CN114537443A - 一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法 - Google Patents

一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114537443A
CN114537443A CN202210288607.9A CN202210288607A CN114537443A CN 114537443 A CN114537443 A CN 114537443A CN 202210288607 A CN202210288607 A CN 202210288607A CN 114537443 A CN114537443 A CN 114537443A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driving
control
parking
mode
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210288607.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114537443B (zh
Inventor
曾伟
刘秀鹏
任凡
孔周维
周增碧
王朝美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Changan Automobile Co Ltd filed Critical Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority to CN202210288607.9A priority Critical patent/CN114537443B/zh
Publication of CN114537443A publication Critical patent/CN114537443A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114537443B publication Critical patent/CN114537443B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • B60W60/0015—Planning or execution of driving tasks specially adapted for safety
    • B60W60/0016—Planning or execution of driving tasks specially adapted for safety of the vehicle or its occupants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/182—Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B60W2520/105—Longitudinal acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/18—Braking system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2754/00—Output or target parameters relating to objects
    • B60W2754/10—Spatial relation or speed relative to objects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法，包括，状态管理器，获取并管理车辆的行驶场景信息；纵向规划控制器，根据所述行驶场景信息输出第一控制指令，并根据预设的功能降级策略输出功能降级等级；指令管理器，根据所述功能降级等级和第一控制指令输出第二控制指令。本发明由当前驾驶场景决定的行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁及融合处理，保证行车和泊车模式之间的平顺控制，确保行车和泊车模式下不同的控制精度需求的实现，同时确保自动驾驶控制的安全性，更好实现自动驾驶系统基于场景的纵向运动控制。

Description

一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法
技术领域
本发明属于自动驾驶运动控制技术领域，更具体涉及一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法。
背景技术
