CN115285219A - 车辆控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种车辆控制方法，用于在车辆的自动泊车期间对车辆的方向盘转角进行实时控制，该方法包括：获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
Description
技术领域
本公开涉及车辆领域，特别是涉及一种车辆控制方法、车辆控制装置、计算机设备、包括上述的车辆控制装置或计算机设备的车辆、存储介质以及计算机程序产品。
背景技术
近年来，随着自动驾驶技术的迅猛发展，泊车功能正成为自动驾驶产品的重要组成部分。运动控制是泊车功能软件系统的关键模块之一，其负责操纵车辆按照规划轨迹行驶。运动控制的准确性对自动驾驶功能、性能和安全性有很大影响。因此，进一步提高运动控制的准确性是改善自动驾驶产品的重要工作之一。
在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。
发明内容
本公开实施例提供了一种车辆控制方法、车辆控制装置、计算机设备、包括上述的车辆控制装置或计算机设备的车辆、存储介质以及计算机程序产品。
根据本公开的一方面，提供了一种车辆控制方法，用于在车辆的自动泊车期间对车辆的方向盘转角进行实时控制，该方法包括：获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
根据本公开的另一方面，提供了一种车辆控制装置，用于在车辆的自动泊车期间对车辆的方向盘转角进行实时控制，该装置包括：第一模块，用于获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；第二模块，用于基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；第三模块，用于基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；第四模块，用于基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及第五模块，用于基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
根据本公开的又一方面，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器；以及至少一个存储器，其上存储有计算机程序，该计算机程序在被至少一个处理器执行时致使至少一个处理器实现上述的方法。
根据本公开的又另一方面，提供了一种车辆，该车辆包括上述的车辆控制装置或计算机设备。
根据本公开的再一方面，提供了一种存储计算机程序的非暂态计算机可读存储介质，该计算机程序包括指令，该指令在由处理器执行时致使处理器执行上述的方法。
根据本公开的再另一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，该指令在由处理器执行时致使处理器执行上述的方法。
根据本公开的实施例，可以在线校准车辆动力学模型，减少大量繁琐细致的标定工作，并且提高车辆运动控制的适应性和鲁棒性。
根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开。附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。在附图中：
图1是图示出根据示例性实施例的可以在其中实施本文描述的各种方法的示例系统的示意图；
图2是图示出根据示例性实施例的车辆控制方法的流程图；
图3是图示出根据示例性实施例的确定车辆的理论转弯曲率的方法的流程图；
图4A和4B分别是图示出传统的车辆横向动力学模型及其逆模型以及根据示例性实施例的车辆自校正横向动力学模型及其逆模型的示意性框图；
图5是图示出根据示例性实施例的车辆控制装置的框图；并且
图6是图示出能够应用于示例性实施例的示例性计算机设备的框图。
具体实施方式
在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。如本文使用的，术语“多个”意指两个或更多，并且术语“基于”应解释为“至少部分地基于”。此外，术语“和/或”以及“……中的至少一个”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
运动控制是泊车功能软件系统的关键模块之一，其负责操纵车辆按照规划轨迹行驶。运动控制的准确性对自动驾驶功能、性能和安全性有很大影响。现有的控制方案一般都是由前馈加反馈组成。具体而言，首先，使用车辆的动力学逆模型，根据轨迹的曲率，以开环方式计算出一个方向盘转角的前馈量；随后，根据车辆与轨迹的位置角度误差，采用PID(Proportional Integral Derivative，比例积分微分)控制或其他算法，计算出一个方向盘转角的反馈量；最后对二者求和以得到方向盘的控制量。前馈的作用是使车辆过弯，反馈的作用则是修正误差、提高抗干扰性。
泊车场景下，规划轨迹的转弯半径往往很大，需要控制车辆沿最大转弯半径转弯，此时方向盘的控制量主要是前馈量。如果车辆动力学模型不准确，将导致车辆控制精度下降。尽管反馈能够消除一定范围内的误差，但不能无限放大反馈的作用，否则将会引起振荡。因而，工程上通过大量的标定工作来校准车辆的动力学模型，从而提高前馈控制的准确度。
