CN114475574A - 预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统 - Google Patents

预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统 Download PDF

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CN114475574A CN202210197843.XA CN202210197843A CN114475574A CN 114475574 A CN114475574 A CN 114475574A CN 202210197843 A CN202210197843 A CN 202210197843A CN 114475574 A CN114475574 A CN 114475574A
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Abstract

本申请实施例提供一种预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统，所述预瞄点确定方法包括：获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。

Description

预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统
技术领域
本申请涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统。
背景技术
在无人驾驶车辆控制领域中，路径跟踪控制是非常重要的关键技术。特别在农机无人驾驶领域，与乘用车不同，农机的控制精度要求非常高，路径跟踪控制算法的效果好坏直接决定了农机的作业质量。在曲线路径跟踪控制过程中，预瞄点的确定方法和车辆转向控制又是非常重要的技术。若预瞄点选取的太远，将导致车辆转向控制的精度下降，若预瞄点选取的太近，将导致车辆转向控制的稳定性下降。
现有技术中，至少存在以下缺点：
1、在车辆路径跟踪控制时无法较好地贴合期望路径；
2、对于曲率越大的路径，车辆的横向误差越大；
3、若为了提高精度而减小预瞄距离，则可能导致路径跟踪控制的稳定性下降；
4、对于拖拉机具的车辆，只能控制车辆本身的控制精度，而无法保证机具的控制精度。
发明内容
本申请提供了一种预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统，其能够在车辆路径跟踪控制时提高贴合期望路径的准确度，提高车辆控制精度和稳定性。
第一方面，本申请提供了一种预瞄点确定方法，应用于车辆控制系统，所述方法包括：
获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，所述基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，包括：
从所述第二路径点沿所述期望路径的切线向前增加所述第二距离，获得预瞄点。
其中一种可能的实现方式中，所述第一距离以及所述第二距离由公式：
L1＝k*s；
L2＝(1-k)*s计算得到；
其中，L1为第一距离，L2为第二距离，s为预瞄距离，k为比例系数，且0≤k≤1。
其中一种可能的实现方式中，所述预瞄距离由公式：
s＝k1*v+b1计算得到；
其中，s为预瞄距离，v为车速，k1和b1为常数。
其中一种可能的实现方式中，所述车辆控制系统包括车辆转向模型，所述车辆转向模型包括在转向过程中车辆与机具的相对位置关系，所述机具由所述车辆拖拉行驶，所述获取车辆的期望路径，包括：
获取行驶路径，其中，所述行驶路径为所述机具的期望路径；
基于所述车辆转向模型以及所述机具的期望路径，得到所述车辆的期望路径。
第二方面，本申请提供一种车辆控制方法，包括：
利用如第一方面所述的方法，获得预瞄点；
基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
其中一种可能的实现方式中，所述基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，包括：
基于所述预瞄点，得到转向控制角度；
获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差；
基于所述横向误差以及所述航向误差，获得转向控制补偿量；
基于所述转向控制角度与所述转向控制补偿量的和，得到车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，所述获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差，包括：
基于所述预瞄点到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第三路径点，其中，所述期望路径上的所述第三路径点到所述预瞄点的距离最小；
基于所述第三路径点到所述预瞄点的距离，获得所述横向误差；
基于所述车辆在所述第三路径点处的期望航向与在所述预瞄点处的航向的差值，获得所述航向误差。
