CN114834484A - 一种车辆轨迹跟随控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种车辆轨迹跟随控制方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN114834484A CN202210525846.1A CN202210525846A CN114834484A CN 114834484 A CN114834484 A CN 114834484A CN 202210525846 A CN202210525846 A CN 202210525846A CN 114834484 A CN114834484 A CN 114834484A
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China Automotive Innovation Co Ltd
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Abstract

本公开实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：获取车辆的期望轨迹；根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿；起点表征预设时间后车辆的预估位置；根据期望轨迹，确定终点的位姿；终点表征车辆行驶预设纵向距离后的预估位置；基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角；根据预估转向角，控制车辆行驶。通过本公开实施例的一种车辆轨迹跟随控制方法，可以规划一段时间后的驾驶参数，避免系统响应慢的问题。

Description

一种车辆轨迹跟随控制方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车辆轨迹跟随控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着自动驾驶技术的不断发展，车辆的轨迹跟随日益受到更高的重视和关注度。轨迹跟随控制是自动驾驶汽车的感知、决策、规划和控制的四大核心技术之一，是否能更好地使车辆的驾驶遵循系统所期望的轨迹是轨迹跟随控制的关键。
现在的轨迹跟随控制方法包括传统的纯追踪算法和传统PID控制方法。传统的纯跟踪算法在实际运用中存在系统延迟、前视距离影响大、适应场景局限的问题，例如在弯道场景轨迹跟随效果差。而且，虽然纯跟踪方法可以缩小车辆与期望轨迹的位置偏差，但是无法调节角度偏差。传统PID控制方法的需要较多的控制参数才可以实现较好的轨迹跟随控制效果，如采用角度PID和位置PID并/串联级联控制，存在耦合度高、参数值难以调节的问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本公开实施例提供一种车辆轨迹跟随控制方法、装置、电子设备及存储介质，可以规划一段时间后的驾驶参数，避免系统响应慢的问题。
本公开实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法，包括：获取车辆的期望轨迹；根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿；起点表征预设时间后车辆的预估位置；根据期望轨迹，确定终点的位姿；终点表征车辆行驶预设纵向距离后的预估位置；基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角；根据预估转向角，控制车辆行驶。
具体地，在基于起点的位姿、终点的位姿和期望轨迹构建多项式方程组并求解，得到预估转向角之后，方法还包括：确定偏移距离；偏移距离表征当前时刻车辆的位置与期望轨迹的期望位置的偏差；将偏移距离输入比例积分微分控制器，得到补偿转向角；根据预估转向角，控制车辆行驶，包括：基于预估转向角和补偿转向角，确定目标转向角；根据目标转向角，控制车辆行驶。
具体地，根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿，包括：确定车辆行驶至起点的时间长度；将当前时刻的运动状态信息和时间长度输入车辆运动模型，得到起点的位姿。
具体地，根据期望轨迹，确定终点的位姿，包括：确定终点的纵向坐标；根据期望轨迹和终点的纵向坐标，确定终点的位姿。
所述起点的位姿包括起点坐标和起点角度，所述终点的位姿包括终点坐标和终点角度，
具体地，基于所述起点的位姿和所述终点的位姿，确定预估转向角，包括：基于所述期望轨迹，构建所述起点到所述终点的轨迹的表达式；将所述起点坐标代入所述表达式，得到多项式方程组的第一方程；将所述起点角度代入所述表达式，得到多项式方程组的第二方程；将所述终点坐标代入所述表达式，得到多项式方程组的第三方程；将所述终点角度代入所述表达式，得到多项式方程组的第四方程；求解所述多项式方程组，得到所述目标转向角。