为了解决上述技术问题，根据本公开的一个或多个实施例，提出一种新的车辆控制方法。该方法基于车辆的实际转弯曲率和理论转弯曲率来确定自校正系数的当前时刻取值并且基于自校正系数的当前时刻取值和自校正横向动力学模型来对车辆的方向盘转角进行控制，从而在泊车过程中校正车辆横向动力学模型，使得模型与实际趋于一致，提高车辆横向控制的方向盘前馈量计算的准确性，并进而提高车辆的横向控制准确性。通过上述方法，可以在线校准车辆横向动力学模型，降低了车辆泊车过程中所涉及的精确控制对人工标定的依赖性，并且提高车辆运动控制算法的适应性和鲁棒性。下面结合附图详细描述本公开的示例性实施例。
图1是图示出根据示例性实施例的可以在其中实施本文描述的各种方法的示例系统100的示意图。
参考图1，该系统100包括车载系统110、服务器120、以及将车载系统110与服务器120通信地耦合的网络130。
车载系统110包括显示器114和可经由显示器114显示的应用程序(APP)112。应用程序112可以为车载系统110默认安装的或由用户102下载和安装的应用程序，或者作为轻量化应用程序的小程序。在应用程序112为小程序的情况下，用户102可以通过在宿主应用中搜索应用程序112(例如，通过应用程序112的名称等)或扫描应用程序112的图形码(例如，条形码、二维码等)等方式，在车载系统110上直接运行应用程序112，而无需安装应用程序112。在一些实施例中，车载系统110可以包括一个或多个处理器和一个或多个存储器(未示出)，并且车载系统110被实现为车载计算机。在一些实施例中，车载系统110可以包括更多或更少的显示屏114(例如，不包括显示屏114)，和/或一个或多个扬声器或其他人机交互设备。在一些实施例中，车载系统110可以不与服务器120通信。
服务器120可以代表单台服务器、多台服务器的集群、分布式系统、或者提供基础云服务(诸如云数据库、云计算、云存储、云通信)的云服务器。将理解的是，虽然图1中示出服务器120与仅一个车载系统110通信，但是服务器120可以同时为多个车载系统提供后台服务。
网络130允许按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-X(“X”意指车、路、行人或互联网等)之间，进行无线通讯和信息交换。网络130的示例包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、个域网(PAN)、和/或诸如互联网之类的通信网络的组合。网络130可以是有线或无线网络。在一个示例中，网络130可以是车内网、车际网和/或车载移动互联网。
为了本公开实施例的目的，在图1的示例中，应用程序112可以为电子地图应用程序，该电子地图应用程序可以提供基于电子地图的各种功能，例如，导航、路线查询、地点查找、泊车位置查找等等。与此相应，服务器120可以是与电子地图应用程序一起使用的服务器。该服务器120可以基于路网数据向车载系统110中运行的应用程序112提供在线地图服务，例如在线导航、在线路线查询以及在线地点查找等。替换地，服务器120也可以将路网数据提供给车载系统110，由车载系统110中运行的应用程序112根据该路网数据提供本地地图服务。
图2是图示出根据示例性实施例的车辆控制方法200的流程图。方法200可以在车载系统(例如，图1中所示的车载系统110)处执行，也即，方法200的各个步骤的执行主体可以是图1中所示的车载系统110。在一些实施例中，方法200可以在服务器(例如，图1中所示的服务器120)处执行。在一些实施例中，方法200可以由车载系统(例如，车载系统110)和服务器(例如，服务器120)相组合地执行。在下文中，以执行主体为车载系统110为例，对方法200的各个步骤进行描述。根据本公开的实施例，方法200可用于在车辆的自动泊车期间对车辆的方向盘转角进行实时控制。如图2所示，方法200包括：
步骤S210，获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；
步骤S220，基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；
步骤S230，基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；
步骤S240，基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及
步骤S250，基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
下面详细描述方法200的各个步骤。
在步骤S210中，可以首先获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量。参考图4A，其图示出传统的车辆横向动力学模型及其逆模型的示意性框图。一般而言，车辆的横向动力学模型可以指在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射的任何合适的车辆横向动力学模型。由此，可以建立方向盘转角δ到车辆转弯曲率κ的车辆横向动力学模型K(δ)及其逆模型K-1(κ)：