第三方面，本申请提供一种预瞄点确定装置，所述预瞄点确定装置包括：
获取模块，用于获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
第一计算模块，用于基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
距离获得模块，用于基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
第二计算模块，用于从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
预瞄点获得模块，用于基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
第四方面，本申请提供一种车辆控制装置，所述车辆控制装置包括：
预瞄点确定模块，用于利用如第一方面所述的方法，获得预瞄点；
控制模块，用于基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
第五方面，本申请提供一种车辆控制系统，包括：
信息获取装置，用于获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
控制装置，包括：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行如第一方面或第二方面所述的方法；
执行装置，用于受控于所述控制装置，以执行操作。
第六方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述设备执行时，使得所述设备执行如第一方面或第二方面所述的方法。
第七方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或第二方面所述的方法。
第八方面，本申请提供一种计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时，用于执行第一方面或第二方面所述的方法。
在一种可能的设计中，第八方面中的程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上，也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
本申请提供的预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统，至少达到以下有益效果：
(1)能够在车辆路径跟踪控制时提高贴合期望路径的准确度，提高车辆控制精度和稳定性。
(2)对于拖拉机具的车辆，根据机具的期望路径，做路径的重新映射，得到车辆的期望路径，使得车辆贴合车辆的期望路径行驶，机具贴合机具的期望路径行驶，既保证车辆本身的控制精度，又保证了机具的控制精度，适用范围更广。
(3)考虑到车型、车速或负载等对预瞄距离的影响，提高预瞄距离的准确度和可靠性，以提高车辆在不同车速或不同曲率路径的跟踪控制效果。
(4)降低车辆路径跟踪控制时的横向误差和航向误差。
附图说明
图1为现有技术中预瞄点确定的结构示意图；
图2为本申请预瞄点确定方法一个实施例的方法示意图；
图3为本申请预瞄点确定方法一个实施例的流程示意图；
图4为本申请预瞄点确定方法一个实施例中路径重映射的结构示意图；
图5为本申请预瞄点确定方法一个实施例中预瞄点确定的结构示意图；
图6为本申请车辆控制方法一个实施例的方法示意图；
图7为本申请车辆控制方法一个实施例的流程示意图；
图8为本申请车辆控制方法一个实施例中PID控制器示意图；
图9A为现有技术中车辆跟踪控制的仿真效果图；
图9B为本申请车辆控制方法一个实施例中k＝1时车辆跟踪控制的仿真效果图；
图9C为本申请车辆控制方法一个实施例中k＝0.6时车辆跟踪控制的仿真效果图；
图9D为本申请车辆控制方法一个实施例中k＝0.45时车辆跟踪控制的仿真效果图；
图10为本申请预瞄点确定装置一个实施例的结构示意图；
图11为本申请车辆控制装置一个实施例的结构示意图；
图12为本申请车辆控制系统一个实施例的结构示意图；
图13为本申请电子设备一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
现有技术中，如图1所示，预瞄点确定方法包括：1、根据车辆速度确定预瞄距离s；2、根据车辆位置A在期望路径上确定出距离车辆位置最近的路径点C；3、从该路径点C出发，沿着期望路径向前增加预瞄距离s的长度处选取路径点作为预瞄点D。然后，利用该预瞄点D计算得到车辆转向控制量δ＝arctan(2Lsina/ld)，并以该车辆转向控制量对车辆进行转向控制，其中，a为车辆航向与预瞄点之间的角度，ld为车辆位置A与预瞄点D的距离，L为车辆轴间距，R为曲率半径。
然而，该现有技术中，由于预瞄点在期望路径上，且在车辆的前方，忽略了车辆到预瞄点之间的期望路径的曲率问题，导致车辆无法较好地贴合期望路径，如在入弯处，车辆会提前转弯，在出弯处，车辆不能及时跟踪上期望路径等。特别对于曲率越大的路径，车辆航向与预瞄点之间的角度a就越大，导致车辆的横向误差较大。
本申请提出一种预瞄点确定方法、车辆控制方法以及车辆控制系统，其能够在车辆路径跟踪控制时提高贴合期望路径的准确度，提高车辆控制精度和稳定性。
