CN114715196A - 一种跟随误差确定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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CN114715196A CN202210526910.8A CN202210526910A CN114715196A CN 114715196 A CN114715196 A CN 114715196A CN 202210526910 A CN202210526910 A CN 202210526910A CN 114715196 A CN114715196 A CN 114715196A
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Abstract

本发明公开了一种跟随误差确定方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，通过本发明的技术方案，由于并未依赖加速度或角加速度传感器进行分析，能够降低软硬件部署成本，并且能够对传感器噪声误差进行滤波，以保证在一定噪声条件下，确定跟随误差，为实车嵌入式系统控制器设计提供了重要的参考依据。

Description

一种跟随误差确定方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及车辆技术领域，尤其涉及一种跟随误差确定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
自动驾驶车辆的跟随问题是自动驾驶的核心问题，而控制器的表现，即对期望跟随轨迹的控制精度部分由跟随误差决定。当跟随误差精度无法保证，则控制器的表现无法保证。跟随误差精度通常由期望轨迹形状，传感器信号精度，和求解算法共同决定。
现有技术往往是将所有类型轨迹识别为单一形状，依赖加速度或角加速度传感器进行分析，并且引入相关传感器噪声误差来进行跟随控制。由于在实际的运算之中，并未考虑传感器噪声误差并进行滤波，可能会导致对算力要求不合理的增加，软硬件部署成本增加并且降低计算精度。
发明内容
本发明实施例提供一种跟随误差确定方法、装置、设备及存储介质，以解决在实际的运算之中，并未考虑传感器噪声误差并进行滤波，可能会导致对算力要求不合理的增加，软硬件部署成本增加并且降低计算精度的问题，通过识别目标轨迹的形状，选择相应的求解算法，以减小算力要求，并未依赖加速度或角加速度传感器进行分析，能够降低软硬件部署成本，为实车嵌入式系统控制器设计提供了重要的参考依据。
根据本发明的一方面，提供了一种跟随误差确定方法，包括：
获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；
根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；
根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
根据本发明的另一方面，提供了一种跟随误差确定装置，该跟随误差确定装置包括：
获取模块，用于获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；
第一确定模块，用于根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；
第二确定模块，用于根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的跟随误差确定方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的跟随误差确定方法。
本发明实施例通过获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，以解决在实际的运算之中，并未考虑传感器噪声误差并进行滤波，可能会导致对算力要求不合理的增加，软硬件部署成本增加并且降低计算精度的问题，由于并未依赖加速度或角加速度传感器进行分析，能够降低软硬件部署成本，并且能够对传感器噪声误差进行滤波，以保证在一定噪声条件下，确定跟随误差，为实车嵌入式系统控制器设计提供了重要的参考依据。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例中的一种跟随误差确定方法的流程图；
图2是本发明实施例中的横向偏移计算图示；
图3是本发明实施例中的目标轨迹对应的直线示意图；
图4是本发明实施例中的目标轨迹对应的定曲率半径圆弧示意图；
图5是本发明实施例中的直线轨迹跟随误差计算图示；
图6是本发明实施例中的定曲率半径圆弧跟随误差计算图示；
图7是本发明实施例中的一种跟随误差确定装置的结构示意图；
图8是本发明实施例中的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种跟随误差确定方法的流程图，本实施例可适用于跟随误差确定的情况，该方法可以由本发明实施例中的跟随误差确定装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
S110，获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度。
其中，获取目标轨迹的方式可以为：获取初始轨迹，根据当前车辆位置和当前车辆的纵向速度从初始轨迹上选取一段轨迹，确定为目标轨迹。获取目标轨迹的方式还可以为：获取初始轨迹；根据所述当前车辆位置、所述当前车辆的纵向速度以及所述初始轨迹确定目标轨迹。例如可以是，所述目标轨迹为1秒向前的距离，根据当前车辆位置确定初始轨迹上距离当前车辆最近的点，将距离当前车辆最近的点确定为目标轨迹的起始点，根据当前车辆的纵向速度确定当前车辆1秒内行驶轨迹，根据目标轨迹的起始点和当前车辆1秒内行驶轨迹确定目标轨迹。需要说明的是，目标轨迹为从初始轨迹上选取的足够小的一段轨迹，所述目标轨迹的形状为直线或者定曲率半径圆弧。