δ＝K-1(κ)＝i·tan-1(L·κ) (式2)
其中，i为方向盘转角到前轮转角的传动比，L为车辆轴距，这两者是车辆的固有属性，均为常值。如图4A所示，车辆横向动力学模型K(δ)的输入为方向盘转角δ，输出则为车辆转弯曲率κ；而车辆横向动力学逆模型K-1(κ)的输入为车辆转弯曲率κ，输出则为方向盘转角δ。因而，当将方向盘转角δ输入车辆横向动力学模型K(δ)后，可以得到车辆转弯曲率κ；反之，当将车辆转弯曲率κ输入车辆横向动力学逆模型K-1(κ)后，可以得到方向盘转角δ。尽管传统的车辆横向动力学模型及其逆模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立了直接映射，但此类模型及其逆模型并未纳入自校正机制，导致无法对因各种干扰因素所引起的模型的不准确性进行自校正。
需要注意的是，在本公开的上下文中，术语车辆的横向动力学模型可以指车辆的横向动力学模型及其数学上经变换的逆模型两者。因而，当提到车辆的横向动力学模型时，如无明确区分，则其为车辆的横向动力学模型及其逆模型的统称。
还需要注意的是，上式1-2的车辆横向动力学模型K(δ)及其逆模型K-1(κ)的表达式仅仅是示例性的，相关技术人员可以自行选择用于在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射的任何合适的车辆横向动力学模型。
根据本公开的实施例，可在方向盘转角δ到车辆转弯曲率κ的车辆横向动力学模型K(δ)的基础上建立带有自校正系数的车辆横向动力学模型，即，车辆的自校正横向动力学模型。参考图4B，其图示出根据示例性实施例的车辆自校正横向动力学模型及其逆模型的示意性框图。为了区别于传统的车辆横向动力学模型K(δ)及其逆模型K-1(κ)，用
和
来表示车辆自校正横向动力学模型及其逆模型：
其中，如上所述，i为方向盘转角到前轮转角的传动比，L为车辆轴距，这两者是车辆的固有属性，均为常值；并且Ca为自校正系数，其初始值可被设置为1。如图4B所示，车辆自校正横向动力学模型
的输入为方向盘转角δ，输出则为车辆转弯曲率κ；而车辆自校正横向动力学逆模型
的输入为车辆转弯曲率κ，输出则为方向盘转角δ。当将方向盘转角δ输入车辆自校正横向动力学模型
后，可以得到车辆转弯曲率κ；反之，当将车辆转弯曲率κ输入车辆自校正横向动力学逆模型
后，可以得到方向盘转角δ。然而，与传统的车辆横向动力学模型K(δ)不同的是，车辆自校正横向动力学模型
的输出κ的值取决于方向盘转角δ和自校正系数Ca两者。类似地，对于逆模型而言，车辆自校正横向动力学逆模型
的输出δ的值取决于车辆转弯曲率κ和自校正系数Ca两者。根据本公开的实施例，基于车辆自校正横向动力学模型及其逆模型，转弯曲率κ因而是自校正系数Ca和方向盘转角δ的函数，并且方向盘转角δ是自校正系数Ca和转弯曲率κ的函数。由此，在车辆泊车过程中，可通过对自校正系数进行调整来校正车辆横向动力学模型，免去了车辆泊车的精确控制对人工标定的依赖性。
需要注意的是，在本公开的上下文中，除非另有明确指示，术语车辆的自校正横向动力学模型可以指车辆的自校正横向动力学模型及其数学上经变换的逆模型两者。因而，当提到车辆的自校正横向动力学模型时，如无明确区分，则其为车辆的自校正横向动力学模型及其逆模型的统称。
还需要注意的是，上式3-4的车辆自校正横向动力学模型
及其逆模型
的表达式仅仅是示例性的，相关技术人员可以自行选择用于在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射并且具有自校正机制的任何合适的车辆自校正横向动力学模型。
根据本公开的实施例，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，并且转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数。
在本公开的上下文中，术语车辆的运动状态量可以指与车辆的运动状态有关的物理量或者可以指与车辆的操控其运动(包括速度、转向等)的部件的运动状态有关的物理量等。当车辆的运动状态量指代与车辆的运动状态有关的物理量时，运动状态量可例如包括车辆的车速、车辆的横摆角速度等。当车辆的运动状态量指代与车辆的操控其运动的部件的运动状态有关的物理量时，运动状态量可例如包括车辆的方向盘实际转角等。需要指出的是，车辆的运动状态量的值通常随时间改变，即，不同时刻的车辆的运动状态量的值可以不同。
返回参考图2，在步骤S220中，可以基于车辆的运动状态量来确定车辆的实际转弯曲率。可以理解，作为车辆的实际转弯程度的表现，车辆的实际转弯曲率可基于对车辆的运动状态量的监测来获得。
在步骤S230中，可以基于车辆的自校正横向动力学模型和运动状态量来确定车辆的理论转弯曲率。可以理解，作为车辆的理论上的转弯程度的表现，车辆的理论转弯曲率可至少部分地基于车辆的自校正横向动力学模型来获得。进一步地，车辆的自校正横向动力学模型的输入来自于所监测的车辆的运动状态量。因而，车辆的理论转弯曲率取决于车辆的自校正横向动力学模型和运动状态量两者。