具体地，确定偏移距离，包括：获取当前时刻的实际横向坐标；根据期望轨迹确定当前时刻的期望横向坐标；根据实际横向坐标和期望横向坐标，确定偏移距离。
具体地，基于预估转向角和补偿转向角，确定目标转向角，包括：将预估转向角和补偿转向角矢量相加，得到目标转向角。
相应地，本公开实施例提供一种车辆轨迹跟随控制装置，包括：获取模块，用于获取车辆的期望轨迹；起点位姿确定模块，用于根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿；起点表征预设时间后车辆的预估位置；终点位姿确定模块，用于根据期望轨迹，确定终点的位姿；终点表征车辆行驶预设纵向距离后的预估位置；预估转向角模块，用于基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角；控制模块，用于根据预估转向角，控制车辆行驶。
具体地，装置还包括补偿转向角模块，用于：确定偏移距离；偏移距离表征当前时刻车辆的位置与期望轨迹的期望位置的偏差；将偏移距离输入比例积分微分控制器，得到补偿转向角；控制模块还用于：基于预估转向角和补偿转向角，确定目标转向角；根据目标转向角，控制车辆行驶。
具体地，起点位姿确定模块还用于：确定车辆行驶至起点的时间长度；将当前时刻的运动状态信息和时间长度输入车辆运动模型，得到起点的位姿。
具体地，终点位姿确定模块还用于：确定终点的纵向坐标；根据期望轨迹和终点的纵向坐标，确定终点的位姿。
具体地，起点到终点的目标轨迹的表达式为：
y＝a0_plan+a1_plan*x+a2_plan*x2+a3_plan*x3，
其中，a0_plan为目标轨迹的偏移距离，a1_plan为tan(目标轨迹的目标转向角)，a2_plan为目标轨迹的轨迹曲率和1/2的乘积，a3_plan为目标轨迹的轨迹曲率的变化率和1/6的乘积，
预估转向角模块还用于：基于起点的位姿、终点的位姿和目标轨迹的表达式，构建多项式方程组；求解多项式方程组中的a1_plan，得到目标转向角；
多项式方程组为：
Figure BDA0003642418510000031
其中，y_initial为起点的横向坐标，y_target为终点的横向坐标，x_initial为起点的横向坐标，x_target为终点的横向坐标，heading_initial为起点的车辆的朝向角，和heading_target为终点的车辆的朝向角。
具体地，补偿转向角模块还用于：获取当前时刻的实际横向坐标；根据期望轨迹确定当前时刻的期望横向坐标；根据实际横向坐标和期望横向坐标，确定偏移距离。
具体地，控制模块还用于：将预估转向角和补偿转向角矢量相加，得到目标转向角。
相应地，本公开实施例提供一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述的车辆轨迹跟随控制方法。
相应地，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述的车辆轨迹跟随控制方法。
本申请实施例具有如下有益效果：
(1)通过对一段时间之后的转向角进行预估，从而规划前方目标轨迹的自动驾驶，避免了系统响应慢的问题，还可以直接对前轮转角进行调整来消除横向偏差和航向角偏差；
(2)对起点到终点的轨迹进行拟合，使求解得到的弯道场景下的转向角的预估值更精确，从而使车辆的弯道轨迹跟随效果更好；
(3)通过采用具有前视距离有效范围的期望轨迹模型，使得模型的准确度更高，可以避免轨迹跟随控制受到前视距离因素的影响；
(4)相比于传统纯跟踪算法或者传统的PID控制方法，可以全面照顾到远处和近处的参数进行轨迹跟踪控制，不依赖于复杂的控制参数，而且更符合人类远看车头、近看偏距的驾驶习惯，和多种驾驶场景的适配度高，可以实现更广的应用面。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它附图。
图1是本申请实施例所提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的应用场景示意图；
图2是本申请实施例所提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的第一流程示意图；
图3是本申请实施例所提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的第二流程示意图；
图4是本申请实施例所提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的第三流程示意图；
图5是本申请实施例所提供的一种车辆轨迹跟随控制装置的结构示意图；
图6是本申请实施例所提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的服务器的硬件结构框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，而不是全部的实施例。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的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。