自动驾驶技术在智能汽车行业的发展上举足轻重，从感知、决策到运动控制，每个环节都密切影响着自动驾驶的驾乘体验。舒适性、平稳性是驾乘人员能够直接感受到的，而这又是直接受到运动控制的影响。为提升纵向控制体验，行业内很多研究人员进行了诸多探索与优化，如我国专利CN201710828439.7公开了一种自动驾驶纵向控制方法、装置及具有其的无人驾驶车辆，所述方法包括：S1，根据本车的期望路径曲率信息，生成虚拟目标；S2，根据本车感知系统识别出真实目标；S3，根据交通场景、车辆业务功能和用户交互功能，转化为虚拟目标；S4，从各虚拟目标和真实目标中，筛选出跟随目标；S5，根据跟随目标，规划本车的期望加速度。本发明将期望路径上的各路径点以及交通场景、车辆业务功能和用户交互功能等因素均被抽象为虚拟目标，再在虚拟目标和真实目标中筛选出对本车的安全性影响最大的作为唯一的跟随目标，采用统一的控制策略对本车的加速度进行规划，避免了传统控制算法中因交通场景变化造成的控制模式切换过程中产生的车辆减速度跳变问题。该专利将期望路径上的各个路径点以及交通场景、车辆业务功能和用户交互功能等因素均被抽象为虚拟目标，再在虚拟目标和真实目标中筛选出对本车的安全性影响性最大的作为唯一的跟随目标，采用统一的控制策略对本车的加速度进行规划，避免了传统控制算法场景切换造成的目标指令跳变的问题。
对于车辆纵向运动控制，不同应用场景对纵向控制的控速精度有着不同的控制要求，对比道路上的行车场景和车位内的泊车场景，在行车场景下对纵向控制的对距离的控制精度要求较低、起步较快、对车速的控制精度要求较低，而车位内的泊车场景为了缩短泊车的时间减少泊车的次数，要求较高的距离控制精度、速度控制精度，以及较为平缓的起步方式。基于以上需求，通过同样的控制策略/逻辑，便不能有效满足行车和泊车的纵向控制需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明根据当前使用场景需求不同提供了一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法，由当前驾驶场景决定的行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁及融合处理，保证行车和泊车模式之间的平顺控制，确保行车和泊车模式下不同的控制精度需求的实现，同时确保自动驾驶控制的安全性，更好实现自动驾驶系统基于场景的纵向运动控制。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的，一种用于行车和泊车的纵向控制系统，包括，
状态管理器，获取并管理车辆的行驶场景信息；
纵向规划控制器，根据所述行驶场景信息输出第一控制指令，并根据预设的功能降级策略输出功能降级等级；
指令管理器，根据所述功能降级等级和第一控制指令输出第二控制指令。
作为优化，所述状态管理器包括，
输入信息管理，对输入信息进行校验和管理；
行驶模式管理，根据行驶场景需求，获取车辆的行驶模式，所述行驶模式包括行车模式、泊车模式、行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式；
运动状态管理，获取车辆的运动状态；
行驶路况管理，获取车辆的行驶路况。
作为优化，所述纵向规划控制器包括，
行车规划器，根据所述行驶场景信息获取车辆在行车模式下的纵向车速及加速度；
行车控制器，根据所述纵向车速及加速度获取行车模式下的驱动和制动控制指令；
泊车规划器，根据所述行驶场景信息获取车辆的目标车速及目标距离；
泊车控制器，根据所述目标车速及目标距离获取泊车模式下的驱动和制动控制指令；
行车泊车控制融合器，根据所述行驶模式，将行车控制器和泊车控制获取的驱动和制动控制指令进行仲裁和融合，输出融合后的与行驶模式相对应的所述第一控制指令；
功能降级策略模块，根据行车泊车关键输入信号以及关联系统的故障程度，输出所述功能降级等级。
作为优化，所述行车控制器包括，
行车控制管理，对纵向加速度进行数值处理确定发送行车模式下的动力控制信号或制动控制信号；
行车驱动控制器，根据所述动力控制信号输出驱动车辆行驶的控制指令；
行车制动管理器，根据所述制动控制信号输出驱动车辆制动减速的控制指令。
作为优化，所述泊车控制器包括，
泊车控制管理，根据车辆的行驶路况、运动状态、控制模式确定车辆的控制阶段，其中，所述控制模式包括车速控制和距离控制，所述控制阶段包括等待、起步、稳态控速及刹停，并根据控制阶段输出泊车模式下的动力控制信号或制动控制信号；
泊车驱动控制器，根据所述动力控制信号输出驱动车辆行驶的控制指令；
泊车制动控制器，根据所述制动控制信号输出驱动车辆制动减速的控制指令。
基于上述系统，本发明还提供了一种用于行车和泊车的纵向控制方法，包括以下步骤，
S1、获取车辆的行驶场景信息；
S2、根据行驶场景信息确定车辆的行驶模式，若所述行驶模式为行车模式，则执行步骤S3；若行驶模式为泊车模式，则执行步骤S4；若所述行驶模式为行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式，则同时执行步骤S3和S4；
S3、获取车辆的纵向车速及加速度，并输出行车模式下的驱动和制动控制指令，并执行步骤S5；
S4、获取车辆的目标车速和目标距离，并输出泊车模式下的驱动和制动控制指令，并执行步骤S5；
S5、对步骤S3和S4输出的驱动和制动控制指令进行仲裁和按照预设的融合处理方式进行融合，输出融合后的与行驶模式相对应的第一控制指令；
S6、按照预设的功能降级策略输出功能降级等级；
S7、根据所述功能降级等级输出对应的第二控制指令。
作为优化，步骤S5包括，
S501、根据行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁和按照预设的融合处理方式进行融合，得到与行驶模式相对应的第一控制指令；
S502：基于行驶场景对第一控制指令进行步长约束；
S503：根据行驶场景确定目标请求范围，并对第一控制指令进行范围约束。
作为优化，所述融合处理方式包括，
S501、单行车模式处理，输出行车控制器的控制指令作为第一控制指令；
S502、单泊车模式处理，输出泊车控制器的控制指令作为第一控制指令；
