CN115743298A

CN115743298A - 一种限制自动驾驶转向方法、装置及存储介质

Info

Publication number: CN115743298A
Application number: CN202211530313.9A
Authority: CN
Inventors: 邵宇阳; 韩旭
Original assignee: Guangzhou Weride Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Weride Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种限制自动驾驶转向方法、装置及存储介质，方法包括：获取当前车辆的第一转向控制数据；根据当前车辆类型和/或行驶状态从预设标定关系中获取对应的角度响应阈值；使用角度响应阈值对第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，使用第二转向控制数据控制车辆转向。通过本发明实施例，根据车辆的实际角度响应能力对转向角度进行限制，从而与自动驾驶规划路径配合达到安全按行车的目的，提高车辆安全性。

Description

一种限制自动驾驶转向方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种限制自动驾驶转向方法、装置及存储介质。

背景技术

车辆在行驶过程当中，不同的车速对应的轮胎与地面的摩擦力会有所不同，车辆在低速时转向的响应能力会变弱，如果此时下发的角度请求过快，就会导致车辆的实际方向盘角度长时间跟不上请求值，从而无法与自动驾驶规划路径的轨迹吻合，会给自动驾驶带来一定的风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种限制自动驾驶转向方法、装置及存储介质，旨在解决现有技术中下发角度请求过快导致车辆的实际方向盘角度长时间跟不上请求值，从而无法与自动驾驶规划路径的轨迹吻合，给自动驾驶带来一定风险的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种限制自动驾驶转向方法，所述方法包括以下步骤：

获取当前车辆的第一转向控制数据；

根据当前车辆类型和/或行驶状态从预设标定关系中获取对应的角度响应阈值；

使用所述角度响应阈值对所述第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，使用所述第二转向控制数据控制车辆转向。

可选地，所述行驶状态包括以下至少一种：道路类型、行驶速度；或，

所述第一转向控制数据包括以下至少一种：转向角度，角速度；或，

所述第二转向控制数据包括以下至少一种：转向角度，角速度。

可选地，所述预设标定关系通过以下步骤获取：

车辆以指定速度在指定道路下保持怠速稳定行驶；

向所述车辆发送转向测试指令，所述转向测试指令包括以下至少一种：转向角度、角速度；所述转向角度从0度开始，所述角速度从0度/秒开始，逐步增加所述转向角度或所述角速度；所述转向角度或所述角速度达到最大阈值后，逐步减少所述转向角度或所述角速度；

获取所述车辆实际响应的最大转向角度或最大角速度，得到角度响应阈值；

记录所述指定速度和/或所述指定道路与所述角度响应阈值的对应关系，得到预设标定关系。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

对所述车辆进行向左和/或向右两个方向进行转向，每个方向进行多次角度响应能力标定。

可选地，所述获取所述车辆实际响应的最大转向角度或最大角速度，包括以下步骤：

所述转向角度和/或所述角速度上升和下降过程中，获取以下至少一种参数：最大超调角度、稳态误差、跟随差值、响应延迟时间、执行时间、稳定控制时间、动态跟随时间；

根据所述最大超调角度和/或所述稳态误差和/或所述跟随差值和/或所述响应延迟时间和/或所述执行时间和/或所述稳定控制时间和/或所述动态跟随时间获取所述车辆实际响应的最大转向角度和/或最大角速度。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

使用所述第二转向控制数据对转向控制进行控制后，所述车辆的线控转向系统实际转向角度值与目标转向角度值的差值大于第一差值，则对所述第二转向控制数据的角度速乘以第一系数，得到第三转向控制数据；使用所述第三转向控制数据控制车辆转向；

使用所述第二转向控制数据对转向控制进行控制后，所述车辆的线控转向系统实际转向角度值与目标转向角度值的差值大于第二差值，则对所述第二转向控制数据的角度速乘以第二系数，得到第四转向控制数据；使用所述第四转向控制数据控制车辆转向且发送告警信息。