此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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/系统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的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，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，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”/“为”以及他们/其的任何变形，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/模块的过程、方法、系统/装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元/模块，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/模块。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的应用场景的示意图，包括车辆101，车辆101包括环境感知系统1011、决策规划系统1012和执行系统1013。具体地，车辆101中的决策规划系统1012可以基于环境感知系统1011得到车辆运动参数和环境参数，在此基础上作出自动驾驶决策，由执行系统1013执行决策。
本申请实施例中，提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的执行主体可以是决策规划系统1012。具体地，决策规划系统1012可以获取车辆的期望轨迹；根据环境感知系统1011可以确定当前车辆的位姿运动以及运动状态，由此可以确定和期望轨迹的偏差距离；决策规划系统1012可以根据由环境感知系统得到的当前时刻的运动状态信息确定起点的位姿；根据获取的车辆的期望轨迹确定终点的位姿；基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角；决策规划系统1012在得到预估转向角之后，可以确定预估转向角对应的控制参数，并发送给执行系统1013以指示执行系统1013根据这些控制参数控制车辆行驶。
需要注意的是，以上应用场景只是本申请实施例的一种示例性应用场景。在其他一些可选的实施方式中，本申请实施例的应用场景还可以包括其他应用场景。例如，一种车辆轨迹跟随控制方法的执行主体可以是执行系统1013。具体地，决策规划系统1012可以确定车辆的期望轨迹，并将期望轨迹发送到执行系统1013；环境感知系统1011可以确定当前车辆的位姿运动以及运动状态，由此可以确定和期望轨迹的偏差距离；执行系统1013可以根据由环境感知系统得到的当前时刻的运动状态信息确定起点的位姿；根据获取的车辆的期望轨迹确定终点的位姿；基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角；在得到预估转向角之后，可以确定预估转向角对应的控制参数，并根据这些控制参数控制车辆行驶。
下面介绍本申请提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的示例性流程。在本申请的方法实施例中，执行主体可以是车辆或者车辆轨迹跟随控制装置。图2是本申请实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的第一流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图所示的方法或者流程操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法或者流程顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图2所示，该方法包括：
步骤S201：获取车辆的期望轨迹。
在一种具体的实施方式中，可以获取车辆的期望轨迹的表达式。具体地，该期望轨迹的表达式可以是基于三次曲线方程道路模型的表达式。需要注意的是，这里不对期望轨迹的形式做限定，在其它一些可选的实施例中，期望轨迹的形式还可以是基于其他模型的其他形式的表达式。
具体地，表达式可以是：
y＝a0+a1*x+a2*x2+a3*x3，x∈[StartRange，EndRange]
其中，a0为目标轨迹的偏移距离，a1为tan(目标轨迹的目标转向角)，a2为目标轨迹的轨迹曲率和1/2的乘积，a3为目标轨迹的轨迹曲率的变化率和1/6的乘积，StartRange为模型的前视距离最小值，EndRange为模型的前视距离的最大值；