S120，根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状。
其中，所述目标轨迹的轨迹形状可以为直线，也可以为定曲率半径圆弧。
具体的，根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状的方式可以为：获取目标轨迹上的点的横向偏移，若所述目标轨迹对应的最大横向偏移大于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为定曲率半径圆弧；若所述目标轨迹对应的最大横向偏移小于或者等于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为直线。
S130，根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
其中，所述跟随误差包括：横向跟随误差、航向角跟随误差以及横摆角速度跟随误差中的至少一种。
具体的，根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差的方式可以为：若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆位置、所述目标轨迹的斜率以及所述目标轨迹的截距确定横向跟随误差。根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差的方式还可以为：若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点。根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差的方式还可以为：若所述目标轨迹为直线，则将所述当前车辆的横摆角速度确定为横摆角速度跟随误差。根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差的方式还可以为：若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述目标轨迹的圆心、所述目标轨迹的半径和所述当前车辆位置确定横向跟随误差。根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差的方式还可以为：若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点。根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差的方式还可以为：若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的纵向速度、所述目标轨迹的半径以及所述当前车辆的横摆角速度确定横摆角速度跟随误差。本发明实施例对此不进行限制。
可选的，获取目标轨迹，包括：
获取初始轨迹；
根据所述当前车辆位置、所述当前车辆的纵向速度以及所述初始轨迹确定目标轨迹。
其中，所述初始轨迹为预设跟随轨迹，本发明实施例对初始轨迹的获取方式不进行限制。
具体的，根据所述当前车辆位置、所述当前车辆的纵向速度以及所述初始轨迹确定目标轨迹的方式可以为：获取初始轨迹，根据当前车辆位置和当前车辆的纵向速度从初始轨迹上选取一段轨迹，确定为目标轨迹。
可选的，根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状，包括：
若所述目标轨迹对应的最大横向偏移大于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为定曲率半径圆弧；
若所述目标轨迹对应的最大横向偏移小于或者等于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为直线。
具体的，若所述目标轨迹对应的最大横向偏移大于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为定曲率半径圆弧的方式可以为：获取目标轨迹上每个点的横向偏移，比较每个点的横向偏移，得到最大横向偏移，若最大横向偏移大于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为定曲率半径圆弧。
具体的，若所述目标轨迹对应的最大横向偏移小于或者等于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为直线的方式可以为：获取目标轨迹上每个点的横向偏移，比较每个点的横向偏移，得到最大横向偏移，若最大横向偏移小于或者等于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为直线。
可选的，根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，包括：
若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆位置、所述目标轨迹的斜率以及所述目标轨迹的截距确定横向跟随误差；
若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点；
若所述目标轨迹为直线，则将所述当前车辆的横摆角速度确定为横摆角速度跟随误差。