本申请提供的预瞄点确定方法以及车辆控制方法，可以应用于车辆控制系统，如无人驾驶车辆或农机等。该预瞄点确定方法可以用于确定出预瞄点，该车辆控制方法可以利用该预瞄点确定出车辆转向控制量，并以该车辆转向控制量对车辆或农机进行控制，使得该车辆或农机较好地贴合期望路径行驶，在不影响系统稳定性的情况下显著地提高路径跟踪控制的精度，特别在农机领域中，农机控制精度的提高可以有效地提高农机的作业质量。
图2为本申请预瞄点确定方法一个实施例的方法示意图。如图2和图3所示，上述预瞄点确定方法可以包括：
S101、获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离。
在本实施例中，车辆如无人驾驶或智能驾驶汽车、电车或农机等。期望路径可以指车辆需要跟踪的行驶轨迹，期望路径可以通过车辆的规划路径、当前道路的延伸情况、用户自定义路线等一种或多种方式获得，比如，通过卫星定位车辆当前行驶道路的路径信息以得到车辆的期望路径等。
其中一种可能的实现方式中，所述车辆控制系统可以包括车辆转向模型，所述车辆转向模型可以包括在转向过程中车辆与机具的相对位置关系。具体地，步骤S101可以包括：
S201、获取行驶路径，其中，所述行驶路径为所述机具的期望路径；
S202、基于所述车辆转向模型以及所述机具的期望路径，得到所述车辆的期望路径。
如图4所示，车辆201拖拉机具101，通过规划路径或定位道路信息等获取到行驶路径，并将该行驶路径作为机具101的期望路径102，然后根据车辆转向模型将该机具101的期望路径102重映射得到车辆201的期望路径202。
也就是说，对于拖拉机具的车辆(即该机具由车辆拖拉行驶)，如拖拉机具进行作业的农机等，如果直接将行驶路径(如规划路径或当前道路的路径信息等)作为车辆的期望路径，则在车辆走曲线时，后侧的机具会有较大的横向误差，因此，为保证机具的控制精度，将行驶路径作为机具的期望路径，并利用车辆转向模型，将机具的期望路径重映射得到车辆的期望路径。
优选地，车辆转向模型可以包含在转向过程中机具中心点与车辆中心点的相对位置关系，在步骤S201中，行驶路径为机具中心点的期望路径，在步骤S202中，根据该相对位置关系，将该机具中心点的期望路径转换为车辆中心点的期望路径。
在本实施例中，车辆位置可以通过坐标定位或地图数据等得到，如通过GPS等定位装置定位获得车辆当前所处的定位信息如地理坐标等。进一步地，考虑到地形对车辆定位信息的影响，在步骤S101中，车辆位置的获取方法可以包括：在GPS定位得到车辆定位信息后，对该车辆定位信息进行地形补偿，以得到地形补偿后的车辆位置，提高车辆位置定位的精确度。
在本实施例中，考虑到车型、车速或负载等对预瞄距离的影响，为提高在不同车速或不同曲率路径的跟踪控制效果，预瞄距离可以根据车辆速度的一次函数得到。
具体地，所述预瞄距离可以由公式：
s＝k1*v+b1计算得到；
其中，s为预瞄距离，v为车速，k1和b1为常数，k1和/或b1的取值与车型，车速以及负载等因素相关联，换句话说，在不同车速、车型或负载等情况下，k1和/或b1的取值也不同，取值大小可以通过实验拟合得到。
在其他一些可选的实施例中，预瞄距离可以由车速乘以一预定系数得到。或者，预瞄距离可以通过期望路径与车辆位姿信息(如位置和姿势等)得到，例如，预瞄距离可以通过期望路径的曲率以及车辆与期望路径的相对位置和角度得到。当然，预瞄距离还可以由其他方式计算得到，在此不受限制。
S102、基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点。
在本实施例中，该第一路径点为该期望路径上距离车辆位置最近或最小的路径点(或坐标点等)。换句话说，该期望路径上的该第一路径点到车辆位置的距离最小。
需要指出的是，由于车辆转向、车速以及控制精度等因素的影响，易导致车辆在转向行驶过程中车辆不能完全贴合期望路径，即车辆位置可能未处于期望路径上，因此，在步骤S102中，可以包括：判断车辆位置是否处于期望路径上，若车辆位置未处于期望路径上，则在期望路径上确定出距离车辆位置最近或最小的路径点(即第一路径点)，若车辆位置处于期望路径上，则该车辆位置为第一路径点。
S103、基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离。
优选地，预瞄距离被分为两段距离，即预瞄距离为第一距离与第二距离的和。
具体地，所述第一距离以及所述第二距离可以由公式：
L1＝k*s；
L2＝(1-k)*s计算得到；
其中，L1为第一距离，L2为第二距离，s为预瞄距离，k为比例系数，且0≤k≤1，该比例系数k的取值可以通过车速、路径曲率、路径曲率变化率以及道路情况(如道路光滑度、坡度)等因素决定。
可以理解的是，在其他一些可选的实施例中，该预瞄距离还可以被分为三段距离、四段距离或者更多段距离等，每段距离的计算方式也不局限于上述公式，在此不受限制。
S104、从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点。
也就是说，第二路径点处于期望路径上，且在比例系数k小于1的情况下，第一距离小于预瞄距离。
S105、基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