S503、行车过渡到泊车模式处理，采用距离融合的方式，根据行车模式的剩余距离以及即将进入的泊车模式下的路径长度对行车控制器的控制指令与泊车控制器的控制指令进行加权处理，计算如下：
δ＝(DistThrUp-DesiredDist)/(DistThrUp-DistThrDown) (1)
TargetCmdFuse＝δ*TargetCmdDriving+(1-δ)*TargetCmdParking (2)
式1中，DistThrUp和DistThrDown为根据泊车模式下的路径长度确定的进行控制指令融合的距离区间的距离值上限和距离值下限，DesiredDist为行车模式下的剩余距离，δ为行车模式控制指令加权系数；
式2中，TargetCmdDriving为行车模式下的控制指令，TargetCmdParking为泊车模式下的控制指令，TargetCmdFuse为加权后的控制指令；
输出该加权后的控制指令作为第一控制指令；
S504、泊车过渡到行车模式处理，采用车速融合的方式，根据泊车规划器中考虑了行车期望距离以及泊车期望距离得到的目标距离TargetDistance与实车车速(VehSpd)将行车控制器的控制指令与泊车控制器的控制指令进行加权处理；计算如下
σ＝(SpdThrUp-VehSpd)/(SpdThrUp-SpdThrDown) (3)
TargetCmdFuse＝σ*TargetCmdDriving+(1-σ)*TargetCmdParking (4)
式3中，SpdThrUp和SpdThrDown为根据泊车模式下目标距离确定进行控制指令融合的速度区间的速度值上限和速度值下限，VehSpd为行车模式下的纵向车速，σ为行车模式控制指令加权系数；
式4中，TargetCmdDriving为行车模式下的控制指令，TargetCmdParking为泊车模式下的控制指令，TargetCmdFuse为加权后的控制指令；
输出该加权后的控制指令作为第一控制指令。
作为优化，所述功能降级等级包括无功能降级、部分功能降级和全功能降级。
作为优化，步骤S7包括，
若功能降级等级为无功能降级时，则第二控制指令为，执行第一控制指令；
若功能降级等级为部分功能降级时，则第二控制指令为，在预设行驶距离或时间内执行第一控制指令，当超过预设行驶距离或时间后，根据风险程度执行预设的刹停策略使车辆达到安全状态停车；
若功能降级等级为全功能降级时，则第二控制指令为，按照预设的紧急刹停策略使车辆达到安全状态停车。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明根据当前使用场景需求不同，由当前驾驶场景决定的行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁及融合处理，得到能够满足场景需求的控制指令。同时，根据行车泊车关键输入信号以及关联系统的故障程度，制定了功能降级策略。通过本发明可以保证行车和泊车模式之间的平顺控制，确保行车和泊车模式下不同的控制精度需求的实现，同时确保自动驾驶控制的安全性，更好实现自动驾驶系统基于场景的纵向运动控制。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的行车控制器架构；
图3为本发明的泊车控制器架构；
图4为本发明行车泊车融合控制器架构；
图5为本发明的功能降级策略架构。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1-图5，
一种用于行车和泊车的纵向控制系统，包括，
一、状态管理器，获取并管理车辆的行驶场景信息。
所述状态管理器包括，
输入信息管理，对输入信息进行校验和管理。具体的，负责输入信息校验，信号范围校验、同关联信号的一致性校验；信号单位及数值放大的统一性处理。
行驶模式管理，根据行驶场景需求，获取车辆的行驶模式，所述行驶模式包括行车模式、泊车模式、行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式。具体的，根据行驶场景需求，确定是行车模式、泊车模式、行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式；并且根据模式确定行车规划控制器与泊车规划控制器的关闭与开启。
运动状态管理，获取车辆的运动状态。具体的，根据车辆实际挡位、车轮轮速脉冲方向确定车辆运动状态：前进运动状态、后退运动状态、前进运动状态到静止状态以及后退运动状态到静止状态。
行驶路况管理，获取车辆的行驶路况。具体的，基于车辆纵向加速度、道路曲率、实际挡位、车辆横摆角速度、车速等信息确定当前车辆的行驶路况：平路直行、平路转弯、上坡直行、上坡转弯、下坡直行、下坡转弯。
二、纵向规划控制器，根据所述行驶场景信息输出第一控制指令，并根据预设的功能降级策略输出功能降级等级。所述纵向规划控制器包括，
行车规划器，根据所述行驶场景信息获取车辆在行车模式下的纵向车速及加速度。具体的，基于车辆当前的行驶场景信息以及车辆自车信息，得到纵向控制的纵向车速及纵向加速度，主要包含以下步骤：
Step1：根据道路限速信息(地图/视觉识别)、障碍物车速及系统限定车速确定控制过程的最高车速。
Step2：采用可变安全时距策略基于车速计算出最小安全距离，结合障碍物相对距离计算出基于距离的纵向车速。
Step3：基于Step1和Step2计算的纵向车速得到最终的纵向车速；
Step4：根据纵向车速采用PI控制策略计算纵向加速度。