具体的，若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆位置、所述目标轨迹的斜率以及所述目标轨迹的截距确定横向跟随误差的方式可以为：目标轨迹对应的直线方程为y＝mx+c，基于如下公式计算横向跟随误差：
Figure BDA0003644736820000091
其中，elat为横向跟随误差，m为目标轨迹对应的斜率，c为目标轨迹对应的截距，(Xv，Yv)为当前车辆位置坐标。
具体的，若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差的方式可以为：
基于如下公式计算得到航向角跟随误差：
θe＝θ-θR
其中，θ为车辆此时航向角，θe为航向角跟随误差，θR为期望航向角，可以通过车辆到目标轨迹最近点(Xm,Ym)和次近点(Xk,Yk)求出，例如可以是，基于如下公式计算得到期望航向角：
Figure BDA0003644736820000092
具体的，若所述目标轨迹为直线，则将所述当前车辆的横摆角速度确定为横摆角速度跟随误差的方式可以为：因为直线的曲率半径可以认为无限大，所以期望横摆角速度为0，横摆角速度跟随误差
Figure BDA0003644736820000093
其中，
Figure BDA0003644736820000094
为当前车辆的横摆角速度。
可选的，根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，包括：
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述目标轨迹的圆心、所述目标轨迹的半径和所述当前车辆位置确定横向跟随误差；
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点；
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的纵向速度、所述目标轨迹的半径以及所述当前车辆的横摆角速度确定横摆角速度跟随误差。
具体的，若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述目标轨迹的圆心、所述目标轨迹的半径和所述当前车辆位置确定横向跟随误差的方式可以为：
基于如下公式计算得到横向轨迹误差elat：
Figure BDA0003644736820000101
其中，(Xc，Yc)为所述目标轨迹的圆心坐标，(Xv，Yv)为当前车辆位置坐标，R为所述目标轨迹的半径。
具体的，若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差的方式可以为：基于如下公式计算得到航向角跟随误差：
θe＝θ-θR
其中，θ为车辆此时航向角，θe为航向角跟随误差，θR为期望航向角，可以通过车辆到目标轨迹最近点(Xm,Ym)和次近点(Xk,Yk)求出，例如可以是，基于如下公式计算得到期望航向角：
Figure BDA0003644736820000102
需要说明的是，目标轨迹为定曲率半径圆弧和目标轨迹为直线时的航向角跟随误差的计算方式相同。
具体的，若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的纵向速度、所述目标轨迹的半径以及所述当前车辆的横摆角速度确定横摆角速度跟随误差的方式可以为：
基于如下公式计算横摆角速度跟随误差：
Figure BDA0003644736820000111
其中，
Figure BDA0003644736820000112
为当前车辆的横摆角速度，vx为当前车辆的纵向速度。
可选的，还包括：
基于如下公式计算得到所述目标轨迹上每个点的横向偏移：
Figure BDA0003644736820000113
其中，(Xi，Yi)为所述目标轨迹上的第i个点的坐标，所述(X1，Y1)为所述目标轨迹的起始点坐标，(XN，YN)为所述目标轨迹的终止点坐标，dis为所述目标轨迹上的第i个点的横向偏移。
在一个具体的例子中，如图2所示，图2中曲线为目标轨迹，(X1,Y1)和(XN,YN)分别表示目标轨迹的第一个点和最后一个点，基于第一个点和最后一个点的连线，获得一条直线。该直线与X轴正半轴夹角为ψ，目标轨迹上的第i点(Xi,Yi)到直线的距离，定义为目标轨迹上的第i点到直线的横向偏移。从第2点到第i-1个点，可以求出相对应的横向偏移量dis2,…,disi-1，找出其中最大的值dismax，并于阈值disthreshold比较，如果dismax>disthreshold则目标轨迹为定曲率半径圆弧，否则，目标轨迹为直线。
可选的，还包括：
基于如下公式计算所述目标轨迹的圆心：
Figure BDA0003644736820000114
Figure BDA0003644736820000115
其中，
Figure BDA0003644736820000116
Figure BDA0003644736820000121
Figure BDA0003644736820000122
Figure BDA0003644736820000123
(Xc，Yc)为所述目标轨迹的圆心坐标，N为所述目标轨迹上的点的数量，(Xi，Yi)为所述目标轨迹上的第i个点的坐标；
基于如下公式计算所述目标轨迹的半径：
Figure BDA0003644736820000124
在一个具体的例子中，若目标轨迹为直线，则采用最小二乘法进行轨迹拟合，若目标轨迹为圆弧曲线，则通过凸优化进行轨迹拟合。下面分别对两种拟合方法进行说明：
最小二乘法：如图3所示，(X1,Y1)和(XN,YN)分别表示目标轨迹的第一个点和最后一个点，y＝mx+c，表示所有轨迹上的点到该直线的距离之和最小的直线，即为拟合后的直线轨迹。第一点到第N点的方程可表示为：
Figure BDA0003644736820000125