在步骤S240中，可以基于实际转弯曲率和理论转弯曲率来确定自校正系数在当前时刻的取值。当车辆的实际转弯曲率与理论转弯曲率之间存在差异时，意味着车辆的自校正横向动力学模型可能因某种(些)干扰因素而产生了不准确性。这时，需要诉诸于模型本身所具有的自校正机制来进行自校正。即，自校正系数在当前时刻的取值与自校正系数在先前时刻的取值不同。当车辆的实际转弯曲率与理论转弯曲率之间(几乎)不存在差异时，意味着车辆的自校正横向动力学模型是准确的。这时，无需诉诸于任何自校正机制来进行模型的自校正。即，自校正系数在当前时刻的取值可以保持为自校正系数在先前时刻的取值。
在步骤S250中，可以基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型来对车辆的方向盘转角进行控制。
根据本公开的实施例，上述方法200克服了相关技术中的为了提高前馈控制的准确度而通过大量繁琐细致的标定工作来校准车辆的动力学模型的缺陷。方法200基于车辆的实际转弯曲率和理论转弯曲率来确定自校正系数的当前时刻取值并且基于自校正系数的当前时刻取值和自校正横向动力学模型来对车辆的方向盘转角进行控制，从而在泊车过程中校正车辆横向动力学模型，使得模型与实际趋于一致，提高车辆横向控制的方向盘前馈量计算的准确性，并进而提高车辆的横向控制准确性。
通过上述方法200，可以在线校准车辆横向动力学模型，降低了车辆泊车过程中所涉及的精确控制对人工标定的依赖性，并且提高车辆运动控制算法的适应性和鲁棒性。
根据本公开的实施例，车辆在当前时刻的运动状态量可包括车辆的车速v和车辆的横摆角速度
。进一步地，基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率可包括：将车辆的实际转弯曲率
计算为车辆的横摆角速度
与车辆的车速v之比。即：
由于车辆的车速和横摆角速度均可借助于车辆自身搭载的传感器获得和/或计算出，因此可通过简单的方式获得车辆的实际转弯曲率。
图3是图示出根据示例性实施例的确定车辆的理论转弯曲率的方法300的流程图。方法300可以在车载系统(例如，图1中所示的车载系统110)处执行，也即，方法300的各个步骤的执行主体可以是图1中所示的车载系统110。在一些实施例中，方法300可以在服务器(例如，图1中所示的服务器120)处执行。在一些实施例中，方法300可以由车载系统(例如，车载系统110)和服务器(例如，服务器120)相组合地执行。在下文中，以执行主体为车载系统110为例，对方法300的各个步骤进行描述。根据本公开的实施例，车辆在当前时刻的运动状态量可包括车辆的方向盘实际转角str。如图3所示，方法300包括：
步骤S310，获取自校正系数在先前时刻的取值，该先前时刻为紧居当前时刻之前的过去时刻；以及
步骤S320，通过将自校正系数在先前时刻的取值和车辆的方向盘实际转角str代入自校正横向动力学模型
得到车辆的理论转弯曲率κideal。即：
由于车辆自校正横向动力学模型
的输出κ的值取决于方向盘转角δ和自校正系数Ca两者，假设模型没有因某种(些)干扰因素而需要启用自校正机制(即，自校正系数在当前时刻的取值被保持为自校正系数在先前时刻的取值)，可以通过将自校正系数在先前时刻的取值和车辆的方向盘实际转角str代入自校正横向动力学模型
来获取车辆在当前时刻的理论转弯曲率κideal，从而得到能够与车辆的实际转弯曲率进行比较以便确定是否要对车辆自校正横向动力学模型的自校正系数进行调整的基准。
根据本公开的实施例，可以基于车辆的实际转弯曲率和理论转弯曲率来对自校正系数进行调整，从而实现车辆自校正横向动力学模型的自校正。作为示例而非限制，一般地，可按下式7-8来确定自校正系数Ca和调整量ΔCa：
其中，如上所述，κideal为车辆的理论转弯曲率，
为车辆的实际转弯曲率；并且kc为自校正系数调节增益，其可以例如通过实际调试得到；κ0为自校正门限，其可例如被设置为0.01，表示只有在车辆转弯过程中才开启实时自校正，并且T为时间步长。需要注意的是，当车辆直行时，方向盘转角几乎为0，因而
，此时Ca无法起到校正作用。因此，车辆直行时必须禁止自校正，否则会导致估计出错误的Ca值。
根据本公开的实施例，作为式7的一种变型，可以例如按下式9来确定自校正系数在当前时刻的取值Ca(n)：
其中，如上所述，κideal为车辆的理论转弯曲率，
为车辆的实际转弯曲率，kc为自校正系数调节增益，其可以例如通过实际调试得到，κ0为自校正门限，T为时间步长；Ca(n-1)为自校正系数在先前时刻的取值。
需要注意的是，上式7-9的自校正系数表达式或自校正系数的调整量ΔCa的表达式或自校正系数在当前时刻的取值Ca(n)的表达式仅仅是示例性的，相关技术人员可以设想各种合适的变型。
根据本公开的实施例，基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值可包括：响应于确定车辆的实际转弯曲率大于或等于预设转弯曲率，将自校正系数在当前时刻的取值计算为自校正系数在先前时刻的取值与一自校正系数调整量之和。附加地和/或替代地，自校正系数调整量与理论转弯曲率减去实际转弯曲率得到的差值成比例。由此，能够在泊车过程中校正车辆横向动力学模型，使得模型与实际趋于一致，提高车辆横向控制的方向盘前馈量计算的准确性。
根据本公开的实施例，基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值可包括：响应于确定车辆的实际转弯曲率小于预设转弯曲率，将自校正系数在当前时刻的取值设置为自校正系数在先前时刻的取值。由此，避免了车辆直行时对车辆横向动力学模型的误校正。