行车控制器，根据所述纵向车速及加速度获取行车模式下的驱动和制动控制指令。具体的，根据行车规划的纵向车速及加速度信息以及车辆信息得到行车模式下的驱动与制动控制指令。所述行车控制器包括，
行车控制管理，对纵向加速度进行数值处理确定发送行车模式下的动力控制信号还是制动控制信号。
行车驱动控制器，根据所述动力控制信号输出驱动车辆行驶的控制指令；具体的，根据纵向加速度信息得到驱动车辆行驶的控制指令，包含如下步骤：
Step1:计算基于纵向加速度得到用于使车辆加速牵引力；
Step2:计算和车速相关的行驶阻力，主要包含摩擦阻力和空气阻力；
Step3:计算和坡度相关的行驶阻力；
Step4：基于车辆行驶动力原理，结合Step1、Step2和Step3计算结果得到使车辆达到目标行驶状态的牵引力；
Step5：根据车速和驱动电机/发动机转速比值得到车辆传动系传动比；
Step6:基于传动比以及车轮半径计算驱动电机/发动机目标扭矩。
行车制动管理器，根据所述制动控制信号输出驱动车辆制动减速的控制指令。具体的，根据行车控制管理模式结合目标加速度输出制动减速度。
泊车规划器，根据所述行驶场景信息获取车辆的目标车速及目标距离；具体的，根据规划的路径信息、障碍物信息得到用于泊车控制器的目标距离及目标车速，包含以下两个步骤：
Step1：根据期望行驶距离(包含行车模式期望行驶距离与泊车模式期望行驶距离)、障碍物碰撞距离、障碍物类型特征行驶场景计算目标距离，并且基于目标距离计算目标车速。
Step2：根据目标距离初始长度、车辆运动状态以及行驶路况等信息确定泊车控制模式：基于目标车速的速度控制、基于目标距离的距离控制方式。
泊车控制器，根据所述目标车速及目标距离获取泊车模式下的驱动和制动控制指令；具体的，根据泊车规划器提供的目标距离、目标车速以及泊车控制模式，得到泊车模式下驱动与制动控制指令。如图3，泊车控制器包含三个子模块：泊车控制管理、泊车驱动控制器以及泊车制动控制器。
泊车控制管理：根据行驶路况信息、运动状态信息、控制模式确定车辆的控制阶段：等待、起步、稳态控速及刹停，并根据控制阶段输出用于驱动控制器和制动控制器的目标车速、目标距离信息。
泊车驱动控制器：
Step1：计算基于速度偏差PI控制策略得到用于使车辆加速牵引力；
Step2：计算和车速相关的行驶阻力，主要包含摩擦阻力和空气阻力；
Step3：计算和坡度相关的行驶阻力；
Step4：基于车辆行驶动力原理，Step1、Step2和Step3计算使车辆达到目标行驶状态的牵引力；
Step5：根据车速和驱动电机/发动机转速比值得到车辆传动系传动比；
Step6：基于传动比以及车轮半径计算驱动电机/发动机目标扭矩。
泊车制动控制器：根据控制模式分为车速控制和距离控制，分为两个步骤具体如下：
Step1:分别针对车速控制和距离控制计算目标加速度。
①车速控制，根据速度偏差PI控制得到用于车辆起步、稳态控速的目标加速度。计算如下：
TargetAccSpeed＝Kp*VErr+Ki*∫VErr (5)
式5中，
TargetAccSpeed为由车速偏差计算的目标加速度；
Kp为根据目标车速及速度偏差确定比例系数；
Ki为由速度偏差及车辆运动状态确定的积分系数；
VErr为速度偏差，即目标车速减去实际车速。
②距离控制，基于运动学原理,采用分段制动策略得到用于刹停的目标加速度,确保距离控制精度，如下式距离控制为动态制动阶段以及刹停阶段。
Figure BDA0003559268880000071
式6中，
TargetAccDist为距离控制方式计算目标减速度；
TargetAccDynamic为基于运动学原理，计算的和剩余距离长度、车辆挡位以及路径长度计算的目标加速度；
TargetAccMin为根据道路坡度、剩余距离长度以及车速共同确定的最小制动减速度；
KGear为同车辆挡位相关的制动系数；
KControlStage为同路径长度、剩余距离长度相关的制动系数；
Vh为实际车速；
S为目标距离。
Step2：根据泊车控制模式对目标角速度进行平滑处理确保速度控制与距离控制之间切换的平顺性。
行车泊车控制融合器，根据所述行驶模式，将行车控制器和泊车控制获取的驱动和制动控制指令进行仲裁和融合，输出融合后的与行驶模式相对应的所述第一控制指令。具体的，结合由当前驾驶场景决定的行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁及融合处理，得到能够满足场景需求的控制指令。
功能降级策略模块，根据行车泊车关键输入信号以及关联系统的故障程度，输出所述功能降级等级。具体的，如图5为功能降级策略架构，包含行车功能降级、泊车功能降级以及功能降级管理。针对无功能降级、部分功能降级和全功能降级。
1、行车功能降级，根据行车纵向控制输入的相关联信号故障严重程度确定，行车模式下的功能降级等级：行车无功能降级、行车部分功能降级和泊车全功能降级。
2、泊车功能降级，根据泊车纵向控制输入的相关联信号故障严重程度确定，泊车模式下的功能降级等级：泊车无功能降级、泊车部分功能降级和泊车全功能降级。
3、功能降级管理：根据行驶模式对行车功能降级与泊车功能降级进行仲裁处理。输出用于指令管理器的功能降级等级：无功能降级、部分功能降级以及全功能降级。
三、指令管理器，根据所述功能降级等级和第一控制指令输出第二控制指令。具体的，根据功能降级等级在无功能降级时输出行车泊车融合控制器计算的目标指令，在部分功能降级时在一定行驶距离或者时间内继续输出行车泊车融合控制计算器计算的目标指令，当超过设定行驶距离或者时间之后，根据风险程度确定刹停策略使车辆达到安全状态停车；全部功能降级时，按照紧急的刹停策略使车辆达到安全状态停车。