上述矩阵可表示为：
T＝Ax
为了求出x，对其进行如下变换：
ATT＝ATAx
(ATA)-1ATT＝x
则可求出对应的直线斜率m和截距c。因为其为直线，所以曲率半径为无穷大。
凸优化拟合：当目标轨迹的形状为圆弧曲线时，采用凸优化方法进行拟合，如图4所示，(X1,Y1),…,(XN,YN)为目标轨迹上的点，图中的“preview section”为目标轨迹，为了找到一条所有目标轨迹上的点到拟合圆弧轨迹的距离之和最小的圆弧轨迹，引入凸优化拟合方法，即采用该方法，算出相应的曲率半径R和圆心(Xc,Yc)，具体算法如下：
首先，定义轨迹上第i点到拟合圆心(Xc,Yc)的距离平方与拟合半径R平方的差为ei，即：
ei(x)＝(Xi-Xc)2+(Yi-Yc)2-R2
定义ei>0,即算出的R值偏小偏保守(这样使得向心加速度会计算偏大，进而保证同一速度下不会超过向心加速度阈值)
定义第i点的误差平方，即：
Figure BDA0003644736820000131
目标轨迹拟合损失函数可定义为：
Figure BDA0003644736820000132
为了找出轨迹拟合损失函数极值，引入梯度法，即：
Figure BDA0003644736820000133
Figure BDA0003644736820000134
Figure BDA0003644736820000135
基于上述公式即可求出轨迹拟合圆心(Xc,Yc)和半径R。
为了证明该优化方法将找出轨迹拟合函数E(x)最小值，需证明E(x)为凸函数。为了证明该特性，引入如下两个定理：
1.如果h(x)＝f(x)g(x)(缩略表示为h＝fg)，且满足：
Figure BDA0003644736820000141
则h(x)为凸函数。
2.令H(x)＝h1(x)+…+hn(x),H(x)为凸函数，如果h1(x)…hn(x)均为凸函数。
下面证明上述两个定理：
定理1证明：
h＝fg
则
h′＝f′g+fg′
h″＝f″g+fg″+2f′g′
因为f，g均为凸函数，则f″≥0且g″≥0，又因为：f≥0且g≥0，所以f″g≥0且g″f≥0，又知f′与g′符号相同；则f′g′≥0，因此h″＝f″g+fg″+2f′g′≥0。可证得，h(x)为凸函数
定理2证明：
因为h1(x)…hn(x)均为凸函数，则：h1″(x)…ph″n(x)均大于0，又知H″(x)＝h″1(x)+…+h″n(x)，则H″(x)≥0。可证得，H(x)为凸函数
证明E(x)为凸函数：
第一步：先证明ei(x)为凸函数，
已知
ei(x)＝(Xi-Xc)2+(Yi-Yc)2-R2
x＝(Xc，Yc)
Figure BDA0003644736820000151
显然，有
Figure BDA0003644736820000152
所以，ei(x)为凸函数。
第二步，证明
Figure BDA0003644736820000153
为凸函数，这里引用定理1：
Figure BDA0003644736820000154
其中，f,g相等且均为凸函数，由ei(x)定义可知ei(x)≥0，而显然的，f′与g′符号相同，所以可证Ei(x)为凸函数。
第三步，证明E(x)为凸函数，这里引用定理2：
Figure BDA0003644736820000155
因为Ei(x)为凸函数，则E(x)为凸函数。
因此，可以得出E(x)为凸函数。所以梯度法所求极值即为最小值，下面采用梯度法求解最小值：
Figure BDA0003644736820000156
Figure BDA0003644736820000157
假设R大于0，
Figure BDA0003644736820000158
可解的
Figure BDA0003644736820000161
Figure BDA0003644736820000162
Figure BDA0003644736820000163
Figure BDA0003644736820000164
因为
Figure BDA0003644736820000165
所以
Figure BDA0003644736820000166
Figure BDA0003644736820000167
Figure BDA0003644736820000168
Figure BDA0003644736820000169
与上面相同，推导公式略：
Figure BDA0003644736820000171
整理上述方程，(Xc，Yc)可由下列矩阵求出：
Figure BDA0003644736820000172
Figure BDA0003644736820000173
Figure BDA0003644736820000174
其中，
Figure BDA0003644736820000175
Figure BDA0003644736820000176
Figure BDA0003644736820000177
Figure BDA0003644736820000178
Figure BDA0003644736820000179
当圆心位置(Xc，Yc)通过上述方程确定后，半径R基于如下公式确定：
Figure BDA0003644736820000181
自此，轨迹曲率半径R在直线和曲线状态下均完成求解。
如图5所示，当前车辆位置(Xv,Yv)到拟合直线的距离为横向轨迹误差，直线方程为y＝mx+c，则横向跟随误差elat为：
Figure BDA0003644736820000182
直线的航向角跟随误差θe为：
θe＝θ-θR
其中，θ为车辆此时航向角，θR为期望达到航向角，通过车辆到目标轨迹最近点(X1,Y1)和次近点(X2,Y2)求出，其中，
Figure BDA0003644736820000183
因为，直线得曲率半径可以认为无限大，所以其期望的横摆角速度为0，横摆角速度跟随误差