具体地，y和x可以是基于VCS(Vehicle Coordinate System,自车坐标系)的坐标值，y可以表征横向坐标，x可以表征纵向坐标。需要注意的是，这里不对期望轨迹的坐标系做限定，在其它一些可选的实施例中，期望轨迹的坐标系还可以是其他坐标系。
步骤S202：根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿。
具体地，起点可以表征预设时间后车辆的预估位置。该起点可以是目标轨迹的起点；目标轨迹可以是从起点开始、在终点结束的期望车辆行驶的轨迹，这段目标轨迹可以用于预估目标轨迹内的预估转向角。
具体地，位姿信息可以包括车辆的坐标信息和朝向角信息。
在一种具体的实施方式中，根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿，可以包括：确定车辆行驶至起点的时间长度；将当前时刻的运动状态信息和时间长度输入车辆运动模型，得到起点的位姿。具体地，车辆运动模型可以是恒速度恒转角速度模型，当前时刻的运动状态信息可以包括当前的速度信息、角速度信息和位姿信息。将运动状态信息和时间长度输入车辆运动模型，可以得到车辆行驶到起点位置时的位姿。具体地，该时间长度可以是预设的时间长度，如0.5s、1s等。
在另一种具体的实施方式中，根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿，还可以包括：确定车辆行驶至起点的起点纵向距离；将当前时刻的运动状态信息和纵向距离输入车辆运动模型，得到起点的位姿。具体地，车辆运动模型可以是恒速度恒转角速度模型，当前时刻的运动状态信息可以包括当前的速度信息、角速度信息和位姿信息。将运动状态信息和起点纵向距离输入车辆运动模型，可以得到车辆行驶到起点位置时的位姿。
需要注意的是，这里不对车辆运动模型做限定，在其它一些可选的实施例中，车辆运动模型还可以是其他模型。
步骤S203：根据期望轨迹，确定终点的位姿。
具体地，终点可以表征车辆行驶预设纵向距离后的预估位置。
在一种具体的实施方式中，期望轨迹，确定终点的位姿，可以包括：确定终点的纵向坐标；根据期望轨迹和终点的纵向坐标，确定终点的位姿。具体地，可以在期望轨迹模型的有效前视距离范围内，即在期望轨迹模型的有效纵向坐标范围内选取纵向坐标，并将该纵向坐标作为终点的坐标。可以将终点的纵向坐标输入期望轨迹模型中，或者将终点的纵向坐标带入期望轨迹表达式中，从而确定终点的位姿。
步骤S204：基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角。
在一种具体的实施方式中，可以根据期望轨迹的表达式，构建起点到终点的目标轨迹的表达式。具体地，起点到终点的目标轨迹的表达式可以为：
y＝a0_plan+a1_plan*x+a2_plan*x2+a3_plan*x3，
x∈[StartRange，EndRange]
其中，a0_plan为目标轨迹的偏移距离，a1_plan为tan(目标轨迹的目标转向角)，a2_plan为目标轨迹的轨迹曲率和1/2的乘积，a3_plan为目标轨迹的轨迹曲率的变化率和1/6的乘积，StartRange为模型的前视距离最小值，EndRange为模型的前视距离的最大值；
具体地，y和x可以是基于VCS(Vehicle Coordinate System,自车坐标系)的坐标值，y可以表征横向坐标，x可以表征纵向坐标。具体地，目标轨迹的表达式坐标系可以和期望轨迹一致。需要注意的是，这里不对目标轨迹的坐标系做限定，在其它一些可选的实施例中，目标轨迹的坐标系还可以是其他坐标系。
在一种具体的实施方式中，基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角，可以包括：基于起点的位姿、终点的位姿和目标轨迹的表达式，构建多项式方程组；求解多项式方程组，得到目标转向角。具体地，多项式方程组可以是三次线性方程组，包括第一方程、第二方程、第三方程和第四方程；其中，第一方程可以通过将起点的横向坐标、纵向坐标代入目标轨迹的表达式构建，第二方程可以通过将起点的朝向角代入目标轨迹的一次求导的表达式构建，第三方程可以通过将终点的横向坐标、纵向坐标代入目标轨迹的表达式构建，第二方程可以通过将终点的朝向角代入目标轨迹的一次求导的表达式构建。通过构建第一方程、第二方程、第三方程和第四方程并求解，可以基于起点的位姿和终点的位姿对起点到终点的轨迹进行拟合，使求解得到的弯道场景下的转向角的预估值更精确，从而使车辆的弯道轨迹跟随效果更好。
具体地，多项式方程组可以为：
Figure BDA0003642418510000091
其中，y_initial为起点的横向坐标，y_target为终点的横向坐标，x_initial为起点的横向坐标，x_target为终点的横向坐标，heading_initial为起点的车辆的朝向角，和heading_target为终点的车辆的朝向角。
具体地，可以根据方程组求得a1_plan的解。得到a1_plan之后，可以根据a1_plan的定义，将arctg(a1_plan)确定为预估转向角。