基于上述系统，本发明还提供了一种用于行车和泊车的纵向控制方法，包括以下步骤，
S1、获取车辆的行驶场景信息；
S2、根据行驶场景信息确定车辆的行驶模式，若所述行驶模式为行车模式，则执行步骤S3；若行驶模式为泊车模式，则执行步骤S4；若所述行驶模式为行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式，则同时执行步骤S3和S4；
S3、获取车辆的纵向车速及加速度，并输出行车模式下的驱动和制动控制指令，并执行步骤S5；
S4、获取车辆的目标车速和目标距离，并输出泊车模式下的驱动和制动控制指令，并执行步骤S5；
S5、对步骤S3和S4输出的驱动和制动控制指令进行仲裁和按照预设的融合处理方式进行融合，输出融合后的与行驶模式相对应的第一控制指令；
S501、根据行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁和按照预设的融合处理方式进行融合，得到与行驶模式相对应的第一控制指令；
所述融合处理方式包括，
S5011、单行车模式处理，输出行车控制器的控制指令作为第一控制指令；
S5012、单泊车模式处理，输出泊车控制器的控制指令作为第一控制指令；
S5013、行车过渡到泊车模式处理，采用距离融合的方式，根据行车模式的剩余距离以及即将进入的泊车模式下的路径长度对行车控制器的控制指令与泊车控制器的控制指令进行加权处理，计算如下：
δ＝(DistThrUp-DesiredDist)/(DistThrUp-DistThrDown) (1)
TargetCmdFuse＝δ*TargetCmdDriving+(1-δ)*TargetCmdParking (2)
式1中，DistThrUp和DistThrDown为根据泊车模式下的路径长度确定的进行控制指令融合的距离区间的距离值上限和距离值下限，DesiredDist为行车模式下的剩余距离，δ为行车模式控制指令加权系数；
式2中，TargetCmdDriving为行车模式下的控制指令，TargetCmdParking为泊车模式下的控制指令，TargetCmdFuse为加权后的控制指令；
输出该加权后的控制指令作为第一控制指令；
S5014、泊车过渡到行车模式处理，采用车速融合的方式，根据泊车规划器中考虑了行车期望距离以及泊车期望距离得到的目标距离TargetDistance与实车车速(VehSpd)将行车控制器的控制指令与泊车控制器的控制指令进行加权处理；计算如下
σ＝(SpdThrUp-VehSpd)/(SpdThrUp-SpdThrDown) (3)
TargetCmdFuse＝σ*TargetCmdDriving+(1-σ)*TargetCmdParking (4)
式3中，SpdThrUp和SpdThrDown为根据泊车模式下目标距离确定进行控制指令融合的速度区间的速度值上限和速度值下限，VehSpd为行车模式下的纵向车速，σ为行车模式控制指令加权系数；
式4中，TargetCmdDriving为行车模式下的控制指令，TargetCmdParking为泊车模式下的控制指令，TargetCmdFuse为加权后的控制指令；
输出该加权后的控制指令作为第一控制指令。
S502：基于行驶场景对第一控制指令进行步长约束；
S503：根据行驶场景确定目标请求范围，并对第一控制指令进行范围约束。
S6、按照预设的功能降级策略输出功能降级等级；所述功能降级等级包括无功能降级、部分功能降级和全功能降级。
S7、根据所述功能降级等级输出对应的第二控制指令。包括，
若功能降级等级为无功能降级时，则第二控制指令为，执行第一控制指令；
若功能降级等级为部分功能降级时，则第二控制指令为，在预设行驶距离或时间内执行第一控制指令，当超过预设行驶距离或时间后，根据风险程度执行预设的刹停策略使车辆达到安全状态停车；
若功能降级等级为全功能降级时，则第二控制指令为，按照预设的紧急刹停策略使车辆达到安全状态停车。
本发明包含状态管理器、纵向规划控制器以及指令管理器。其中，状态管理器对输入信息、运动状态、行驶路况、驾驶模式进行管理；纵向规划控制器包含行车规划器、行车控制器、泊车规划器、泊车控制器、行车和泊车融合控制器以及功能降级策略；指令管理器，根据功能降级模式输出相应的纵向控制指令。
本发明根据当前使用场景需求不同，由当前驾驶场景决定的行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁及融合处理，得到能够满足场景需求的控制指令。同时，根据行车泊车关键输入信号以及关联系统的故障程度，制定了功能降级策略。通过本发明可以保证行车和泊车模式之间的平顺控制，确保行车和泊车模式下不同的控制精度需求的实现，同时确保自动驾驶控制的安全性，更好实现自动驾驶系统基于场景的纵向运动控制。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于行车和泊车的纵向控制系统，其特征在于，包括，
状态管理器，获取并管理车辆的行驶场景信息；
纵向规划控制器，根据所述行驶场景信息输出第一控制指令，并根据预设的功能降级策略输出功能降级等级；
指令管理器，根据所述功能降级等级和第一控制指令输出第二控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种用于行车和泊车的纵向控制系统，其特征在于，所述状态管理器包括，
输入信息管理，对输入信息进行校验和管理；