在本实施例中，定义朝向期望路径的曲率中心的一侧为内侧，背向期望路径的曲率中心的一侧为外侧。
进一步地，在步骤S105中，从第二路径点在期望路径的外侧朝向车辆前方增加第二距离，得到预瞄点。该车辆前方可以用于表示与车辆行驶方向(或车辆正前方)的夹角呈锐角的方向范围，如车辆正前方偏向期望路径一侧的锐角范围等。
由于在现有技术中，如果从第一路径点沿期望路径向前增加预瞄距离的长度来确定出预瞄点，则在期望路径的曲率(或弯曲程度)较大时会导致车辆转向控制角度较大，易出现车辆提前转向的问题，无法贴合期望路径。
也就是说，在本实施例中，预瞄点并非处于期望路径上，并在保证预瞄距离基本不变的情况下，预瞄点位于车辆的前方且处于期望路径的外侧，从而减小了车辆位置到预瞄点的方向与车辆航向的角度，缩小了车辆转向控制角度，有利于避免在路径曲率较大时车辆提前转向的问题，使得在车辆路径跟踪控制时提高贴合期望路径的准确度，提高车辆控制精度和稳定性。
其中一种可能的实现方式中，步骤S105可以包括：
S301、从所述第二路径点沿所述期望路径的切线向前增加所述第二距离，获得预瞄点。
也就是说，为进一步地提高车辆控制精度和稳定性，从第一路径点，先沿着期望路径增加第一距离，得到第二路径点，然后在期望路径的第二路径点处，沿着切线向前增加第二距离，得到预瞄点，如图5所示，A为车辆位置，C为第一路径点，B为第二路径点，D为预瞄点，ld为车辆位置A与预瞄点D的距离，a为车辆位置A到预瞄点D的方向与车辆航向的角度，R为车辆行驶路径的曲率半径，O为曲率中心。
在其他一些可选的实施例中，步骤S104和步骤S105可以替换为：
S401、在期望路径的第一路径点处，沿着切线向前增加第一距离，得到第一距离点，在期望路径上确定出映射点，其中，该映射点为期望路径上距离第一距离点最近的路径点或者上述第二路径点等；
S402、根据该映射点到第一距离点的距离，将期望路径平移到该第一距离点上，得到平移路径，其中，该平移路径与期望路径的曲率保持一致，且该第一距离点处于该平移路径上；
S403、从第二距离点沿该平移路径增加第二距离，得到第二距离点，该第二距离点为预瞄点。
也就是说，在步骤S401至步骤S403中，先在期望路径的第一路径点处，沿着切线向前增加第一距离，得到第一距离点，然后从该第一距离点，沿着平移路径向前增加第二距离，得到预瞄点。
可以理解的是，在保证预瞄距离基本不变的情况下，通过上述步骤S301得到的预瞄点或者通过上述步骤S401至步骤S403得到的预瞄点，均位于车辆的前方且处于期望路径的外侧。当然，在本申请其他可选实施例中，还可以采用其他方法在车辆前方且处于期望路径的外侧确定出预瞄点，在此不受限制。
可以理解的是，上述实施例中的部分或全部步骤或操作仅是示例，本申请实施例还可以执行其它操作或者各种操作的变形。此外，各个步骤可以按照上述实施例呈现的不同的顺序来执行，并且有可能并非要执行上述实施例中的全部操作。
如图6所示为本申请一个实施例的车辆控制方法的方法示意图，该车辆控制方法可以应用于车辆控制系统。如图6和图7所示，该车辆控制方法可以包括：
S501、获得预瞄点；
S502、基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
在本实施例中，步骤S501中预瞄点的获得方法可以参考图2所示方法实施例提供的预瞄点确定方法，在此不再赘述。
其中一种可能的实现方式中，步骤S502可以包括：
S601、基于所述预瞄点，得到转向控制角度；
S602、获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差；
S603、基于所述横向误差以及所述航向误差，获得转向控制补偿量；
S604、基于所述转向控制角度与所述转向控制补偿量的和，得到车辆转向控制量。
也就是说，在本实施例中，由于预瞄点不在期望路径上，导致车辆在转向控制过程中可能存在横向误差以及航向误差，因此，为了降低车辆路径跟踪控制时的横向误差和航向误差，利用车辆在预瞄点处的横向误差以及航向误差，对转向控制角度进行补偿，得到车辆转向控制量。
在步骤S601中，所述转向控制角度可以由公式：
δ1＝arctan(2Lsina/ld)计算得到；
其中，δ1为转向控制角度，ld为车辆位置与预瞄点的距离，a为车辆位置到预瞄点的方向与车辆航向的角度，L为车辆轴间距。
其中一种可能的实现方式中，步骤S602可以包括：
S701、基于所述预瞄点到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第三路径点，其中，所述期望路径上的所述第三路径点到所述预瞄点的距离最小；
S702、基于所述第三路径点到所述预瞄点的距离，获得所述横向误差；
S703、基于所述车辆在所述第三路径点处的期望航向与在所述预瞄点处的航向的差值，获得所述航向误差。
也就是说，横向误差可以根据第三路径点与预瞄点之间的距离差值计算得到，航向误差可以根据车辆在第三路径点处的期望航向与在预瞄点处的航向(为预测值)的差值计算得到。
在本实施例中，如图8所示，车辆控制系统可以包括PID控制器(ProportionIntegration Differentiation，比例-积分-微分控制器)，在步骤S603中，通过该控制器，计算得到转向控制补偿量，具体地，以期望路径的第三路径点为目标，根据横向误差进行角度补偿，以在第三路径点处的期望航向为目标，根据航向误差进行航向补偿，得到转向控制补偿量。