在一种具体的实施方式中，在步骤S205之前，还可以将得到的预估转向角进行线性优化。
步骤S205：根据预估转向角，控制车辆行驶。
在一种具体的实施方式中，可以根据预估转向角，确定车辆方向盘的转角；根据车辆方向盘的转角，控制车辆的行驶。具体地，可以根据预估转向角，控制车辆在目标轨迹的起点处的行驶，或者控制车辆在步骤S202中确定的起点的时刻时的行驶。
通过本申请实施例的一种车辆轨迹跟随控制方法，可以对一段时间之后的转向角进行预估，从而规划前方目标轨迹的自动驾驶，避免了系统响应慢的问题；对起点到终点的轨迹进行拟合，使求解得到的弯道场景下的转向角的预估值更精确，从而使车辆的弯道轨迹跟随效果更好；并且，本申请实施例通过采用具有前视距离有效范围的期望轨迹模型，使得模型的准确度更高，可以避免轨迹跟随控制受到前视距离因素的影响。
下面基于图3进一步阐述本申请实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法。图3是本申请实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的第二流程示意图。具体的如图3所示，该方法包括：
步骤S301：获取车辆的期望轨迹。
步骤S302：根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿。
步骤S303：根据期望轨迹，确定终点的位姿。
步骤S304：基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角。
具体地，步骤S301-步骤S304的具体内容可以参考上文针对步骤S201-步骤S204的阐述，这里不再赘述。
步骤S305：确定偏移距离。
具体地，偏移距离可以表征当前时刻车辆的位置与期望轨迹的期望位置的偏差。
下面基于图4进一步阐述步骤S305的具体步骤。图4是本申请实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制方法的第三流程示意图。具体的如图4所示，该流程包括：
步骤S401：获取当前时刻的实际横向坐标。
具体地，可以通过摄像头感知设备获取当前时刻的实际横向坐标。
步骤S402：根据期望轨迹确定当前时刻的期望横向坐标。
具体地，可以获取当前时刻的实际纵向坐标，并将实际纵向坐标带入期望轨迹的模型中，得到当前时刻的期望横向坐标。
具体地，还可以通过摄像头感知设备获取轨迹线，根据轨迹线的位置确定当前时刻的期望横向坐标。
步骤S403：根据实际横向坐标和期望横向坐标，确定偏移距离。
具体地，可以将实际横向坐标和期望横向坐标作差，将做差得到的差值偏移距离。
下面继续基于图3进行阐述：
在一种具体的实施方式中，步骤S305还可以包括：获取起点的预估横向坐标，即步骤S202中确定的起点的横向坐标；根据期望轨迹确定期望横向坐标，即将起点的纵向坐标输入期望轨迹模型，得到期望横向坐标；将预估横向坐标和期望横向坐标做差，得到偏移距离。
步骤S306：将偏移距离输入比例积分微分控制器，得到补偿转向角。
具体地，可以将偏移距离输入PID控制器(Proportion IntegrationDifferentiation，比例积分微分控制器)，将输出结果作为补偿转向角。该PID控制器可以是参数经过预先调参的控制器。
下面介绍步骤S307-S308。具体地，步骤S307-步骤S308可以是步骤S205的示例性流程。
步骤S307：基于预估转向角和补偿转向角，确定目标转向角。
在一种具体的实施方式中，基于预估转向角和补偿转向角，确定目标转向角，包括：将预估转向角和补偿转向角矢量相加，得到目标转向角。具体地，得到目标转向角之后，还可以将目标转向角线性优化。
步骤S308：根据目标转向角，控制车辆行驶。
具体地，可以根据目标转向角，确定车辆方向盘的转角；根据车辆方向盘的转角，控制车辆的行驶。具体地，可以根据目标转向角，控制车辆在目标轨迹的起点处的行驶，或者控制车辆在步骤S202中确定的起点的时刻时的行驶。
在本申请实施例中，通过对远处的目标轨迹执行纯跟踪算法进行转向角的估计，可以直接对前轮转角进行调整来消除横向偏差和航向角偏差，而且弯道场景下的转向角估计值更精确；通过对近处采用消除当前的横向偏距的PID算法补偿，可以消除当前的横向偏差，避免单单采用纯算法导致的横向偏差消除不到位的问题。本申请的一种车辆轨迹跟随控制方法相比于传统纯跟踪算法或者传统的PID控制方法，不依赖于复杂的控制参数，全面照顾到远处和近处的参数进行轨迹跟踪控制，而且更符合人类远看车头、近看偏距的驾驶习惯，和多种驾驶场景的适配度高，可以实现更广的应用面。
本申请实施例还提供了一种车辆轨迹跟随控制装置，图5是本申请实施例提供的一种车辆轨迹跟随控制装置的结构示意图，如图5所示，车辆轨迹跟随控制装置500包括：
获取模块501，用于获取车辆的期望轨迹。
起点位姿确定模块502，用于根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿；起点表征预设时间后车辆的预估位置。
终点位姿确定模块503，用于根据期望轨迹，确定终点的位姿。终点表征车辆行驶预设纵向距离后的预估位置。
预估转向角模块504，用于基于起点的位姿和终点的位姿，确定预估转向角。
控制模块505，用于根据预估转向角，控制车辆行驶。
具体地，车辆轨迹跟随控制装置500还包括补偿转向角模块，用于：确定偏移距离；偏移距离表征当前时刻车辆的位置与期望轨迹的期望位置的偏差；将偏移距离输入比例积分微分控制器，得到补偿转向角；控制模块505还用于：基于预估转向角和补偿转向角，确定目标转向角；根据目标转向角，控制车辆行驶。
具体地，起点位姿确定模块502还用于：确定车辆行驶至起点的时间长度；将当前时刻的运动状态信息和时间长度输入车辆运动模型，得到起点的位姿。
具体地，终点位姿确定模块503还用于：确定终点的纵向坐标；根据期望轨迹和终点的纵向坐标，确定终点的位姿。
具体地，起点到终点的目标轨迹的表达式为：
y＝a0_plan+a1_plan*x+a2_plan*x2+a3_plan*x3，
其中，a0_plan为目标轨迹的偏移距离，a1_plan为tan(目标轨迹的目标转向角)，a2_plan为目标轨迹的轨迹曲率和1/2的乘积，a3_plan为目标轨迹的轨迹曲率的变化率和1/6的乘积，
预估转向角模块504还用于：基于起点的位姿、终点的位姿和目标轨迹的表达式，构建多项式方程组；求解多项式方程组中的a1_plan，得到目标转向角；
多项式方程组为：
Figure BDA0003642418510000131
其中，y_initial为起点的横向坐标，y_target为终点的横向坐标，x_initial为起点的横向坐标，x_target为终点的横向坐标，heading_initial为起点的车辆的朝向角，和heading_target为终点的车辆的朝向角。
具体地，补偿转向角模块还用于：获取当前时刻的实际横向坐标；根据期望轨迹确定当前时刻的期望横向坐标；根据实际横向坐标和期望横向坐标，确定偏移距离。
具体地，控制模块505还用于：将预估转向角和补偿转向角矢量相加，得到目标转向角。
本申请实施例中的装置与方法实施例基于同样的申请构思。
本申请实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图6是本申请实施例提供的车辆轨迹跟随控制方法的服务器的硬件结构框图。如图6所示，该服务器600可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(Central Processing Units，CPU)610(中央处理器610可以包括但不限于微处理器MCU、域控制器或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器630，一个或一个以上存储应用程序623或数据622的存储介质620(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器630和存储介质620可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质620的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器610可以设置为与存储介质620通信，在服务器600上执行存储介质620中的一系列指令操作。服务器600还可以包括一个或一个以上电源660，一个或一个以上有线或无线网络接口650，一个或一个以上输入输出接口640，和/或，一个或一个以上操作系统621，例如实时操作系统、Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。
输入输出接口640可以用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括服务器600的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，输入输出接口640包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，输入输出接口640可以为射频(RadioFrequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
本领域普通技术人员可以理解，图6所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器600还可包括比图6中所示更多或者更少的组件，或者具有与图6所示不同的配置。
本申请实施例还提供一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述车辆轨迹跟随控制方法。
本申请实施例还提供一种存储介质，存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中车辆轨迹跟随控制方法相关的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集由该处理器加载并执行以实现上述车辆轨迹跟随控制方法。
具体地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-only Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是：上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置/系统的实施例而言，由于其基于相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆的期望轨迹；
根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿；所述起点表征预设时间后所述车辆的预估位置；
根据所述期望轨迹，确定终点的位姿；所述终点表征所述车辆行驶预设纵向距离后的预估位置；
基于所述起点的位姿和所述终点的位姿，确定预估转向角；
根据所述预估转向角，控制所述车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，在基于所述起点的位姿和所述终点的位姿，确定预估转向角之后，所述方法还包括：
确定偏移距离；所述偏移距离表征当前时刻所述车辆的位置与所述期望轨迹的期望位置的偏差；
将所述偏移距离输入比例积分微分控制器，得到补偿转向角；
所述根据所述预估转向角，控制所述车辆行驶，包括：
基于所述预估转向角和所述补偿转向角，确定目标转向角；
根据所述目标转向角，控制所述车辆行驶。
3.根据权利要求1所述的一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿，包括：
确定所述车辆行驶至所述起点的时间长度；
将所述当前时刻的运动状态信息和所述时间长度输入车辆运动模型，得到所述起点的位姿。
4.根据权利要求1所述的一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，根据所述期望轨迹，确定终点的位姿，包括：
确定所述终点的纵向坐标；
根据所述期望轨迹和所述终点的纵向坐标，确定所述终点的位姿。
5.根据权利要求1所述的一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，所述起点的位姿包括起点坐标和起点角度，所述终点的位姿包括终点坐标和终点角度，
基于所述起点的位姿和所述终点的位姿，确定预估转向角，包括：
基于所述期望轨迹，构建所述起点到所述终点的轨迹的表达式；
将所述起点坐标代入所述表达式，得到多项式方程组的第一方程；
将所述起点角度代入所述表达式，得到多项式方程组的第二方程；
将所述终点坐标代入所述表达式，得到多项式方程组的第三方程；
将所述终点角度代入所述表达式，得到多项式方程组的第四方程；
求解所述多项式方程组，得到所述目标转向角。
6.根据权利要求2所述的一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，所述确定偏移距离，包括：
获取当前时刻的实际横向坐标；
根据所述期望轨迹确定当前时刻的期望横向坐标；
根据所述实际横向坐标和所述期望横向坐标，确定所述偏移距离。
7.根据权利要求2所述的一种车辆轨迹跟随控制方法，其特征在于，所述基于所述预估转向角和所述补偿转向角，确定目标转向角，包括：
将所述预估转向角和所述补偿转向角矢量相加，得到所述目标转向角。
8.一种车辆轨迹跟随控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车辆的期望轨迹；
起点位姿确定模块，用于根据当前时刻的运动状态信息，确定起点的位姿；所述起点表征预设时间后所述车辆的预估位置；
终点位姿确定模块，用于根据所述期望轨迹，确定终点的位姿；所述终点表征所述车辆行驶预设纵向距离后的预估位置；
预估转向角模块，用于基于所述起点的位姿和所述终点的位姿，确定预估转向角；
控制模块，用于根据所述预估转向角，控制所述车辆行驶。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现权利要求1-7任意一项所述的车辆轨迹跟随控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现权利要求1-7任意一项所述的车辆轨迹跟随控制方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115542925A (zh) * 2022-11-28 2022-12-30 安徽中科星驰自动驾驶技术有限责任公司 一种无人车横向控制用的偏差精准估计方法
CN115629610A (zh) * 2022-10-28 2023-01-20 智道网联科技(北京)有限公司 循迹控制方法、装置、车辆、电子设备及可读存储介质

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