行驶模式管理，根据行驶场景需求，获取车辆的行驶模式，所述行驶模式包括行车模式、泊车模式、行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式；
运动状态管理，获取车辆的运动状态；
行驶路况管理，获取车辆的行驶路况。
3.根据权利要求2所述的一种用于行车和泊车的纵向控制系统，其特征在于，所述纵向规划控制器包括，
行车规划器，根据所述行驶场景信息获取车辆在行车模式下的纵向车速及加速度；
行车控制器，根据所述纵向车速及加速度获取行车模式下的驱动和制动控制指令；
泊车规划器，根据所述行驶场景信息获取车辆的目标车速及目标距离；
泊车控制器，根据所述目标车速及目标距离获取泊车模式下的驱动和制动控制指令；
行车泊车控制融合器，根据所述行驶模式，将行车控制器和泊车控制获取的驱动和制动控制指令进行仲裁和融合，输出融合后的与行驶模式相对应的所述第一控制指令；
功能降级策略模块，根据行车泊车关键输入信号以及关联系统的故障程度，输出所述功能降级等级。
4.根据权利要求3所述的一种用于行车和泊车的纵向控制系统，其特征在于，所述行车控制器包括，
行车控制管理，对纵向加速度进行数值处理确定发送行车模式下的动力控制信号或制动控制信号；
行车驱动控制器，根据所述动力控制信号输出驱动车辆行驶的控制指令；
行车制动管理器，根据所述制动控制信号输出驱动车辆制动减速的控制指令。
5.根据权利要3所述的一种用于行车和泊车的纵向控制系统，其特征在于，所述泊车控制器包括，
泊车控制管理，根据车辆的行驶路况、运动状态、控制模式确定车辆的控制阶段，其中，所述控制模式包括车速控制和距离控制，所述控制阶段包括等待、起步、稳态控速及刹停，并根据控制阶段输出泊车模式下的动力控制信号或制动控制信号；
泊车驱动控制器，根据所述动力控制信号输出驱动车辆行驶的控制指令；
泊车制动控制器，根据所述制动控制信号输出驱动车辆制动减速的控制指令。
6.一种用于行车和泊车的纵向控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、获取车辆的行驶场景信息；
S2、根据行驶场景信息确定车辆的行驶模式，若所述行驶模式为行车模式，则执行步骤S3；若行驶模式为泊车模式，则执行步骤S4；若所述行驶模式为行车过渡到泊车模式以及泊车过渡到行车模式，则同时执行步骤S3和S4；
S3、获取车辆的纵向车速及加速度，并输出行车模式下的驱动和制动控制指令，并执行步骤S5；
S4、获取车辆的目标车速和目标距离，并输出泊车模式下的驱动和制动控制指令，并执行步骤S5；
S5、对步骤S3和S4输出的驱动和制动控制指令进行仲裁和按照预设的融合处理方式进行融合，输出融合后的与行驶模式相对应的第一控制指令；
S6、按照预设的功能降级策略输出功能降级等级；
S7、根据所述功能降级等级输出对应的第二控制指令。
7.根据权利要求6所述的一种用于行车和泊车的纵向控制方法，其特征在于，步骤S5包括，
S501、根据行驶模式对行车控制器和泊车控制器计算的控制指令进行仲裁和按照预设的融合处理方式进行融合，得到与行驶模式相对应的第一控制指令；
S502：基于行驶场景对第一控制指令进行步长约束；
S503：根据行驶场景确定目标请求范围，并对第一控制指令进行范围约束。
8.根据权利要求7所述的一种用于行车和泊车的纵向控制方法，其特征在于，所述融合处理方式包括，
S501、单行车模式处理，输出行车控制器的控制指令作为第一控制指令；
S502、单泊车模式处理，输出泊车控制器的控制指令作为第一控制指令；
S503、行车过渡到泊车模式处理，采用距离融合的方式，根据行车模式的剩余距离以及即将进入的泊车模式下的路径长度对行车控制器的控制指令与泊车控制器的控制指令进行加权处理，计算如下：
δ＝(DistThrUp-DesiredDist)/(DistThrUp-DistThrDown) (1)
TargetCmdFuse＝δ*TargetCmdDriving+(1-δ)*TargetCmdParking (2)
式(1)中，DistThrUp和DistThrDown为根据泊车模式下的路径长度确定的进行控制指令融合的距离区间的距离值上限和距离值下限，DesiredDist为行车模式下的剩余距离，δ为行车模式控制指令加权系数；
式(2)中，TargetCmdDriving为行车模式下的控制指令，TargetCmdParking为泊车模式下的控制指令，TargetCmdFuse为加权后的控制指令；
输出该加权后的控制指令作为第一控制指令；
S504、泊车过渡到行车模式处理，采用车速融合的方式，根据泊车规划器中考虑了行车期望距离以及泊车期望距离得到的目标距离TargetDistance与实车车速(VehSpd)将行车控制器的控制指令与泊车控制器的控制指令进行加权处理；计算如下
σ＝(SpdThrUp-VehSpd)/(SpdThrUp-SpdThrDown) (3)
TargetCmdFuse＝σ*TargetCmdDriving+(1-σ)*TargetCmdParking (4)
式(3)中，SpdThrUp和SpdThrDown为根据泊车模式下目标距离确定进行控制指令融合的速度区间的速度值上限和速度值下限，VehSpd为行车模式下的纵向车速，σ为行车模式控制指令加权系数；
式(4)中，TargetCmdDriving为行车模式下的控制指令，TargetCmdParking为泊车模式下的控制指令，TargetCmdFuse为加权后的控制指令；
输出该加权后的控制指令作为第一控制指令。