可选地，所述使用所述角度响应阈值对所述第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，包括以下步骤：

判断所述第一转向控制数据的转向角度是否大于所述角度响应阈值的转向角度；如果大于，则使用所述角度响应阈值的转向角度作为第二转向控制数据的转向角度；如果小于，则使用所述第一转向控制数据的转向角度作为第二转向控制数据的转向角度；

判断所述第一转向控制数据的角速度是否大于所述角度响应阈值的角速度；如果大于，则使用所述角度响应阈值的角速度作为第二转向控制数据的角速度；如果小于，则使用所述第一转向控制数据的角速度作为第二转向控制数据的角速度。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种限制自动驾驶转向装置，所述限制自动驾驶转向装置包括：

控制数据获取单元，用于获取当前车辆的第一转向控制数据；

标定数据获取单元，用于根据当前车辆类型和/或行驶状态从预设标定关系中获取对应的角度响应阈值；

控制数据限制单元，用于使用所述角度响应阈值对所述第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，使用所述第二转向控制数据控制车辆转向。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种交通工具，所述交通工具包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的限制自动驾驶转向程序，所述限制自动驾驶转向程序配置为实现如上文所述限制自动驾驶转向方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的限制自动驾驶转向方法的步骤。

本发明实施例，根据车辆类型和车辆状态获取对应的转向响应能力标定数据，然后根据标定数据对车辆接收到的转向数据进行限制，从而和自动驾驶系统路径规划配合达到安全按行车的目的，提高车辆安全性。

附图说明

图1为本发明提供的限制自动驾驶转向方法的一个流程示意图。

图2为本发明提供的角度响应能力标定的一个流程示意图。

图3为本发明提供的获取最大角度响应能力的一个流程示意图。

图4为本发明提供的通过系数限制自动驾驶转向的一个流程示意图。

图5为本发明提供的获取转向控制数据的一流程示意图。

图6为本发明限制自动驾驶转向装置实施例的结构框图。

图7是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的交通工具结构示意图。

图8为本发明限制自动驾驶转向标定测试指标示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

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。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供限制自动驾驶转向方法，所述方法包括：

步骤S101、获取当前车辆的第一转向控制数据。

自动驾驶系统的路径规划的输入包括拓扑地图，障碍物及障碍物的预测轨迹，交通信号灯的状态，还有定位导航(因为要知道目的地是哪才能规划路径)、车辆状态等其他信息。而轨迹规划的输出就是一个轨迹，轨迹是一个时间到位置的函数，就是在特定的时刻车辆在特定的位置上。计算出安全、舒适的轨迹供无人驾驶车辆完成预定的行驶任务。安全意味着车辆在行驶过程中与障碍物保持适当的距离，避免碰撞；舒适意味着给乘客提供舒适的乘坐体验，比如避免过急的加减速度，在弯道时适当减速避免过大的向心加速度等等；最后，完成行驶任务指规划出的轨迹要完成给定的行驶任务，不能因为过于保守的驾驶导致不可接受的行驶时间。

自动驾驶系统通过输出转向控制参数来控制车辆的运行轨迹，使车辆的运行轨迹匹配路径规划输出的轨迹。自动驾驶系统输出的转向控制参数包括转向角度、角速度等参数，自动驾驶系统根据车辆状况实时输出对应的转向控制参数控制车辆的转向，从而使车辆运行轨迹匹配路径规划输出的轨迹。

车辆在行驶过程当中，不同的车速对应的轮胎与地面的摩擦力会有所不同，车辆在低速时转向的响应能力会变弱，如果此时自动驾驶系统下发的角度请求过快，就会导致车辆的实际方向盘角度长时间跟不上请求值，从而无法与路径规划的轨迹吻合，会给自动驾驶带来一定的风险。