根据本公开的实施例，可以以预瞄时间tp为索引，在规划轨迹上找到对应的预瞄轨迹点，并提取该轨迹点上的曲率κcmd，随后采用校正后的车辆横向动力学模型计算方向盘转角前馈控制量，从而进行车辆控制。即：
在本公开的上下文中，术语预瞄时间具有如本领域公知的含义。在驾驶员操纵车辆行驶的过程中，假设车辆行驶到点A的时刻为tA，且驾驶员看到前方将要行驶到的点B，车辆随后实际行驶到点B的时刻为tB，则预瞄时间可为Δt＝tB-tA。预瞄时间体现出驾驶员的前视策略，即，对车辆预期行驶轨迹的判断和处理。
根据本公开的实施例，上述方法200可任选地包括以下步骤：获取车辆的规划泊车轨迹和预瞄时间；在规划泊车轨迹上确定与预瞄时间相应的预瞄轨迹点；以及确定预瞄轨迹点处的曲率。进一步地，基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制包括：通过将自校正系数在当前时刻的取值和所确定的预瞄轨迹点处的曲率代入自校正横向动力学模型，得到在预瞄时间处车辆的方向盘转角。由此，进一步提高了泊车场景下车辆的横向控制准确性。
根据本公开的实施例，上文描述的任一方法实施例可以响应于确定车辆的车速大于预设车速而被实施。由此，可避免在车辆静止或驻车的情况下对车辆横向动力学模型的误校正，从而节省车载系统的计算和存储资源。
图5是图示出根据示例性实施例的车辆控制装置500的示意性框图。装置500包括：第一模块510，用于获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；第二模块520，用于基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；第三模块530，用于基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；第四模块540，用于基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及第五模块550，用于基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
应当理解，图5中所示装置500的各个模块可以与参考图2描述的方法200中的各个步骤相对应。由此，上面针对方法200描述的操作、特征和优点同样适用于装置500及其包括的模块。
根据本公开的实施例，上述装置500克服了相关技术中的为了提高前馈控制的准确度而通过大量繁琐细致的标定工作来校准车辆的动力学模型的缺陷。装置500基于车辆的实际转弯曲率和理论转弯曲率来确定自校正系数的当前时刻取值并且基于自校正系数的当前时刻取值和自校正横向动力学模型来对车辆的方向盘转角进行控制，从而在泊车过程中校正车辆横向动力学模型，使得模型与实际趋于一致，提高车辆横向控制的方向盘前馈量计算的准确性，并进而提高车辆的横向控制准确性。
虽然上面参考特定模块讨论了特定功能，但是应当注意，本文讨论的各个模块的功能可以分为多个模块，和/或多个模块的至少一些功能可以组合成单个模块。例如，第二模块520和第三模块530可以组合成单个模块，用以确定车辆的实际转弯曲率和车辆的理论转弯曲率两者。本文讨论的特定模块执行动作包括该特定模块本身执行该动作，或者替换地该特定模块调用或以其他方式访问执行该动作(或结合该特定模块一起执行该动作)的另一个组件或模块。因此，执行动作的特定模块可以包括执行动作的该特定模块本身和/或该特定模块调用或以其他方式访问的、执行动作的另一模块。
如本文使用的，短语“基于A、B和C，执行动作Z”可以是指仅基于A、仅基于B、仅基于C、基于A和B、基于A和C、基于B和C、或基于A和B和C来执行动作Z。
还应当理解，本文可以在软件硬件元件或程序模块的一般上下文中描述各种技术。上面关于图5描述的各个模块可以在硬件中或在结合软件和/或固件的硬件中实现。例如，这些模块可以被实现为计算机程序代码/指令，该计算机程序代码/指令被配置为在一个或多个处理器中执行并存储在计算机可读存储介质中。可替换地，这些模块可以被实现为硬件逻辑/电路。例如，在一些实施例中，第一模块510至第五模块550中的一个或多个可以一起被实现在片上系统(System on Chip,SoC)中。SoC可以包括集成电路芯片(其包括处理器(例如，中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、微控制器、微处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)等)、存储器、一个或多个通信接口、和/或其他电路中的一个或多个部件)，并且可以可选地执行所接收的程序代码和/或包括嵌入式固件以执行功能。
根据本公开的一方面，提供了一种计算设备。该计算机设备包括至少一个存储器、至少一个处理器以及存储在至少一个存储器上的计算机程序。该至少一个处理器被配置为执行计算机程序以实现上文描述的任一方法实施例的步骤。
根据本公开的一方面，提供了一种车辆，其包括如上所述的车辆控制装置或计算机设备。
根据本公开的一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上文描述的任一方法实施例的步骤。