9.根据权利要求6所述的一种用于行车和泊车的纵向控制方法，其特征在于，所述功能降级等级包括无功能降级、部分功能降级和全功能降级。
10.根据权利要求6所述的一种用于行车和泊车的纵向控制方法，其特征在于，步骤S7包括，
若功能降级等级为无功能降级时，则第二控制指令为，执行第一控制指令；
若功能降级等级为部分功能降级时，则第二控制指令为，在预设行驶距离或时间内执行第一控制指令，当超过预设行驶距离或时间后，根据风险程度执行预设的刹停策略使车辆达到安全状态停车；
若功能降级等级为全功能降级时，则第二控制指令为，按照预设的紧急刹停策略使车辆达到安全状态停车。
CN202210288607.9A 2022-03-22 2022-03-22 一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法 Active CN114537443B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210288607.9A CN114537443B (zh) 2022-03-22 2022-03-22 一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210288607.9A CN114537443B (zh) 2022-03-22 2022-03-22 一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114537443A true CN114537443A (zh) 2022-05-27
CN114537443B CN114537443B (zh) 2024-05-03

Family

ID=81665079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210288607.9A Active CN114537443B (zh) 2022-03-22 2022-03-22 一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114537443B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011215080A (ja) * 2010-04-01 2011-10-27 Denso Corp 経路探索装置および経路案内システム
WO2016080452A1 (ja) * 2014-11-19 2016-05-26 エイディシーテクノロジー株式会社 自動運転制御装置
US20160159353A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 Hyundai Mobis Co., Ltd Smart cruise control system for vehicles and control method thereof
GB201619452D0 (en) * 2015-11-17 2017-01-04 Ford Global Tech Llc Distinguishing lane markings for a vehicle to follow
US20170001650A1 (en) * 2015-07-03 2017-01-05 Lg Electronics Inc. Driver assistance apparatus and vehicle including the same
CN108928343A (zh) * 2018-08-13 2018-12-04 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 一种全景融合自动泊车系统及方法
CN109910872A (zh) * 2019-03-18 2019-06-21 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种基于自然驾驶数据的泊车场景提取系统和方法
US20190227546A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-25 Suzuki Motor Corporation Driving Control Apparatus For Vehicle
CN112758094A (zh) * 2021-01-04 2021-05-07 重庆长安汽车股份有限公司 一种驾驶辅助系统安全停车装置及方法
US20210294324A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Baidu Usa Llc Scenario based control of autonomous driving vehicle

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011215080A (ja) * 2010-04-01 2011-10-27 Denso Corp 経路探索装置および経路案内システム
WO2016080452A1 (ja) * 2014-11-19 2016-05-26 エイディシーテクノロジー株式会社 自動運転制御装置
US20160159353A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 Hyundai Mobis Co., Ltd Smart cruise control system for vehicles and control method thereof