在步骤S604中，车辆转向控制量δ＝δ1+δ2，其中，δ2为转向控制补偿量。
值得一提的是，考虑到车速、路径曲率、路径曲率变化率以及道路情况等因素，上述比例系数k的取值可以适应性调整，使得预瞄点的位置适应性调整，有利于在车辆路径跟踪控制时降低误差，提高车辆贴合期望路径的准确度。
如图9A所示为现有技术中车辆跟踪控制的仿真效果图，其中，车速为2m/s，转弯处的路径半径为5m，可以看出的是，车辆的期望路径301与车辆的实际行驶路径302在入弯和出弯处均有20厘米左右的横向误差。
如图9B所示为本申请实施例中k＝1时车辆跟踪控制的仿真效果图，其中，车速为2m/s，转弯处的路径半径为5m，可以看出的是，车辆的期望路径301与车辆的实际行驶路径302在转弯处有40厘米左右的横向误差。
如图9C所示为本申请实施例中k＝0.6时车辆跟踪控制的仿真效果图，其中，车速为2m/s，转弯处的路径半径为5m，可以看出的是，车辆的期望路径301与车辆的实际行驶路径302在转弯处有20厘米左右的横向误差。
如图9D所示为本申请实施例中k＝0.45时车辆跟踪控制的仿真效果图，其中，车速为2m/s，转弯处的路径半径为5m，可以看出的是，车辆的期望路径301与车辆的实际行驶路径302在转弯处有4厘米左右的横向误差。
由此可见，考虑到不同车速、路径曲率、路径曲率变化率以及道路情况等因素，上述比例系数k的取值可以有最优值或处于目标取值范围内等，以保证车辆的实际行驶路径302与期望路径301的误差处于可接受的误差范围内的情况，例如，在车速为2m/s，路径半径为5m的情况下，若可接受的误差范围小于等于4厘米，则比例系数k可以取0.45。
可以理解的是，上述实施例中的部分或全部步骤或操作仅是示例，本申请实施例还可以执行其它操作或者各种操作的变形。此外，各个步骤可以按照上述实施例呈现的不同的顺序来执行，并且有可能并非要执行上述实施例中的全部操作。
如图10所示为本申请一个实施例的预瞄点确定装置100的结构示意图，所述预瞄点确定装置100可以包括：
获取模块110，用于获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
第一计算模块120，用于基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
距离获得模块130，用于基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
第二计算模块140，用于从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
预瞄点获得模块150，用于基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，预瞄点获得模块150还用于：
从所述第二路径点沿所述期望路径的切线向前增加所述第二距离，获得预瞄点。
其中一种可能的实现方式中，所述第一距离以及所述第二距离由公式：
L1＝k*s；
L2＝(1-k)*s计算得到；
其中，L1为第一距离，L2为第二距离，s为预瞄距离，k为比例系数，且0≤k≤1。
其中一种可能的实现方式中，所述预瞄距离由公式：
s＝k1*v+b1计算得到；
其中，s为预瞄距离，v为车速，k1和b1为常数。
其中一种可能的实现方式中，所述车辆控制系统包括车辆转向模型，所述车辆转向模型包括在转向过程中车辆与机具的相对位置关系，所述机具由所述车辆拖拉行驶，获取模块110还用于：
获取行驶路径，其中，所述行驶路径为所述机具的期望路径；
基于所述车辆转向模型以及所述机具的期望路径，得到所述车辆的期望路径。
可以理解的是，图10所示实施例提供的预瞄点确定装置100可用于执行本申请图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。
如图11所示为本申请一个实施例车辆控制装置200的结构示意图，所述车辆控制装置200可以包括：
预瞄点确定模块210，用于获得预瞄点；
控制模块220，用于基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
其中一种可能的实现方式中，控制模块220还用于：
基于所述预瞄点，得到转向控制角度；
获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差；
基于所述横向误差以及所述航向误差，获得转向控制补偿量；
基于所述转向控制角度与所述转向控制补偿量的和，得到车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，控制模块220还用于：
基于所述预瞄点到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第三路径点，其中，所述期望路径上的所述第三路径点到所述预瞄点的距离最小；
基于所述第三路径点到所述预瞄点的距离，获得所述横向误差；
基于所述车辆在所述第三路径点处的期望航向与在所述预瞄点处的航向的差值，获得所述航向误差。
