CN116001908A - 一种车辆横向控制方法、系统及车辆、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆横向控制方法、系统及车辆、可读存储介质，车辆横向控制方法包括：获取参考路线上距离车辆位置最近的点S；根据点S，获取车辆的转弯点E；根据转弯点E，获取车辆的方向盘转角。本发明解决了现有车辆横向控制方法复杂的技术问题，实现了简化车辆横向控制方法的技术效果。

Description

一种车辆横向控制方法、系统及车辆、可读存储介质

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，具体而言，涉及一种车辆横向控制方法、系统及车辆、可读存储介质。

背景技术

目前的无人驾驶技术已经有了很大的发展，对于方向盘转向的横向控制算法主要集中在两类：一类是依据辨识的车道线，采用线性二次调节器或者PID进行横向控制；另外一类是依据设定的轨迹数据，采用纯跟踪或者stanley算法计算车辆的转向角实现循迹跟踪。这两类算法在各自适配的场景都取得了较好的应用，存在的问题的是实现原理相对复杂，且都依赖感知数据的精度，都涉及车身转向的阿克曼模型，因此存在较大的计算复杂性和原理复杂性。

发明内容

本发明解决了现有车辆横向控制方法复杂的技术问题，实现了简化车辆横向控制方法的技术效果。

为解决上述问题，本发明提供一种车辆横向控制方法，包括：获取参考路线上距离车辆位置最近的点S；根据点S，获取车辆的转弯点E；根据转弯点E，获取车辆的方向盘转角。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本发明提供的车辆横向控制方法用于控制低速行驶的无人驾驶汽车，无人驾驶汽车按照预先设定完成的参考路线行驶，该控制方法实现车辆的转弯控制，原理简单，计算复杂度低。

在本发明的一个实例中，根据点S，获取车辆的转弯点E，包括：根据点S为起点，车辆继续行驶一段距离，获取车辆的转弯点E。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：车辆行驶的距离决定着参考路线上E点的位置，E点的位置与方向盘夹角有关。

在本发明的一个实例中，点S至转弯点E的距离为d，距离d小于或等于转弯半径r。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：为实现车辆的转弯控制，距离d不能跨越转弯处，即在线段SE之间，参考路线不能出现较大的转弯。如果出现较大转弯，需要将E点往S点方向移动，缩短距离d。

在本发明的一个实例中，距离d根据以下公式获取：d＝v*C；其中，v为车辆的速度，C为系数。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：距离d决定着参考路线上E点的位置，距离d一般与车速正相关，即车速越快，d值越大，通过上述公式计算得到的距离d，运算过程简单，结果准确。

在本发明的一个实例中，根据转弯点E，获取车辆的方向盘转角，包括：根据转弯点E，获取转弯点E到车辆的车头H的连线EH，并获取连线EH与车辆的车身轴线的夹角a；根据夹角a，获取车辆的方向盘转角。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：S点是参考路线上距离车头H最近的点，线段SE的长度为d，通过HE与车身轴线的夹角a，获得横向控制输出的车辆方向盘转角，原理简单，计算复杂度低。

在本发明的一个实例中，方向盘转角根据以下公式获取：方向盘转角＝ka；其中，k为转动系数。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：HE与车身轴线的夹角a乘以转动系数k，即为横向控制输出的车辆方向盘转角，在不同的应用场景中，根据方向盘角度的大小，观察车辆转弯是超调还是欠响应，并对k值进行调参，使得获得的角度更为准确。

在本发明的一个实例中，点S为参考路线上距离车辆的前轮位置最近的点。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：在转弯过程中，一般车辆为前轮转向，故点S选取参考路线上距离车辆的前轮位置最近的点，计算结果更为准确。

本发明还提供一种车辆横向控制系统，包括：最近点S获取模块，用于获取参考路线上与车辆位置最近的点S；转弯点E获取模块，用于根据点S获取车辆的转弯点E；方向盘转角获取模块，用于根据转弯点E获取车辆的方向盘转角。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：车辆横向控制系统用于执行上述实例中的控制方法时，具备了上述实施例中控制方法的所有技术特征以及所有有益效果，此处不再作一一赘述。

本发明还提供一种车辆，包括：一个或多个处理器；存储系统，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，一个或多个处理器实现上述任一实例的车辆横向控制方法。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：车辆在实现上述实例中的控制方法后，车辆具备了上述实施例中控制方法的所有技术特征以及所有有益效果，此处不再作一一赘述。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实例的车辆横向控制方法。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：计算机可读存储介质在实现上述实例中的控制方法后，计算机可读存储介质具备了上述实施例中控制方法的所有技术特征以及所有有益效果，此处不再作一一赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车辆横向控制方法的流程示意图。

图2为本发明实施例提供的车辆转弯的示意图一。

图3为本发明实施例提供的车辆转弯的示意图二。

图4为本发明实施例提供的一种车辆的结构示意图。

附图标记说明：

410-处理器；420-存储器；430-输入装置；440-输出装置。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例一：

参见图1至图3，本发明提供一种车辆横向控制方法，包括：

S100：获取参考路线上距离车辆位置最近的点S；

S200：根据点S，获取车辆的转弯点E；

S300：根据转弯点E，获取车辆的方向盘转角。

优选的，点S为参考路线上距离车辆的前轮位置最近的点。

具体的，本发明提供的车辆横向控制方法用于控制低速行驶的无人驾驶汽车，无人驾驶汽车按照预先设定完成的参考路线行驶，该控制方法实现车辆的转弯控制，原理简单，计算复杂度低，能够根据行进路线实时调整车辆转向角度，达到横向控制的目的。在转弯过程中，一般车辆为前轮转向，故点S选取参考路线上距离车辆的前轮位置最近的点，即参考路线上距离车头H最近的点，计算结果更为准确。

