU发送减速信息，并依据第二侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、第二车速以及当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角。

优选地，横向控制装置还包括实时行驶环境采集模块6120。

实时行驶环境采集模块6120用于完成行驶路径上的每个点后，采集自动驾驶车辆的实时行驶环境，并依据实时行驶环境确定是否修改行驶路径。

路径规划模块6020还用于依据当前的方向盘转角、当前车辆位姿、历史规划行驶路径和实时行驶环境规划新的行驶路径。

转向半径确定模块6030还用于将点在新的行驶路径上的曲率半径作为自动驾驶车辆在点的转向半径。

优选地，对于非货运车辆，当前不足转向度确定模块6010包括行驶数据采集模块60101和数据分析模块60102。

行驶数据采集模块60101用于采集预设时间内自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度。

数据分析模块60102用于依据批量弯道行驶数据、角传动比、轴距进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度。

本申请以路径上的点的曲率半径为目标，在侧向加速度在阈值范围内，确保行车安全的情况下对自动驾驶汽车的横向和纵向动作进行解耦，方向盘的转角控制由路径上点的曲率半径以及不足转向度和侧向加速度带来的转角增益(可为正值或负值)来确定，实现了软件算法和汽车硬件特性的解耦，简化了横向控制算法，从而解除了对控制系统的精度、响应速度、算力的高要求的依赖性。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆的横向控制方法，其特征在于，包括：

自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度；

确定自动驾驶车辆的行驶路径；

对于所述行驶路径上的每个点，将所述点的曲率半径作为自动驾驶车辆在所述点的转向半径；

获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速；

依据所述转向半径和所述第一车速计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度；

判断所述第一侧向加速度是否小于等于阈值；

若是，则依据所述第一侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、所述第一车速以及所述当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角；

将所述方向盘转角发送给自动驾驶车辆的电子控制器。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的横向控制方法，其特征在于，若所述第一侧向加速度大于所述阈值，则向所述电子控制器发送减速信息；

持续获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第二车速；

依据所述转向半径和所述第二车速计算自动驾驶车辆的第二侧向加速度；

若所述第二侧向加速度小于等于阈值，则停止向所述电子控制器发送减速信息，并依据所述第二侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、所述第二车速以及所述当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角。

3.根据权利要求1或2所述的自动驾驶车辆的横向控制方法，其特征在于，还包括：

完成所述行驶路径上的每个点后，采集自动驾驶车辆的实时行驶环境，并依据所述实时行驶环境确定是否修改行驶路径；

若是，则依据当前的方向盘转角、当前车辆位姿、历史规划行驶路径和实时行驶环境规划新的行驶路径；

将所述点在所述新的行驶路径上的曲率半径作为自动驾驶车辆在所述点的转向半径。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的横向控制方法，其特征在于，对于非货运车辆，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度，具体包括：

采集预设时间内自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，所述批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，所述行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度；

依据所述批量弯道行驶数据、所述角传动比、所述轴距进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的横向控制方法，其特征在于，对于货运车辆，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度，具体包括：

获得前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表；

在自动驾驶车辆行驶前，通过查询所述对应表获得与当前的前轴静态载荷和后轴静态载荷对应的不足转向度，作为当前不足转向度。

6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆的横向控制方法，其特征在于，

获得前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表，具体包括：

在固定的前轴静态载荷和后轴静态载荷下，采集自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，所述批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，所述行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度；

依据所述批量弯道行驶数据、所述角传动比、所述轴距进行数据分析，获得与所述前轴静态载荷和所述后轴静态载荷对应的不足转向度；

通过列表获得不同的前轴静态载荷和后轴静态载荷与不足转向度的对应表。

7.一种自动驾驶车辆的横向控制装置，其特征在于，包括当前不足转向度确定模块、路径规划模块、转向半径确定模块、第一车速获取模块、第一侧向加速度计算模块、判断模块、方向盘转角计算模块、转角发送模块；

所述当前不足转向度确定模块用于自动驾驶车辆行驶前，确定自动驾驶车辆的当前不足转向度；

所述路径规划模块用于确定自动驾驶车辆的行驶路径；

所述转向半径确定模块用于对于所述行驶路径上的每个点，将所述点的曲率半径作为自动驾驶车辆在所述点的转向半径；

所述第一车速获取模块用于获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第一车速；

所述第一侧向加速度计算模块用于依据所述转向半径和所述第一车速计算自动驾驶车辆的第一侧向加速度；

所述判断模块用于判断所述第一侧向加速度是否小于等于阈值；

所述方向盘转角计算模块用于依据所述第一侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、所述第一车速以及所述当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角；

所述转角发送模块将所述方向盘转角发送给自动驾驶车辆的电子控制器。

8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆的横向控制装置，其特征在于，还包括减速信息发送模块、第二车速获取模块、第二侧向加速度计算模块；

所述减速信息发送模块用于向所述电子控制器发送减速信息；

所述第二车速获取模块用于持续获取自动驾驶车辆的当前车速，作为第二车速；

所述第二侧向加速度计算模块用于依据所述转向半径和所述第二车速计算自动驾驶车辆的第二侧向加速度；

所述方向盘转角计算模块还用于若所述第二侧向加速度小于等于阈值，则停止向所述电子控制器发送减速信息，并依据所述第二侧向加速度、自动驾驶车辆的转向系统的角传动比、自动驾驶车辆的轴距、所述第二车速以及所述当前不足转向度确定自动驾驶车辆的方向盘转角。

9.根据权利要求7或8所述的自动驾驶车辆的横向控制装置，其特征在于，还包括实时行驶环境采集模块；

所述实时行驶环境采集模块用于完成所述行驶路径上的每个点后，采集自动驾驶车辆的实时行驶环境，并依据所述实时行驶环境确定是否修改行驶路径；

所述路径规划模块还用于依据当前的方向盘转角、当前车辆位姿、历史规划行驶路径和实时行驶环境规划新的行驶路径；

所述转向半径确定模块还用于将所述点在所述新的行驶路径上的曲率半径作为自动驾驶车辆在所述点的转向半径。

10.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆的横向控制装置，其特征在于，对于非货运车辆，当前不足转向度确定模块包括行驶数据采集模块和数据分析模块；

所述行驶数据采集模块用于采集预设时间内自动驾驶车辆的批量弯道行驶数据，所述批量弯道行驶数据包括多组行驶数据，所述行驶数据包括同时采集的车速、方向盘转角值、侧向加速度；

所述数据分析模块用于依据所述批量弯道行驶数据、所述角传动比、所述轴距进行数据分析，获得自动驾驶车辆的当前不足转向度。

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