可以理解的是，图11所示实施例提供的车辆控制装置200可用于执行本申请图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。
应理解以上图10所示的预瞄点确定装置100或图11所述的车辆控制装置200的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块以软件通过处理元件调用的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，控制模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在电子设备的某一个芯片中实现。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit；以下简称：ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor；以下简称：DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array；以下简称：FPGA)等。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-On-a-Chip；以下简称：SOC)的形式实现。
图12为本申请车辆控制系统300一个实施例的结构示意图，如图12所示，上述车辆控制系统300可以包括：信息获取装置310，用于获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；控制装置320，以及执行装置330，执行装置330用于受控于控制装置320，以执行操作，如路径跟踪控制操作等。
控制装置320，包括：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行以下步骤；
获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，包括：
从所述第二路径点沿所述期望路径的切线向前增加所述第二距离，获得预瞄点。
其中一种可能的实现方式中，所述第一距离以及所述第二距离由公式：
L1＝k*s；
L2＝(1-k)*s计算得到；
其中，L1为第一距离，L2为第二距离，s为预瞄距离，k为比例系数，且0≤k≤1。
其中一种可能的实现方式中，所述预瞄距离由公式：
s＝k1*v+b1计算得到；
其中，s为预瞄距离，v为车速，k1和b1为常数。
其中一种可能的实现方式中，所述车辆控制系统包括车辆转向模型，所述车辆转向模型包括在转向过程中车辆与机具的相对位置关系，所述机具由所述车辆拖拉行驶，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述获取车辆的期望路径，包括：
获取行驶路径，其中，所述行驶路径为所述机具的期望路径；
基于所述车辆转向模型以及所述机具的期望路径，得到所述车辆的期望路径。
其中一种可能的实现方式中，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统还执行：
获得预瞄点；
基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
其中一种可能的实现方式中，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，包括：
基于所述预瞄点，得到转向控制角度；
获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差；
基于所述横向误差以及所述航向误差，获得转向控制补偿量；
基于所述转向控制角度与所述转向控制补偿量的和，得到车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差，包括：
基于所述预瞄点到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第三路径点，其中，所述期望路径上的所述第三路径点到所述预瞄点的距离最小；
基于所述第三路径点到所述预瞄点的距离，获得所述横向误差；
基于所述车辆在所述第三路径点处的期望航向与在所述预瞄点处的航向的差值，获得所述航向误差。
可以理解的是，图12所示实施例提供的车辆控制系统300可用于执行本申请图2所示方法实施例的技术方案和/或图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。
该车辆控制系统300可以应用于无人驾驶或智能驾驶车辆中，以实现路径跟踪控制。
应理解，本实施例车辆控制系统300可以包括其他不同类型的操作机构，以受控于所述控制装置320，执行不同的操作，在此不受限制。
应理解，控制装置可以被实施为控制电路，控制装置中的处理器可以是片上系统SOC，该处理器中可以包括中央处理器(Central Processing Unit；以下简称：CPU)，还可以进一步包括其他类型的处理器，例如：图像处理器(Graphics Processing Unit；以下简称：GPU)等。
图13为本申请电子设备一个实施例的结构示意图，如图13所示，上述电子设备可以包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序。