Figure BDA0003644736820000184
其中，
Figure BDA0003644736820000185
为车辆此时角速度。
当轨迹为圆弧时，如图6所示，横向跟随误差elat可表示为：
Figure BDA0003644736820000186
直线的航向角跟随误差θe为：
θe＝θ-θR
其中，θ为车辆此时航向角，θR为期望达到航向角，可以通过车辆到目标轨迹最近点(X1,Y1)和次近点(X2,Y2)求出。
Figure BDA0003644736820000191
因为圆弧的曲率半径可以通过200轨迹拟合和曲率半径计算模块得出，所以横摆角速度跟随误差为：
Figure BDA0003644736820000192
其中，
Figure BDA0003644736820000193
为车辆此时角速度，vx为此时车辆的纵向车速。至此，当目标轨迹为直线与圆弧的条件下，圆弧曲率半径，横向跟随误差，航向角跟随误差，横摆角速度跟随误差均已求出。以上各参数可以进一步传递至下一步的控制模块，为控制系统设计提供重要依据。
本实施例的技术方案，通过获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，以解决在实际的运算之中，并未考虑传感器噪声误差并进行滤波，可能会导致对算力要求不合理的增加，软硬件部署成本增加并且降低计算精度的问题，由于并未依赖加速度或角加速度传感器进行分析，能够降低软硬件部署成本，并且能够对传感器噪声误差进行滤波，以保证在一定噪声条件下，确定跟随误差，为实车嵌入式系统控制器设计提供了重要的参考依据。
实施例二
图7为本发明实施例提供的一种跟随误差确定装置的结构示意图。本实施例可适用于跟随误差确定的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何提供跟随误差确定功能的设备中，如图7所示，所述跟随误差确定装置具体包括：获取模块210、第一确定模块220和第二确定模块230。
其中，获取模块，用于获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；
第一确定模块，用于根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；
第二确定模块，用于根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
可选的，所述获取模块具体用于：
获取初始轨迹；
根据所述当前车辆位置、所述当前车辆的纵向速度以及所述初始轨迹确定目标轨迹。
可选的，所述第一确定模块具体用于：
若所述目标轨迹对应的最大横向偏移大于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为定曲率半径圆弧；
若所述目标轨迹对应的最大横向偏移小于或者等于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为直线。
可选的，所述第二确定模块具体用于：
若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆位置、所述目标轨迹的斜率以及所述目标轨迹的截距确定横向跟随误差；
若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点；
若所述目标轨迹为直线，则将所述当前车辆的横摆角速度确定为横摆角速度跟随误差。
可选的，所述第二确定模块具体用于：
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述目标轨迹的圆心、所述目标轨迹的半径和所述当前车辆位置确定横向跟随误差；
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点；
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的纵向速度、所述目标轨迹的半径以及所述当前车辆的横摆角速度确定横摆角速度跟随误差。
可选的，所述第一确定模块具体用于：
基于如下公式计算得到所述目标轨迹上每个点的横向偏移：
Figure BDA0003644736820000211
其中，(Xi，Yi)为所述目标轨迹上的第i个点的坐标，所述(X1，Y1)为所述目标轨迹的起始点坐标，(XN，YN)为所述目标轨迹的终止点坐标，dis为所述目标轨迹上的第i个点的横向偏移。
可选的，所述第二确定模块具体用于：
基于如下公式计算所述目标轨迹的圆心：
Figure BDA0003644736820000221
Figure BDA0003644736820000222
其中，
Figure BDA0003644736820000223
Figure BDA0003644736820000224
Figure BDA0003644736820000225
Figure BDA0003644736820000226
(Xc，Yc)为所述目标轨迹的圆心坐标，N为所述目标轨迹上的点的数量，(Xi，Yi)为所述目标轨迹上的第i个点的坐标；
基于如下公式计算所述目标轨迹的半径：
Figure BDA0003644736820000227
上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本实施例的技术方案，通过获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，以解决在实际的运算之中，并未考虑传感器噪声误差并进行滤波，可能会导致对算力要求不合理的增加，软硬件部署成本增加并且降低计算精度的问题，由于并未依赖加速度或角加速度传感器进行分析，能够降低软硬件部署成本，并且能够对传感器噪声误差进行滤波，以保证在一定噪声条件下，确定跟随误差，为实车嵌入式系统控制器设计提供了重要的参考依据。