根据本公开的一方面，提供了一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上文描述的任一方法实施例的步骤。
在下文中，结合图6描述这样的计算机设备、非暂态计算机可读存储介质和计算机程序产品的说明性示例。
图6示出了可以被用来实施本文所描述的方法的计算机设备600的示例配置。举例来说，图1中所示的服务器120和/或车载系统110可以包括类似于计算机设备600的架构。上述装置500或计算机设备也可以全部或至少部分地由计算机设备600或类似设备或系统实现。
计算机设备600可以包括能够诸如通过系统总线614或其他适当的连接彼此通信的至少一个处理器602、存储器604、(多个)通信接口606、显示设备608、其他输入/输出(I/O)设备610以及一个或更多大容量存储设备612。
处理器602可以是单个处理单元或多个处理单元，所有处理单元可以包括单个或多个计算单元或者多个核心。处理器602可以被实施成一个或更多微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令来操纵信号的任何设备。除了其他能力之外，处理器602可以被配置成获取并且执行存储在存储器604、大容量存储设备612或者其他计算机可读介质中的计算机可读指令，诸如操作系统616的程序代码、应用程序618的程序代码、其他程序620的程序代码等。
存储器604和大容量存储设备612是用于存储指令的计算机可读存储介质的示例，所述指令由处理器602执行来实施前面所描述的各种功能。举例来说，存储器604一般可以包括易失性存储器和非易失性存储器二者(例如RAM、ROM等等)。此外，大容量存储设备612一般可以包括硬盘驱动器、固态驱动器、可移除介质、包括外部和可移除驱动器、存储器卡、闪存、软盘、光盘(例如CD、DVD)、存储阵列、网络附属存储、存储区域网等等。存储器604和大容量存储设备612在本文中都可以被统称为存储器或计算机可读存储介质，并且可以是能够把计算机可读、处理器可执行程序指令存储为计算机程序代码的非暂态介质，所述计算机程序代码可以由处理器602作为被配置成实施在本文的示例中所描述的操作和功能的特定机器来执行。
多个程序可以存储在大容量存储设备612上。这些程序包括操作系统616、一个或多个应用程序618、其他程序620和程序数据622，并且它们可以被加载到存储器604以供执行。这样的应用程序或程序模块的示例可以包括例如用于实现以下方法步骤/部件功能的计算机程序逻辑(例如，计算机程序代码或指令)：方法200、方法300及其可任选的附加步骤、装置500和/或本文描述的另外的实施例。
虽然在图6中被图示成存储在计算机设备600的存储器604中，但是模块616、618、620和622或者其部分可以使用可由计算机设备600访问的任何形式的计算机可读介质来实施。如本文所使用的，“计算机可读介质”至少包括两种类型的计算机可读介质，也就是计算机可读存储介质和通信介质。
计算机可读存储介质包括通过用于存储信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，所述信息诸如是计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据。计算机可读存储介质包括而不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字通用盘(DVD)、或其他光学存储装置，磁盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储设备，或者可以被用来存储信息以供计算机设备访问的任何其他非传送介质。与此相对，通信介质可以在诸如载波或其他传送机制之类的已调制数据信号中具体实现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。本文所定义的计算机可读存储介质不包括通信介质。
一个或更多通信接口606用于诸如通过网络、直接连接等等与其他设备交换数据。这样的通信接口可以是以下各项中的一个或多个：任何类型的网络接口(例如，网络接口卡(NIC))、有线或无线(诸如IEEE 802.11无线LAN(WLAN))无线接口、全球微波接入互操作(Wi-MAX)接口、以太网接口、通用串行总线(USB)接口、蜂窝网络接口、BluetoothTM接口、近场通信(NFC)接口等。通信接口606可以促进在多种网络和协议类型内的通信，其中包括有线网络(例如LAN、电缆等等)和无线网络(例如WLAN、蜂窝、卫星等等)、因特网等等。通信接口606还可以提供与诸如存储阵列、网络附属存储、存储区域网等等中的外部存储装置(未示出)的通信。
在一些示例中，可以包括诸如监视器之类的显示设备608，以用于向用户显示信息和图像。其他I/O设备610可以是接收来自用户的各种输入并且向用户提供各种输出的设备，并且可以包括触摸输入设备、手势输入设备、摄影机、键盘、遥控器、鼠标、打印机、音频输入/输出设备等等。