其中，上述电子设备可以为计算机、智能设备或产量估算装置等。
其中上述一个或多个计算机程序被存储在上述存储器中，上述一个或多个计算机程序包括指令，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行以下步骤：
获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，包括：
从所述第二路径点沿所述期望路径的切线向前增加所述第二距离，获得预瞄点。
其中一种可能的实现方式中，所述第一距离以及所述第二距离由公式：
L1＝k*s；
L2＝(1-k)*s计算得到；
其中，L1为第一距离，L2为第二距离，s为预瞄距离，k为比例系数，且0≤k≤1。
其中一种可能的实现方式中，所述预瞄距离由公式：
s＝k1*v+b1计算得到；
其中，s为预瞄距离，v为车速，k1和b1为常数。
其中一种可能的实现方式中，所述车辆控制系统包括车辆转向模型，所述车辆转向模型包括在转向过程中车辆与机具的相对位置关系，所述机具由所述车辆拖拉行驶，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述获取车辆的期望路径，包括：
获取行驶路径，其中，所述行驶路径为所述机具的期望路径；
基于所述车辆转向模型以及所述机具的期望路径，得到所述车辆的期望路径。
当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备还执行：
获得预瞄点；
基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
其中一种可能的实现方式中，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，包括：
基于所述预瞄点，得到转向控制角度；
获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差；
基于所述横向误差以及所述航向误差，获得转向控制补偿量；
基于所述转向控制角度与所述转向控制补偿量的和，得到车辆转向控制量。
其中一种可能的实现方式中，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差，包括：
基于所述预瞄点到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第三路径点，其中，所述期望路径上的所述第三路径点到所述预瞄点的距离最小；
基于所述第三路径点到所述预瞄点的距离，获得所述横向误差；
基于所述车辆在所述第三路径点处的期望航向与在所述预瞄点处的航向的差值，获得所述航向误差。
该设备可以用于执行本申请图2所示实施例提供的预瞄点确定方法和/或图6所示实施例提供的车辆控制方法中的功能/步骤。
如图13所示，电子设备900包括处理器910和存储器920。其中，处理器910和存储器920之间可以通过内部连接通路互相通信，传递控制和/或数据信号，该存储器920用于存储计算机程序，该处理器910用于从该存储器920中调用并运行该计算机程序。
上述存储器920可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可存储静态信息和指令的其它类型的静态存储设备、随机存取存储器(random access memory，RAM)或可存储信息和指令的其它类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其它磁存储设备，或者还可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质等。
上述处理器910可以和存储器920可以合成一个处理装置，更常见的是彼此独立的部件，处理器910用于执行存储器920中存储的程序代码来实现上述功能。具体实现时，该存储器920也可以集成在处理器910中，或者，独立于处理器910。
除此之外，为了使得电子设备900的功能更加完善，该电子设备900还可以包括传感器930、电源940、输入单元950等中的一个或多个。
可选地，电源940用于给电子设备中的各种器件或电路提供电源。
应理解，图13所示的电子设备900能够实现本申请图2或图6所示实施例提供的方法的各个过程。电子设备900中的各个模块的操作和/或功能，分别为了实现上述方法实施例中的相应流程。具体可参见本申请图2或图6所示方法实施例中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。
应理解，图13所示的电子设备900中的处理器910可以是片上系统SOC，该处理器910中可以包括中央处理器(Central Processing Unit；以下简称：CPU)，还可以进一步包括其他类型的处理器，例如：图像处理器(Graphics Processing Unit；以下简称：GPU)等。
总之，处理器910内部的各部分处理器或处理单元可以共同配合实现之前的方法流程，且各部分处理器或处理单元相应的软件程序可存储在存储器920中。