步骤S102、根据当前车辆类型和/或行驶状态从预设标定关系中获取对应的角度响应阈值。

根据当前车辆类型和车辆行驶状态，查询预设标定关系表，获取对应的角度响应阈值。车辆状态包括道路类型、行驶速度，角度响应阈值包括转向角度，角速度。具体的道路类型本技术方案不进行限定，可以根据实际需要设置相应的道路类型。

预设标定关系表，如下表所示：

预设标定关系通过如图2所示流程进行标定获取。

步骤S201、车辆以指定速度在指定道路下保持怠速稳定行驶。

在车辆中安装、调试测试设备，开始信号采集，道路类型为干燥的柏油路面。具体道路类型根据实际需要选择相应的道路类型进行测试，如乡村道路、城市道路、水泥路面、柏油路面、泥土路面等。

车辆保持怠速稳定行驶在指定的道路类型对应的道路中，如行驶在柏油路面。

步骤S202、向所述车辆发送转向测试指令，所述转向测试指令包括以下至少一种：转向角度、角速度；所述转向角度从0度开始，所述角速度从0度/秒开始，逐步增加所述转向角度或所述角速度；所述转向角度或所述角速度达到最大阈值后，逐步减少所述转向角度或所述角速度。

通过测试设备发送转向测试指令，测试指令包括转向角度、角速度。发送的转向角度变化率信号值等于最大实际值变化率，转向角度值从0°开始，以最大实际值变化率为斜率增加到最大实际值，转向角度增加到最大实际值后持续一段时间，直到车辆响应已稳定。车速测试需要覆盖至少0～60km/h(0km/h，5km/h，10km/h，20km/h，30km/h，40km/h，50km/h，60km/h)；也可以大于60km/h，具体车速根据实际需求进行设置，本技术方案不进行限制。

转向角度值以最大实际值变化率从最大实际值降低到0°，持续一段时间到车辆响应稳定。停止发送测试指令，安全驾驶车辆至停车，车辆完全停稳后，停止信号采集，并保存原始数据。采集的数据，如下表所示：

步骤S203、获取所述车辆实际响应的最大转向角度或最大角速度，得到角度响应阈值。

获取车辆实际响应的最大转向角度和最大角速度，参见图3所示流程。

步骤S301、所述转向角度和/或所述角速度上升和下降过程中，获取以下至少一种参数：最大超调角度、稳态误差、跟随差值、响应延迟时间、执行时间、稳定控制时间、动态跟随时间。

步骤S302、根据所述最大超调角度和/或所述稳态误差和/或所述跟随差值和/或所述响应延迟时间和/或所述执行时间和/或所述稳定控制时间和/或所述动态跟随时间获取所述车辆实际响应的最大转向角度和/或最大角速度。

处理测试数据，分别评价转向角度值上升和下降过程中的最大超调角度、稳态误差、跟随差值、响应延迟时间、执行时间、稳定控制时间、动态跟随时间和对称性指标。如图8所示，针对相关的统计数据对ΔT1+ΔT2+ΔT3的时间(达到稳态的时间)进行统计，下发的角速度请求最大的斜率不能超过目标值/(ΔT1+ΔT2+ΔT3)。其中：

最大超调值(Δθ1)——线控转向系统转动过程中最大实际值与最大目标值的差值。

稳态误差(Δθ2)——线控转向系统转动过程中稳定实际值与最大目标值的差值。

跟随差值(Δθ3)——线控转向系统转动过程中某一时刻实际值与目标值的差值。

响应延迟时间(ΔT1)——自动驾驶控制器发出目标值的时刻与接收到实际值开始产生变化的时刻之间的时间差。

执行时间(ΔT2)——实际值开始产生变化的时刻与实际值第一次达到目标值90％时刻之间的时间差。

稳定控制时间(ΔT3)——实际值第一次达到目标值90％时刻与实际值达到稳定实际值的时刻之间的时间差。

动态跟随时间(ΔT4)——线控转向系统转动过程中同一变化方向目标值与实际值相同时所对应时刻的时间差。

得到车辆实际响应的最大转向角度、最大角速度，如最大转向角度为120deg，最大角速度为300deg/秒。

步骤S204、记录所述指定速度和/或所述指定道路与所述角度响应阈值的对应关系，得到预设标定关系。

记录不同车辆类型、道路类型、车辆行驶速度下标定的角度响应阈值，如下表所示：

步骤S205、对所述车辆进行向左和/或向右两个方向进行转向，每个方向进行多次角度响应能力标定。

对车辆进行标定时，需要需分别测试车辆左转和右转两个方向，每个方向至少进行3次以上。多次测量结果得到多个角度响应能力后，对多个角度响应能力求平均值或取最大值或取最小值作为标定记录。

步骤S103、使用所述角度响应阈值对所述第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，使用所述第二转向控制数据控制车辆转向。

根据步骤S102获取的角度响应阈值，如角度响应阈值为：转向角度---320deg，角速度---300deg/s。使用该角度响应阈值对自动驾驶系统下发的第一转向控制数据进行限制。具体限制方案参见图5所示流程：

步骤S501、判断所述第一转向控制数据的转向角度是否大于所述角度响应阈值的转向角度；如果大于，则使用所述角度响应阈值的转向角度作为第二转向控制数据的转向角度；如果小于，则使用所述第一转向控制数据的转向角度作为第二转向控制数据的转向角度。

步骤S502、判断所述第一转向控制数据的角速度是否大于所述角度响应阈值的角速度；如果大于，则使用所述角度响应阈值的角速度作为第二转向控制数据的角速度；如果小于，则使用所述第一转向控制数据的角速度作为第二转向控制数据的角速度。

对自动驾驶系统下发的转向控制数据，如转向控制数据为：转向角度---350deg，角速度---280deg/s。然后比较转向控制数据与角度响应阈值，如转向控制数据的转向角度大于角度响应阈值的转向角度(如350deg>300deg)，则使用角度响应阈值中的转向角度进行车辆转向控制；转向控制数据的角速度小于角度响应阈值的角速度(如280deg/s<300deg/s)，则使用转向控制中的角速度进行车辆转向控制。通过比较得到一个新的转向控制数据，即第二转向控制数据，如：转向角度---300deg，角速度---280deg/s。然后把第二转向控制数据下发给线控转向系统进行车辆转向控制，从而确保自动驾驶系统下发给线控转向系统的转向控制参数不会超过车辆最大角度响应能力。

在一个实施例中，本发明提供限制自动驾驶转向方法，如图4所示。该方法在图1所示基础上，还包括：

步骤S401、使用所述第二转向控制数据对转向控制进行控制后，所述车辆的线控转向系统实际转向角度值与目标转向角度值的差值大于第一差值，则对所述第二转向控制数据的角度速乘以第一系数，得到第三转向控制数据；使用所述第三转向控制数据控制车辆转向。

步骤S402、使用所述第二转向控制数据对转向控制进行控制后，所述车辆的线控转向系统实际转向角度值与目标转向角度值的差值大于第二差值，则对所述第二转向控制数据的角度速乘以第二系数，得到第四转向控制数据；使用所述第四转向控制数据控制车辆转向且发送告警信息。

使用图1所示实施例的方案对车辆进行转向控制后，车辆实际转向角度和目标转向角度存在一定偏差时，需要对转向控制参数中的角速度乘以一个系数，然后使用该角速度控制车辆转向。如遇到一些极端路面或者轮胎碰到障碍物后车辆转向可能会响应的更加慢，需要根据实际的方向盘角度和请求角度的差值，对当前的角速度限制乘以一个系数(相当于减小角速度)。如下表所示：

相差角度	系数
		相差角度<30deg	1
30deg<＝相差角度<100deg	0.8
		100deg<＝相差角度<150deg	0.5
150deg<＝相差角度	0.2