本文描述的技术可以由计算机设备600的这些各种配置来支持，并且不限于本文所描述的技术的具体示例。例如，该功能还可以通过使用分布式系统在“云”上全部或部分地实现。云包括和/或代表用于资源的平台。平台抽象云的硬件(例如，服务器)和软件资源的底层功能。资源可以包括在远离计算机设备600的服务器上执行计算处理时可以使用的应用和/或数据。资源还可以包括通过因特网和/或通过诸如蜂窝或Wi-Fi网络的订户网络提供的服务。平台可以抽象资源和功能以将计算机设备600与其他计算机设备连接。因此，本文描述的功能的实现可以分布在整个云内。例如，功能可以部分地在计算机设备600上以及部分地通过抽象云的功能的平台来实现。
虽然在附图和前面的描述中已经详细地说明和描述了本公开，但是这样的说明和描述应当被认为是说明性的和示意性的，而非限制性的；本公开不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附的权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的主题时，能够理解和实现对于所公开的实施例的变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除未列出的其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个，术语“多个”是指两个或两个以上，并且术语“基于”应解释为“至少部分地基于”。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能用来获益。
以下将描述本公开的一些示例性方面。
方面1是一种车辆控制方法，用于在车辆的自动泊车期间对车辆的方向盘转角进行实时控制，该方法包括：
获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；
基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；
基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；
基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及
基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
方面2是方面1的方法，其中，运动状态量包括车辆的车速和车辆的横摆角速度，
其中，基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率包括：将车辆的实际转弯曲率计算为车辆的横摆角速度与车辆的车速之比。
方面3是方面1的方法，其中，运动状态量包括车辆的方向盘实际转角，
其中，基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率包括：
获取自校正系数在先前时刻的取值，先前时刻为紧居当前时刻之前的过去时刻；以及
通过将自校正系数在先前时刻的取值和车辆的方向盘实际转角代入自校正横向动力学模型，得到车辆的理论转弯曲率。
方面4是方面3的方法，其中，基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值包括：
响应于确定车辆的实际转弯曲率大于或等于预设转弯曲率，将自校正系数在当前时刻的取值计算为自校正系数在先前时刻的取值与一自校正系数调整量之和，其中，自校正系数调整量与理论转弯曲率减去实际转弯曲率得到的差值成比例。
方面5是方面3的方法，其中，基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值包括：
响应于确定车辆的实际转弯曲率小于预设转弯曲率，将自校正系数在当前时刻的取值设置为自校正系数在先前时刻的取值。
方面6是方面1的方法，还包括：
获取车辆的规划泊车轨迹和预瞄时间；
在规划泊车轨迹上确定与预瞄时间相应的预瞄轨迹点；以及
确定预瞄轨迹点处的曲率，
其中，基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制包括：
通过将自校正系数在当前时刻的取值和预瞄轨迹点处的曲率代入自校正横向动力学模型，得到在预瞄时间处车辆的方向盘转角。
方面7是方面1-6中任一方面的方法，其中，运动状态量包括车辆的车速，并且方法是响应于确定车辆的车速大于预设车速而执行的。
方面8是一种车辆控制装置，用于在车辆的自动泊车期间对车辆的方向盘转角进行实时控制，该装置包括：
第一模块，用于获取车辆的自校正横向动力学模型和车辆在当前时刻的运动状态量，其中，自校正横向动力学模型在车辆的方向盘转角与车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，转弯曲率是自校正系数和方向盘转角的函数；
第二模块，用于基于运动状态量，确定车辆的实际转弯曲率；
第三模块，用于基于自校正横向动力学模型和运动状态量，确定车辆的理论转弯曲率；
第四模块，用于基于实际转弯曲率和理论转弯曲率，确定自校正系数在当前时刻的取值；以及
第五模块，用于基于自校正系数在当前时刻的取值和自校正横向动力学模型，对车辆的方向盘转角进行控制。
方面9是一种计算机设备，计算机设备包括：
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，其上存储有计算机程序，