本申请还提供一种电子设备，所述设备包括存储介质和中央处理器，所述存储介质可以是非易失性存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行程序，所述中央处理器与所述非易失性存储介质连接，并执行所述计算机可执行程序以实现本申请图2或图6所示实施例提供的方法。
以上各实施例中，涉及的处理器可以例如包括CPU、DSP、微控制器或数字信号处理器，还可包括GPU、嵌入式神经网络处理器(Neural-network Process Units；以下简称：NPU)和图像信号处理器(Image Signal Processing；以下简称：ISP)，该处理器还可包括必要的硬件加速器或逻辑处理硬件电路，如ASIC，或一个或多个用于控制本申请技术方案程序执行的集成电路等。此外，处理器可以具有操作一个或多个软件程序的功能，软件程序可以存储在存储介质中。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请图2或图6所示实施例提供的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请图2或图6所示实施例提供的方法。
本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，任一功能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。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory；以下简称：ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。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)

1.一种预瞄点确定方法，应用于车辆控制系统，其特征在于，所述方法包括：
获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，包括：
从所述第二路径点沿所述期望路径的切线向前增加所述第二距离，获得预瞄点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一距离以及所述第二距离由公式：
L1＝k*s；
L2＝(1-k)*s计算得到；
其中，L1为第一距离，L2为第二距离，s为预瞄距离，k为比例系数，且0≤k≤1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预瞄距离由公式：
s＝k1*v+b1计算得到；
其中，s为预瞄距离，v为车速，k1和b1为常数。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述车辆控制系统包括车辆转向模型，所述车辆转向模型包括在转向过程中车辆与机具的相对位置关系，所述机具由所述车辆拖拉行驶，所述获取车辆的期望路径，包括：
获取行驶路径，其中，所述行驶路径为所述机具的期望路径；
基于所述车辆转向模型以及所述机具的期望路径，得到所述车辆的期望路径。
6.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：
利用如权利要求1至5任一项所述的方法，获得预瞄点；
基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，包括：
基于所述预瞄点，得到转向控制角度；
获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差；
基于所述横向误差以及所述航向误差，获得转向控制补偿量；
基于所述转向控制角度与所述转向控制补偿量的和，得到车辆转向控制量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述车辆在所述预瞄点处的横向误差以及航向误差，包括：
基于所述预瞄点到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第三路径点，其中，所述期望路径上的所述第三路径点到所述预瞄点的距离最小；
基于所述第三路径点到所述预瞄点的距离，获得所述横向误差；
基于所述车辆在所述第三路径点处的期望航向与在所述预瞄点处的航向的差值，获得所述航向误差。
9.一种预瞄点确定装置，其特征在于，所述预瞄点确定装置包括：
获取模块，用于获取车辆的期望路径、车辆位置以及预瞄距离；
第一计算模块，用于基于所述车辆位置到所述期望路径的距离，在所述期望路径上确定出第一路径点；
距离获得模块，用于基于所述预瞄距离，获得第一距离以及第二距离；
第二计算模块，用于从所述第一路径点沿所述期望路径向前增加所述第一距离，获得第二路径点；
预瞄点获得模块，用于基于所述第二路径点以及所述第二距离，在所述期望路径的外侧确定出预瞄点，其中，所述预瞄点用于确定车辆转向控制量。
10.一种车辆控制装置，其特征在于，所述车辆控制装置包括：
预瞄点确定模块，用于利用如权利要求1至5任一项所述的方法，获得预瞄点；
控制模块，用于基于所述预瞄点，获得车辆转向控制量，并利用所述车辆转向控制量对所述车辆进行控制。
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