当车辆在一些路况下行驶时，车辆的角度响应能力和标定的角度响应阈值存在偏差，此时需要对下发给线控转向系统的转向控制参数的角速度进行控制，根据实际转向角度和目标转向角度的差值选择一个系数，然后使用该系数乘以角速度，然后把乘以系数后的角速度下发给线控转向系统。线控转向系统实时上报时间转向角度给自动驾驶系统，自动驾驶系统判断实际转向角度与目标角度的差值，然后根据差值选择对应的系数，然后使用该系数和第二转向控制数据中的角速度相乘，得到第三转向控制数据。自动驾驶系统使用第三转向控制数据下发给线控转向系统进行车辆转向控制。

当自动驾驶系统判断实际转向角度和目标转向角度大于某个阈值时，如大于150deg时，需要上报告警信息给后台系统或车辆本地系统，如车辆本地系统收到该告警信息后提示需要由车辆本地驾驶员接管车辆驾驶。

通过本发明实施例，对车辆在特殊情况下实际转向角度和目标转向角度相差值达到一定值时，对转向控制参数的角速度乘以一个系数，减低角速度，减少实际转向角度与目标转向角度的差值，从而和自动驾驶系统路径规划配合达到安全按行车的目的，提高车辆安全性。

此外，本发明实施例还提出一种限制自动驾驶转向装置，参照图6，所述限制自动驾驶转向装置包括：

控制数据获取单元10，用于获取当前车辆的第一转向控制数据；

标定数据获取单元20，用于根据当前车辆类型和/或行驶状态从预设标定关系中获取对应的角度响应阈值；

控制数据限制单元30，用于使用所述角度响应阈值对所述第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，使用所述第二转向控制数据控制车辆转向。

需要说明的是，上述装置中的各单元可用于实现上述方法中的各个步骤，同时达到相应的技术效果，本实施例在此不再赘述。

参照图7，图7为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的交通工具的结构示意图。

如图7所示，该交通工具可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Di sp l ay)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-F I、4G、5G接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-vo l at i l e memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构并不构成对交通工具的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图7所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及限制自动驾驶转向程序。

在图7所示的交通工具中，网络接口1004主要用于与外部网络进行数据通信；用户接口1003主要用于接收用户的输入指令；交通工具通过处理器1001调用存储器1005中存储的限制自动驾驶转向程序，并执行以下操作：

获取当前车辆的第一转向控制数据；

可选地，所述预设标定关系通过以下步骤获取：

车辆以指定速度在指定道路下保持怠速稳定行驶；

可选地，所述方法还包括以下步骤：

对所述车辆进行向左和/或向右两个方向进行转向，每个方向至少进行3次角度响应能力标定。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有限制自动驾驶转向程序，限制自动驾驶转向程序被处理器执行时实现如下操作：

获取当前车辆的第一转向控制数据；

可选地，所述预设标定关系通过以下步骤获取：

车辆以指定速度在指定道路下保持怠速稳定行驶；

可选地，所述方法还包括以下步骤：

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，控制器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种限制自动驾驶转向方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取当前车辆的第一转向控制数据；

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，

所述行驶状态包括以下至少一种：道路类型、行驶速度；或，

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述预设标定关系通过以下步骤获取：

车辆以指定速度在指定道路下保持怠速稳定行驶；

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述获取所述车辆实际响应的最大转向角度或最大角速度，包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述使用所述角度响应阈值对所述第一转向控制数据进行限制得到第二转向控制数据，包括以下步骤：

8.一种限制自动驾驶转向装置，其特征在于，所述限制自动驾驶转向装置包括：

9.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的限制自动驾驶转向程序，所述限制自动驾驶转向程序配置为实现根据权利要求1至7中任一项所述限制自动驾驶转向方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的限制自动驾驶转向方法的步骤。