其中，计算机程序在被至少一个处理器执行时，使至少一个处理器执行权利要求1-7中任一方面的方法。
方面10是一种车辆，包括如权利要求8的车辆控制装置或如权利要求9的计算机设备。
方面11是一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使处理器执行权利要求1-7中任一方面的方法。
方面12是一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，使处理器执行权利要求1-7中任一方面的方法。
Claims (10)
1.一种车辆控制方法，用于在车辆的自动泊车期间对所述车辆的方向盘转角进行实时控制，所述方法包括：
获取所述车辆的自校正横向动力学模型和所述车辆在当前时刻的运动状态量，其中，所述自校正横向动力学模型在所述车辆的方向盘转角与所述车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，所述转弯曲率是自校正系数和所述方向盘转角的函数；
基于所述运动状态量，确定所述车辆的实际转弯曲率；
基于所述自校正横向动力学模型和所述运动状态量，确定所述车辆的理论转弯曲率；
基于所述实际转弯曲率和所述理论转弯曲率，确定所述自校正系数在所述当前时刻的取值；以及
基于所述自校正系数在所述当前时刻的取值和所述自校正横向动力学模型，对所述车辆的方向盘转角进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动状态量包括所述车辆的车速和所述车辆的横摆角速度，
其中，基于所述运动状态量，确定所述车辆的实际转弯曲率包括：将所述车辆的实际转弯曲率计算为所述车辆的横摆角速度与所述车辆的车速之比。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动状态量包括所述车辆的方向盘实际转角，
其中，基于所述自校正横向动力学模型和所述运动状态量，确定所述车辆的理论转弯曲率包括：
获取所述自校正系数在先前时刻的取值，所述先前时刻为紧居所述当前时刻之前的过去时刻；以及
通过将所述自校正系数在所述先前时刻的取值和所述车辆的方向盘实际转角代入所述自校正横向动力学模型，得到所述车辆的所述理论转弯曲率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述实际转弯曲率和所述理论转弯曲率，确定所述自校正系数在所述当前时刻的取值包括：
响应于确定所述车辆的所述实际转弯曲率大于或等于预设转弯曲率，将所述自校正系数在所述当前时刻的取值计算为所述自校正系数在所述先前时刻的取值与一自校正系数调整量之和，其中，所述自校正系数调整量与所述理论转弯曲率减去所述实际转弯曲率得到的差值成比例。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述实际转弯曲率和所述理论转弯曲率，确定所述自校正系数在所述当前时刻的取值包括：
响应于确定所述车辆的所述实际转弯曲率小于预设转弯曲率，将所述自校正系数在所述当前时刻的取值设置为所述自校正系数在所述先前时刻的取值。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
获取所述车辆的规划泊车轨迹和预瞄时间；
在所述规划泊车轨迹上确定与所述预瞄时间相应的预瞄轨迹点；以及
确定所述预瞄轨迹点处的曲率，
其中，基于所述自校正系数在所述当前时刻的取值和所述自校正横向动力学模型，对所述车辆的方向盘转角进行控制包括：
通过将所述自校正系数在所述当前时刻的取值和所述预瞄轨迹点处的所述曲率代入所述自校正横向动力学模型，得到在所述预瞄时间处所述车辆的方向盘转角。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述运动状态量包括所述车辆的车速，并且所述方法是响应于确定所述车辆的车速大于预设车速而执行的。
8.一种车辆控制装置，用于在车辆的自动泊车期间对所述车辆的方向盘转角进行实时控制，所述装置包括：
第一模块，用于获取所述车辆的自校正横向动力学模型和所述车辆在当前时刻的运动状态量，其中，所述自校正横向动力学模型在所述车辆的方向盘转角与所述车辆的转弯曲率之间建立映射，其中，所述转弯曲率是自校正系数和所述方向盘转角的函数；
第二模块，用于基于所述运动状态量，确定所述车辆的实际转弯曲率；
第三模块，用于基于所述自校正横向动力学模型和所述运动状态量，确定所述车辆的理论转弯曲率；
第四模块，用于基于所述实际转弯曲率和所述理论转弯曲率，确定所述自校正系数在所述当前时刻的取值；以及
第五模块，用于基于所述自校正系数在所述当前时刻的取值和所述自校正横向动力学模型，对所述车辆的方向盘转角进行控制。
9.一种计算机设备，所述计算机设备包括：
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，其上存储有计算机程序，
其中，所述计算机程序在被所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种车辆，包括如权利要求8所述的车辆控制装置或如权利要求9所述的计算机设备。
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