US20170001650A1 (en) * 2015-07-03 2017-01-05 Lg Electronics Inc. Driver assistance apparatus and vehicle including the same
GB201619452D0 (en) * 2015-11-17 2017-01-04 Ford Global Tech Llc Distinguishing lane markings for a vehicle to follow
US20190227546A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-25 Suzuki Motor Corporation Driving Control Apparatus For Vehicle
CN108928343A (zh) * 2018-08-13 2018-12-04 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 一种全景融合自动泊车系统及方法
CN109910872A (zh) * 2019-03-18 2019-06-21 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种基于自然驾驶数据的泊车场景提取系统和方法
US20210294324A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Baidu Usa Llc Scenario based control of autonomous driving vehicle
CN113495560A (zh) * 2020-03-18 2021-10-12 百度（美国）有限责任公司 基于场景的自动驾驶车辆控制
CN112758094A (zh) * 2021-01-04 2021-05-07 重庆长安汽车股份有限公司 一种驾驶辅助系统安全停车装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王建强;王昕;: "智能网联汽车体系结构与关键技术", 长安大学学报(社会科学版), no. 06, 15 November 2017 (2017-11-15) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114537443B (zh) 2024-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111717192B (zh) 一种自动驾驶车辆的控制方法及系统
US20200031370A1 (en) Driver Behavior Based Propulsion Control Strategy Using Artificial Intelligence
CN103085816B (zh) 一种用于无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制方法及控制装置
CN109727469B (zh) 一种多车道下自动驾驶车辆综合危险度评估方法
Hedrick et al. Control issues in automated highway systems
JP4706365B2 (ja) 車両制御システム
CN113788021B (zh) 一种结合前车速度预测的自适应跟车巡航控制方法
CN112896169B (zh) 一种智能驾驶多模式控制系统及方法
CN108545069A (zh) 一种车辆停车控制方法及装置
CN112874502B (zh) 一种智能交通环境下的线控底盘信息物理系统及控制方法
CN102109821A (zh) 车辆自适应巡航控制系统及方法
CN114274783A (zh) 单踏板驾驶
CN108974003A (zh) 一种交互方法
CN113012448A (zh) 一种解决路口交通拥堵的汽车配发编队智能驾驶系统
CN111002993A (zh) 一种基于场景识别的自动驾驶低油耗运动规划方法及系统
CN114954503A (zh) 自动驾驶转向故障预测及冗余控制方法、系统及电子设备
CN113581210B (zh) 适用于拥堵跟车工况的自动驾驶纵向运动控制方法
CN114450207A (zh) 对机动车的动力总成的驱动机以及至少一个影响机动车的能效的车辆部件进行的基于模型的预测性控制
CN112677952B (zh) 一种智能驾驶控制方法及系统
CN116118730B (zh) 一种预见性巡航系统的控制方法、装置、设备及介质
CN116142231A (zh) 一种考虑多因素的自动驾驶车辆纵向控制方法及系统
CN114537443A (zh) 一种用于行车和泊车的纵向控制系统及方法
CN111114594A (zh) 轨道列车辅助驾驶控制方法、装置和列车
JP2022159225A (ja) 電気推進が提供された車両用の最適な運転プロファイルを生成する方法及び制御システム
CN114148349A (zh) 一种基于生成对抗模仿学习的车辆个性化跟驰控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant