CN114940163B - 一种后轮转向车辆的横向运动控制方法、后轮转向车辆及电子系统 - Google Patents
一种后轮转向车辆的横向运动控制方法、后轮转向车辆及电子系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供一种后轮转向车辆的横向运动控制方法、后轮转向车辆、电子系统和可读存储介质。该方法包括:获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点;根据所述预瞄点的轨迹参数和后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量;从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量;根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,对车辆的横向运动进行控制。本发明实施例能够针对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制,实现了更好的车辆操纵性能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及自动驾驶领域,具体而言,涉及一种后轮转向车辆的横向运动控制方法、后轮转向车辆、电子系统和可读存储介质。
背景技术
随着汽车数量的不断增长以及车辆技术的发展,自动驾驶技术逐渐成为车辆研究领域的热点。在车辆的自动驾驶过程中,如何实现对自动驾驶车辆的横向控制是车辆的自动控制中的重要部分。对于常见的民用车来说,轻微的不足转向特性可以保证车辆行驶的稳定性,但是车辆高速转弯时往往会产生过度转向,通过后轮转向系统,可以弥补这种过度转向带来的行车危险后轮转向可以使车辆在低速时更加灵活,减少转弯半径;高速过弯时也更加稳定。
而对于带后轮转向的车型,后轮转向功能的配置,使得车辆的动力学特性发生了改变,如果还沿用原来的车辆运动控制方法进行控制,轻则会导致误差变大,重则导致蛇形失控,所以需要对后轮转向特性更新相对应的算法。具体地,以自动泊车场景为例,低速情况下,忽略车辆轮胎的侧偏刚度,动力学模型可以简化为如下图1所示的几何转向模型,车辆绕某一圆心做圆周运动,该圆心位于车辆后轴的延长线上,车辆自动驾驶规划、控制算法也均基于该模型。当车辆带有后轮转向功能后,该模型则不能准确描述实际情况,导致控制效果变差。因此,需要解决带后轮转向车型的辅助驾驶/自动驾驶控制问题,并且在研发新的动力学模型来实现该车辆的控制、在满足车辆行驶稳定性要求的同时实现更精确、更有效的车辆横向运动控制以及进一步改进车辆转向性能方面,仍存在很大改进空间。
因此,有必要提供一种改进了的后轮转向车辆的横向运动控制方法,以解决上述技术问题。
发明内容
本发明实施例旨在解决以下技术问题:针对后轮转向车辆的辅助驾驶/自动驾驶,如何进一步提高车辆横向运动控制、进一步改进车辆转向性能等。
本发明实施例的第一方面提供了一种后轮转向车辆的横向运动控制方法,包括:获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点;根据所述预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量;从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量;根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,对车辆的转向进行控制。
根据本发明实施例的可选实施方式,包括:确定所述后轮转向车辆的速度小于指定速度的情况下,获取所述后轮转向车辆的目标轨迹。
根据本发明实施例的可选实施方式,所述预瞄点的轨迹参数包括所述目标轨迹在所述预瞄点处的曲率κp;所述前后轮联动关系包括所述后轮转向车辆的后轮转向角与前轮转向角的联动策略f0。
根据本发明实施例的可选实施方式,根据以下公式计算前轮转向角的前馈量:
δf_forward=K-1(κp),
根据本发明实施例的可选实施方式,所述联动策略f0的参数为车速,根据所述后轮转向车辆的当前点的速度v计算f0(v)作为f0。
根据本发明实施例的可选实施方式,采用多项式近似计算δf_forward的近似解作为前轮转向角的前馈量。
根据本发明实施例的可选实施方式,所述预瞄点是所述后轮转向车辆在当前时刻之后预定一段时间后预计处于目标轨迹的位置点。
根据本发明实施例的可选实施方式,包括:计算所述理想点与当前点的横向位置误差和偏航角误差。
根据本发明实施例的可选实施方式,基于所计算的横向位置误差和偏航角误差确定前轮转向角的反馈量包括:
使用如下表达式计算前轮转向角的反馈量:
根据本发明实施例的可选实施方式,采用LQR算法计算δf_back的近似解作为前轮转向角的反馈量。
此外,本发明实施例的第二方面提供了一种后轮转向车辆,包括:域控制器,用于确定所述车辆进入转向场景;获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点;根据所述预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量;从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量;根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,并发送所述控制指令至转向控制系统;转向控制系统,用于接收从所述域控制器发送的控制指令,控制所述车辆的横向运动。
根据本发明实施例的可选实施方式,所述域控制器还用于:在所述后轮转向车辆处于小于指定速度的低速行驶的情况下,获取所述后轮转向车辆的目标轨迹。
根据本发明实施例的可选实施方式,所述预瞄点的轨迹参数包括所述目标轨迹在所述预瞄点处的曲率κp;所述前后轮联动关系包括所述后轮转向车辆的后轮转向角与前轮转向角的联动策略f0。
根据本发明实施例的可选实施方式,根据以下公式计算前轮转向角的前馈量:
δf_forward=K-1(κp),
根据本发明实施例的可选实施方式,所述联动策略f0的参数为车速,根据所述后轮转向车辆的当前点的速度v计算f0(v)作为f0。
根据本发明实施例的可选实施方式,采用多项式近似计算δf_forward的近似解作为前轮转向角的前馈量。
根据本发明实施例的可选实施方式,所述预瞄点是所述后轮转向车辆在当前时刻之后预定一段时间后预计处于目标轨迹的位置点。
根据本发明实施例的可选实施方式,包括:计算所述理想点与当前点的横向位置误差和偏航角误差。
根据本发明实施例的可选实施方式,使用如下表达式计算前轮转向角的反馈量:
根据本发明实施例的可选实施方式,采用LQR算法计算δf_back的近似解作为前轮转向角的反馈量。
此外,本发明实施例的第三方面提供了一种电子系统,包括处理器和存储器,所述存储器用于存储计算机可执行程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,所述处理器执行如本发明实施例的第一方面所述的横向运动控制方法。
此外,本发明实施例的第四方面提供了一种可读存储介质,其用于存储程序,当所述程序被计算机执行时,实现本发明实施例的第一方面所述的横向运动控制方法。
与现有技术相比,本发明实施例通过简化车辆横向动力学模型,并通过使用增加后轮转向参数后表征的前轮转向角的前馈量和反馈量,生成车辆横向运动的控制指令,能够针对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制,并在能够对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制的同时,有效避免因控制失误造成的转向误差过大甚至是蛇形失控问题,实现了更好的车辆操稳性能。
附图说明
为了使本发明实施例所解决的技术问题、采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚,下面将参照附图详细描述本发明实施例的具体实施例。但需声明的是,下面描述的附图仅仅是本发明实施例本发明实施例示例性实施例的附图,对于本领域的技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1是现有车辆的横向运动控制方法中动力学模型原理的示意图。
图2本发明实施例的实施例1的后轮转向车辆的横向运动控制方法的一示例的流程图。
图3是本发明实施例的实施例1的后轮转向车辆的横向运动控制方法的目标轨迹中预瞄点的一示例的示意图。
图4是本发明实施例的实施例1的后轮转向车辆的横向运动控制方法的控制模型原理的示意图。
图5是本发明实施例的实施例2的后轮转向车辆的简化结构示意图。
图6是根据本发明实施例的实施例3的电子系统的示例性实施例的架构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述本发明实施例的示例性实施例。然而,示例性实施例能够以多种形式实施,且不应被理解为本发明实施例仅限于在此阐述的实施例。相反,提供这些示例性实施例能够使得本发明实施例更加全面和完整,更加便于将发明构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分,因而将省略对它们的重复描述。
在符合本发明实施例的技术构思的前提下,在某个特定的实施例中描述的特征、结构、特性或其他细节不排除可以以合适的方式结合在一个或更多其他的实施例中。
在对于具体实施例的描述中,本发明实施例描述的特征、结构、特性或其他细节是为了使本领域的技术人员对实施例进行充分理解。但是,并不排除本领域技术人员可以实践本发明实施例的技术方案而没有特定特征、结构、特性或其他细节的一个或更多。
附图中所示的流程图仅是示例性说明,不是必须包括所有的内容和操作 /步骤,也不是必须按所描述的顺序执行。例如,有的操作/步骤还可以分解,而有的操作/步骤可以合并或部分合并,因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体,不一定必须与物理上独立的实体相对应。即,可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
应理解,虽然本文中可能使用第一、第二、第三等表示编号的定语来描述各种器件、元件、组件或部分,但这不应受这些定语限制。这些定语乃是用以区分一者与另一者。例如,第一器件亦可称为第二器件而不偏离本发明实施例实质的技术方案。
术语“和/或”或者“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
鉴于上述问题,本发明实施例提出一种后轮转向车辆的横向运动控制方法,能够针对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制,并在能够对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制的同时,实现了更好的车辆操纵性能。下面将结合具体实施例对本发明实施例的横向运动控制方法的控制过程进行具体说明。
实施例1
下面,将参照图2至图4描述本发明实施例的后轮转向车辆的横向运动控制方法的实施例。
图2为本发明实施例的后轮转向车辆的横向运动控制方法的流程图。如图2所示,该横向运动控制方法包括如下步骤。
步骤S101,获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点。
步骤S102,根据所述预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量。
步骤S103,从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量。
步骤S104,根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,对所述后轮转向车辆的横向运动进行控制。
首先,在步骤S101中,获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点。
在一实施方式中,在后轮转向车辆的自动泊车场景且以小于50km/h(或者<50km/h)的速度低速行驶的情况下,例如通过控制模块获取该后轮转向车辆的目标轨迹。
具体地,获取该后轮转向车辆的车辆位置参数,其中,所述车辆位置参数包括位置、横向位置、坐标、偏航角等。
需要说明的是,对于位置状态的表示,还可以使用位姿(即包括位置和姿态),是指物体在空间坐标系(OXYZ)中可以用位置和姿态来表示其位置状态,例如,位置可以包括在三个方向上的坐标x、y、z,姿态包括绕三个方向上的转角pitch、roll、yaw。
需要说明的是,在本发明实施例中,所述车辆位置或者横向位置,是指车辆在行驶轨迹上的某一个点(使用该点表示车辆)相对于指定点(例如相对于车辆作圆周运动的圆心)的相对位置的横纵坐标信息(例如(x,y)),横向位置是指所述横纵坐标信息中的横坐标。但是不限于此,上述仅作为可选示例进行说明,不能理解成对本发明实施例的限制。
在一具体实施实施方式中,例如获取后轮转向车辆的目标轨迹、位置、姿态以及车速。
进一步地,从所获取的目标轨迹上确定预瞄点。
具体地,目标轨迹的轨迹参数是用于描述轨迹或轨迹上的点的几何参数,例如包括曲率、曲率半径、倾角、坡度、轨迹长度等。
可选地,所述预瞄点是所述后轮转向车辆在当前时刻之后预定一段时间后预计处于目标轨迹的位置点。
具体地,自当前时刻t1向前推算一定时间Δt(例如,0.1秒~1秒的范围内)后,得到预瞄时间(即当前时刻t1+一定时间Δt),并从目标轨迹上确定与该预瞄时间相对应的预瞄点。
下面结合图3示意性地说明该确定预瞄点的过程。需要说明的是,出于更好地描述本发明实施例方案的目的,图3所绘制的车辆、线条等的部分的长度、曲率、比例等相互之间的关系可能作了夸张化地示意,但图3上的任何车辆线条等的长度、曲率、比例等的关系不代表对本发明实施例的任何限定。如图3 所示,后轮转向车辆V将要行驶一段轨迹。例如可以是在自动泊车场景下的倒车入库的一段轨迹。此时,车辆V的决策模块或域控制器等会根据周围的环境信息等,生成一段目标轨迹,也即希望车辆完成达到目标位置的理想轨迹,也称为目标轨迹。图3中目标轨迹为MN。然而,车辆V经由域控制器等的控制开始实际行驶后,经常会因为各种因素造成实际上车辆V行驶的轨迹与目标轨迹会存在一定的出入。图3中实际轨迹为MN’。需要说明的是,图3中MN作为目标轨迹,其可以是一段完整的轨迹;但MN’作为实际轨迹,其在本发明实施例的方案中并不必然是一段完整的轨迹,图3中MN’仅用作MN的参考以及更好地说明,不代表MN’与MN有任何其他的限定关系。其中,A是当前时刻理想位置,即车辆在当前时刻t在目标轨迹上所处的点;A’是当前时刻实际位置,即车辆在当前时刻t在实际轨迹上所处的点;B是预瞄点,即在当前时刻t之后Δt时间车辆处于目标轨迹的位置点。
具体地,从目标轨迹MN上确定预瞄点B,并获取该预瞄点B的轨迹参数。所述轨迹参数包括曲率,但是不限于此,在其他应用场景下,所述轨迹参数还包括倾角、坡度等。
需要说明的是,对于预瞄点的确定,还可以通过现有的预瞄模型进行计算确定,或者根据车辆参数、不同应用场景下的历史轨迹、运动状态等多个参数拟合时间与预瞄点的关系曲线,以用于确定预瞄点。上述仅作为可选进行进行说明,不能理解成对本发明实施例的限制。
为了针对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制方法,并在能够对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制的同时,有效避免因控制失误造成的蛇形失控问题,实现更好的车辆操稳性能,本发明实施例基于轮转向车辆的前轮和后轮的联动策略,重新构建了控制模型,以用于对后轮转向车辆的转向进行自动控制。
下面将结合具体步骤说明本发明实施例的控制模型和控制过程。
接下来,在步骤S102中,根据所述预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量。
具体地,根据所述预瞄点的相关参数,并根据以下公式计算前轮转向角的前馈量,其中,所述相关参数包括轨迹参数(预瞄点处的曲率)、车速、后轮转向角和前轮转向角:
δf_forward=K-1(κp), (1)
其中,δf_forward为前轮转向角的前馈量,K-1是车辆转弯的曲率关于车辆前轮转向角δf的函数K(δf)的逆函数。
对于控制模型的原理,根据自动泊车场景或自动变道场景,后轮转向车辆的车速小于指定速度的速度(<50km/h),且不考虑轮胎的侧偏刚度,构建带后轮转向的车辆横向动力学模型(即控制模型),得到车辆转弯与前轮转角之间的关系函数。具体地,后轮转向车辆的横向动力学特性可以进行简化。如下图4所示,该车辆做圆周运动的圆心不再位于后轴的延长线上,并使用以下表达式(2) 表示。
l=lf+lr=R tanδf+R tanδr, (2)
其中:l是车辆轴距,为整车设计参数,为已知量;δf为前轮转向角,δr为后轮转向角;R为转弯半径。
由于后轮转向车辆一般是前后轮联动,即后轮按照一定规律跟随前轮一起转动,形成如下前后轮联动方程。
δr=f0(v)*δf, (3)
其中,v为车速;f0(v)为联动策略,例如是车辆底盘设计和底盘等参数调教得到。
具体地,所述联动策略f0的参数为车速,根据所述后轮转向车辆的当前点的速度v计算f0(v)作为f0。
通过上述表达式(2)和(3),进行变换运算,可得到车辆转弯的曲率关于车辆转向角δf的函数,且与所述前后轮联动方程f0(即f0(v))相关,即如下表达式(4)。
其中,l为所述后轮转向车辆的轴距。
对于从K(δf)~K-1的逆运算,可以对表达式(4)求逆得到解析解。再例如,对是对表达式(4)进行秦勒展开,用多项式近似,然后求解多项式。
在一可选实施方式中,采用多项式近似计算δf_forward的近似解作为前轮转向角的前馈量。
因此,根据所述预瞄点的轨迹参数和前后轮联动关系,能够更精确地确定前轮转向角的前馈量。
接下来,在步骤S103中,从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量。
下面仍旧结合图3来对确定理想点的过程进行说明。前文已经描述根据一定时间Δt来确定一个预瞄点,从而可以计算得到前轮转向角的前馈量。进一步地,根据当前时刻t1车辆V所处的实际位置A’,从目标轨迹MN上确定一个目标轨迹点,设置为车辆理想点(如图3中的C点)。确定理想点的方式可以有多种,本发明实施例对此并不做限制。例如在一种实施方式中,可以基于车辆当前时刻t1的实际位置A’,查询A’在目标轨迹MN上的投影点作为理想点;投影方式可以参照图3中连接A’C的虚线,例如可以是使得A’C与目标轨迹C点处的切线垂直。
确定了当前时刻的理想点后,即可以计算所述理想点与当前点的偏差。二者之间的偏差可以包括横向位置误差和偏航角误差。当车辆以低速行驶时,横向位置误差反映了车辆在横向上偏离理想控制的位置误差,偏航角误差反映了车辆在绕Z轴方向上偏离理想控制的姿态误差。
具体地,从该理想点获取车辆的横向位置和偏航角,分别减去车辆的当前点的横向位置和偏航角,得到车辆的横向位置误差ey和偏航角误差eyaw。
可选地,采用PID算法(即比例积分微分算法,Proportion IntegralDifferential)计算δf_back的近似解作为前轮转向角的反馈量。
具体地,使用如下表达式计算前轮转向角的反馈量,具体基于该横向位置误差ey和偏航角误差eyaw确定前轮转向角的反馈量:
可选地,采用LQR算法,计算δf_back的近似解作为前轮转向角的反馈量。
因此,根据横向位置误差和偏航角误差确定前轮转向角的反馈量,能够更精确地量化前轮转向角的反馈量。
接下来,在步骤S104中,根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,对车辆的转向进行控制。
具体地,根据步骤S102所计算的前轮转向角的前馈量和步骤S103所计算的前轮转向角的反馈量,对所述前馈量和所述反馈量求和,以生成控制指令,所述控制指令包括控制车辆转向执行系统的控制指令,以实现对车辆的横向运动控制。转向执行系统可以包括车辆的方向盘、转向助力机构或线控转向机构等。
例如,以控制指令用于控制方向盘的转动为例,可以有以下的控制步骤:
具体地,计算方向盘的控制指令(或者方向盘指令),并输出给方向盘执行,实现车辆的横向运动控制。
steercmd=i*(δf_forward+δf_back) (6)
其中,steercmd是由δf_forward和δf_back表征的方向盘指令,其中,δf_forward为前轮转向角的前馈量,δf_back是前轮转向角的反馈量;i为方向盘到前轮转向角的传动比,通常近似为常数,可从车辆设计中获取,为自动驾驶的输入参数之一。
当然,具体控制所述车辆进行横向运动控制,也可以不生成方向盘控制指令,而生成线控转向控制指令,直接发送至线控转向机构进行执行。本发明对此并不作限制。
因此,基于优化的车辆横向动力学模型,通过使用增加后轮转向参数后表征的前轮转向角的前馈量和反馈量,生成车辆横向运动的控制指令,能够更精确地进行横向运动控制,有效避免控制误差过大问题,实现了更好的车辆操纵性能,能为车辆提供更优化的行驶路径。
本发明实施例提供的另一种实施方式中,所述后轮转向车辆在确定所述后轮转向车辆的速度小于指定速度的情况下,执行前述的步骤S101-S104。指定速度可以是10、15、20、30、40或50km/h。即所述后轮转向车辆的速度超过指定速度的情况下,可以不进行本发明实施例提供的横向运动控制方法。在一种实施方式中,指定速度可以是自动泊车场景下所述后轮转向车辆的行驶速度的上限。在自动泊车场景下,后轮转向车辆可以通过执行本发明实施例提供的横向运动的控制方法,从而获得更好地控制效果,提供平稳的乘坐舒适感受。当然,本发明实施例的横向运动控制方法还可以应用于其他的低速场景下,例如车辆减速后通过变道驶离主干道等。
本领域技术人员可以理解,实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由计算机数据处理设备执行的程序(计算机程序)。在该计算机程序被执行时,可以实现本发明实施例提供的上述方法。而且,所述的计算机程序可以存储于计算机可读存储介质中,该存储介质可以是磁盘、光盘、ROM、RAM等可读存储介质,也可以是多个存储介质组成的存储阵列,例如磁盘或磁带存储阵列。所述的存储介质不限于集中式存储,其也可以是分布式存储,例如基于云计算的云存储。
与现有技术相比,本发明实施例通过优化车辆横向动力学模型,并通过使用增加后轮转向参数后表征的前轮转向角的前馈量和反馈量,生成车辆横向运动的控制指令,能够针对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制,并在能够对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制的同时,有效避免因控制失误造成的蛇形失控问题,实现了最佳的车辆操稳性能,能为车辆提供更优化的行驶路径。
实施例2
本发明实施例还提供了一种后轮转向车辆100,所述后轮转向车辆包括域控制器110、转向控制系统120,以及前轮131和后轮132。可以理解的是,前轮131和后轮132之间均存在联动关系,从而实现整车的前轮转向以及后轮转向。本发明实施例中,域控制器110可以是车辆上所具有的任何用于处理数据的计算设备或系统,例如可以是通常车辆上所包括的电子控制单元(ECU),也可以是自动驾驶车辆上所包括的中央域控制器等等。域控制器110可以是安装于车辆某一位置的中央集成式的计算设备,也可以是安装于车辆多个位置的分布式的计算系统。本发明实施例对此并不作限制。
后轮转向车辆的域控制器110可以用于实现以下步骤:
获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点;
根据所述预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量;
从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量;
根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,并发送所述控制指令至转向控制系统。
本实施例中域控制器110实现的步骤的具体说明可以参照前实施例中本发明实施例所提供的后轮转向的横向运动控制方法,此处不再赘述。
转向控制系统120从域控制器110处接收到控制指令后,可以控制车辆的横向运动,例如完成车辆的转向行驶。转向控制系统120可以包括用于车辆实现转向功能的全部结构部件和/或电气部件。例如,转向控制系统120可以包括车辆的方向盘、转向助力机构或线控转向机构等,本实施例对此并不做限制。
在一些实施方式中,域控制器110还用于在所述后轮转向车辆100的速度小于指定速度的情况下,执行前述步骤。因此,域控制器110可以有选择地来决定是否实现本发明实施例提供的横向控制方法,从而生成控制指令并发送至转向控制系统120;即域控制器110可以执行一步判断操作,来确定后轮转向车辆 100的速度小于指定速度。域控制器110可以从通过获取轮速传感器等的感知数据来获取车辆的速度,从而判断是否小于指定速度;域控制器110还可以通过决策场景来确定是否小于指定速度。例如,域控制器110可以基于感知数据、地图数据或导航数据等各类型数据决策生成后轮转向车辆需要执行的驾驶场景;当驾驶场景属于特定的场景时,即可以认为后轮转向车辆100的速度小于指定速度。例如,当域控制器110决策车辆进入自动泊车场景时,即可以认为小于指定速度,从而执行前述的横向运动控制方法,生成控制指令并发送至转向执行系统。
与现有技术相比,本发明实施例的后轮转向车辆通过优化的车辆横向动力学模型,并通过使用增加后轮转向参数后表征的前轮转向角的前馈量和反馈量,生成车辆横向运动的控制指令,能够针对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制,并在能够对后轮转向车辆进行更精确的横向运动控制的同时,有效避免因控制失误造成的转向误差过大甚至是蛇形失控问题,实现了更好的车辆操稳性能。
实施例3
下面描述本发明实施例的电子系统实施例。对于本发明实施例电子系统实施例中描述的细节,应视为对于上述方法或车辆实施例的补充;对于在本发明实施例电子系统实施例中未披露的细节,可以参照上述方法或装置实施例来实现。
图6是根据本发明实施例的电子系统200的示例性实施例的架构示意图。电子系统200包括存储器210和处理器220,所述存储器210用于存储计算机可执行程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,所述处理器220执行前述本发明实施例提供的横向运动控制方法。
电子系统200例如可以是车辆的电子控制单元(ECU),也可以是从ECU 中独立出来的具有特定功能硬件设备,如专用于自动横向方向控制的转向ECU 等。在辅助驾驶/自动驾驶车辆中,电子系统200也可以是集成度更高、计算能力更强的自动驾驶域控制器。
本发明实施例还相应地提供一种计算机可读存储介质,所述可读存储介质用于存储程序,当所述程序被计算机执行时,实现本发明实施例的实施例1的横向运动控制方法。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器 (EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。所述可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、 C++等,还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以通过任意种类的网络,包括局域网(LAN)或广域网(WAN),连接到用户计算设备,或者,可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述,本发明实施例可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解,可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)等通用数据处理设备来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明实施例还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如,计算机程序)。这样的实现本发明实施例的程序可以存储在可读存储介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
以上所述的具体实施例,对本发明实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,本发明实施例不与任何特定计算机、虚拟装置或者电子系统固有相关,各种通用装置也可以实现本发明实施例。以上所述仅为本发明实施例的具体实施例而已,并不用于限制本发明实施例,凡在本发明实施例的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种后轮转向车辆的横向运动控制方法,其特征在于,包括:
获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点;
根据所述预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量,所述预瞄点的轨迹参数包括所述目标轨迹在所述预瞄点处的曲率κp;
从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量;
根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,对所述后轮转向车辆的横向运动进行控制;
其中,根据以下公式计算前轮转向角的前馈量:
δf_forward=K-1(κp),
δf_forward为前轮转向角的前馈量,K-1是车辆转弯的曲率关于车辆前轮转向角δf的函数K(δf)的逆函数;其中,
l为所述后轮转向车辆的轴距。
2.根据权利要求1所述的横向运动控制方法,其特征在于,还包括:
在所述后轮转向车辆的速度小于指定速度的情况下,获取所述后轮转向车辆的目标轨迹。
3.根据权利要求2所述的横向运动控制方法,其特征在于,所述前后轮联动关系包括所述后轮转向车辆的后轮转向角与前轮转向角的联动策略f0。
4.根据权利要求3所述的横向运动控制方法,其特征在于,所述联动策略f0的参数为车速,根据所述后轮转向车辆的当前点的速度v计算f0(v)作为f0。
5.根据权利要求4所述的横向运动控制方法,其特征在于,采用多项式近似计算δf_forward的近似解作为前轮转向角的前馈量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的横向运动控制方法,其特征在于,所述预瞄点是所述后轮转向车辆在当前时刻之后预定一段时间后预计处于目标轨迹的位置点。
7.根据权利要求1所述的横向运动控制方法,其特征在于,包括:
计算所述理想点与当前点的横向位置误差和偏航角误差。
9.根据权利要求1所述的横向运动控制方法,其特征在于,采用LQR算法计算δf_back的近似解作为前轮转向角的反馈量。
10.一种后轮转向车辆,其特征在于,包括:
域控制器,用于
获取后轮转向车辆的目标轨迹,从所述目标轨迹上确定预瞄点;
根据预瞄点的轨迹参数和所述后轮转向车辆的前后轮联动关系,确定前轮转向角的前馈量,所述预瞄点的轨迹参数包括所述目标轨迹在所述预瞄点处的曲率κp;
从所述目标轨迹上确定理想点,基于所述理想点与当前点的偏差确定前轮转向角的反馈量;
根据所述前轮转向角的前馈量和反馈量生成控制指令,并发送所述控制指令至转向控制系统;
其中,根据以下公式计算前轮转向角的前馈量:
δf_forward=K-1(κp),
δf_forward为前轮转向角的前馈量,K-1是车辆转弯的曲率关于车辆转向角δf的函数K(δf)的逆函数;其中,
l为所述后轮转向车辆的轴距;
转向控制系统,用于接收从所述域控制器发送的控制指令,控制所述车辆的横向运动。
11.根据权利要求10所述的后轮转向车辆,其特征在于,所述域控制器还用于:
在所述后轮转向车辆的速度小于指定速度的情况下,获取所述后轮转向车辆的目标轨迹。
12.根据权利要求11所述的后轮转向车辆,其特征在于,所述前后轮联动关系包括所述后轮转向车辆的后轮转向角与前轮转向角的联动策略f0。
13.根据权利要求12所述的后轮转向车辆,其特征在于,所述联动策略f0的参数为车速,根据所述后轮转向车辆的当前点的速度v计算f0(v)作为f0。
14.根据权利要求13所述的后轮转向车辆,其特征在于,采用多项式近似计算δf_forward的近似解作为前轮转向角的前馈量。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的后轮转向车辆,其特征在于,所述预瞄点是所述后轮转向车辆在当前时刻之后预定一段时间后预计处于目标轨迹的位置点。
16.根据权利要求10所述的后轮转向车辆,其特征在于,包括:
计算所述理想点与当前点的横向位置误差和偏航角误差。
18.根据权利要求10所述的后轮转向车辆,其特征在于,采用LQR算法计算δf_back的近似解作为前轮转向角的反馈量。
19.一种电子系统,包括处理器和存储器,所述存储器用于存储计算机可执行程序,其特征在于:
当所述计算机可执行程序被所述处理器执行时,所述处理器执行如权利要求1-9中任一项所述的横向运动控制方法。
20.一种可读存储介质,其特征在于,其用于存储程序,当所述程序被计算机执行时,实现权利要求1-9中任一项所述的横向运动控制方法。
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