进一步的，根据点S，获取车辆的转弯点E，包括：

根据点S为起点，车辆继续行驶一段距离，获取车辆的转弯点E。

具体的，车辆行驶的距离决定着参考路线上E点的位置，E点的位置与方向盘夹角有关。

进一步的，点S至转弯点E的距离为d，距离d小于或等于转弯半径r。

具体的，参见图3，为实现车辆的转弯控制，距离d不能跨越转弯处，即在线段SE之间，参考路线不能出现较大的转弯。如果出现较大转弯，需要将E点往S点方向移动，缩短距离d。

进一步的，距离d根据以下公式获取：

d＝v*C；其中，v为车辆的速度，C为系数。

具体的，距离d决定着参考路线上E点的位置，距离d一般与车速正相关，即车速越快，d值越大，通过上述公式计算得到的距离d，运算过程简单，结果准确。

进一步的，根据转弯点E，获取车辆的方向盘转角，包括：

根据转弯点E，获取转弯点E到车辆的车头H的连线EH，并获取连线EH与车辆的车身轴线的夹角a；

根据夹角a，获取车辆的方向盘转角。

具体的，参见图2，S点是参考路线上距离车头H最近的点，线段SE的长度为d，通过HE与车身轴线的夹角a，获得横向控制输出的车辆方向盘转角，原理简单，计算复杂度低。

进一步的，方向盘转角根据以下公式获取：

方向盘转角＝ka；其中，k为转动系数。

具体的，HE与车身轴线的夹角a乘以转动系数k，即为横向控制输出的车辆方向盘转角。在不同的应用场景中，根据方向盘角度的大小，观察车辆转弯是超调还是欠响应，并对k值进行调参，使得获得的角度更为准确。

实施例二：

本发明提供一种车辆横向控制系统，包括：

最近点S获取模块，用于获取参考路线上与车辆位置最近的点S；

转弯点E获取模块，用于根据点S获取车辆的转弯点E；

方向盘转角获取模块，用于根据转弯点E获取车辆的方向盘转角。

优选的，车辆横向控制系统用于执行上述实例中的控制方法时，具备了上述实施例中控制方法的所有技术特征以及所有有益效果，此处不再作一一赘述。

实施例三：

本发明提供一种车辆，包括：一个或多个处理器；存储系统，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，一个或多个处理器实现上述任一实例的车辆横向控制方法。

优选的，车辆在实现上述实例中的控制方法后，车辆具备了上述实施例中控制方法的所有技术特征以及所有有益效果，此处不再作一一赘述。

具体的，图4为本发明实施例三提供的一种车辆的结构示意图，示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性车辆的框图。图4显示的车辆仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图4所示，该车辆包括处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440，车辆中处理器410的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器410为例，车辆中的处理器410、存储器420、输入装置430及输出装置440可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

具体的，存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车辆横向控制方法对应的程序指令/模块(例如，车辆横向控制装置中的最近点S获取模块、转弯点E获取模块和方向盘转角获取模块)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车辆横向控制方法。该方法可以包括：获取参考路线上与车辆位置最近的点S；根据点S，获取车辆的转弯点E；根据转弯点E，获取车辆的方向盘转角。

具体的，存储器420可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据车辆的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

具体的，输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与车辆的用户设置和功能控制有关的键信号输入等。输出装置440可包括显视频等显示设备或其他控制设备。

实施例四：

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实例的车辆横向控制方法。

优选的，计算机可读存储介质在实现上述实例中的控制方法后，计算机可读存储介质具备了上述实施例中控制方法的所有技术特征以及所有有益效果，此处不再作一一赘述。

具体的，本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——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。计算机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、便携式计算机磁盘、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、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号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，其中承载了计算机可读的程序代码。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。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、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。

计算机可读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、电线、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或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，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机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，包括：

获取参考路线上距离车辆位置最近的点S；

根据所述点S，获取所述车辆的转弯点E；

根据所述转弯点E，获取所述车辆的方向盘转角。

2.根据权利要求1所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述根据所述点S，获取所述车辆的转弯点E，包括：

根据所述点S为起点，所述车辆继续行驶一段距离，获取所述车辆的转弯点E。

3.根据权利要求1所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述点S至所述转弯点E的距离为d，所述距离d小于或等于转弯半径r。

4.根据权利要求3所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述距离d根据以下公式获取：

d＝v*C；其中，v为所述车辆的速度，C为系数。

5.根据权利要求1所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述根据所述转弯点E，获取所述车辆的方向盘转角，包括：

根据所述转弯点E，获取所述转弯点E到所述车辆的车头H的连线EH，并获取所述连线EH与所述车辆的车身轴线的夹角a；

根据所述夹角a，获取所述车辆的方向盘转角。

6.根据权利要求5所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述方向盘转角根据以下公式获取：

所述方向盘转角＝ka；其中，k为转动系数。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的车辆横向控制方法，其特征在于，所述点S为所述参考路线上距离所述车辆的前轮位置最近的点。

8.一种车辆横向控制系统，其特征在于，包括：

最近点S获取模块，用于获取参考路线上与车辆位置最近的点S；

转弯点E获取模块，用于根据所述点S获取所述车辆的转弯点E；

方向盘转角获取模块，用于根据所述转弯点E获取所述车辆的方向盘转角。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储系统，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆横向控制方法。

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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆横向控制方法。

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