实施例三
图8示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图8所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如跟随误差确定方法。
在一些实施例中，跟随误差确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的跟随误差确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行跟随误差确定方法：
获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；
根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；
根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种跟随误差确定方法，其特征在于，包括：
获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；
根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；
根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标轨迹，包括：
获取初始轨迹；
根据所述当前车辆位置、所述当前车辆的纵向速度以及所述初始轨迹确定目标轨迹。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状，包括：
若所述目标轨迹对应的最大横向偏移大于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为定曲率半径圆弧；
若所述目标轨迹对应的最大横向偏移小于或者等于横向偏移阈值，则确定所述目标轨迹为直线。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，包括：
若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆位置、所述目标轨迹的斜率以及所述目标轨迹的截距确定横向跟随误差；
若所述目标轨迹为直线，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点；
若所述目标轨迹为直线，则将所述当前车辆的横摆角速度确定为横摆角速度跟随误差。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差，包括：
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述目标轨迹的圆心、所述目标轨迹的半径和所述当前车辆位置确定横向跟随误差；
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的航向角度、所述目标轨迹上第一目标点坐标以及所述目标轨迹上第二目标点坐标确定航向角跟随误差，其中，所述第一目标点为与所述当前车辆距离最近的点，所述第二目标点为与所述当前车辆距离次近的点；
若所述目标轨迹为定曲率半径圆弧，则根据所述当前车辆的纵向速度、所述目标轨迹的半径以及所述当前车辆的横摆角速度确定横摆角速度跟随误差。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
基于如下公式计算得到所述目标轨迹上每个点的横向偏移：
Figure FDA0003644736810000021
其中，(Xi，Yi)为所述目标轨迹上的第i个点的坐标，所述(X1，Y1)为所述目标轨迹的起始点坐标，(XN，YN)为所述目标轨迹的终止点坐标，dis为所述目标轨迹上的第i个点的横向偏移。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
基于如下公式计算所述目标轨迹的圆心：
Figure FDA0003644736810000031
Figure FDA0003644736810000032
其中，
Figure FDA0003644736810000033
Figure FDA0003644736810000034
Figure FDA0003644736810000035
Figure FDA0003644736810000036
(Xc，Yc)为所述目标轨迹的圆心坐标，N为所述目标轨迹上的点的数量，(Xi，Yi)为所述目标轨迹上的第i个点的坐标；
基于如下公式计算所述目标轨迹的半径：
Figure FDA0003644736810000037
8.一种跟随误差确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标轨迹和当前车辆的运动参数，其中，所述当前车辆的运动参数包括：当前车辆位置、当前车辆的纵向速度、当前车辆的航向角度以及当前车辆的横摆角速度；
第一确定模块，用于根据所述目标轨迹上的点的坐标确定所述目标轨迹的轨迹形状；
第二确定模块，用于根据所述目标轨迹的轨迹形状、所述目标轨迹以及所述当前车辆的运动参数确定跟随误差。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的跟随误差确定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的跟随误差确定方法。
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