CN116101281A - 一种自动驾驶控制方法、系统及存储介质和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动驾驶控制方法、系统及存储介质和计算机设备,其在原始车道中线信息中加入从人机交互模块输入的补偿偏移,获得目标车道中线信息,并按照目标车道中线信息控制车辆跟随目标车道中线行驶。本发明的自动驾驶控制方法、装置及存储介质和计算机设备可根据输入的补偿偏移控制车辆跟随具有补偿偏移的目标车道中线行驶,可匹配不同的驾驶员的驾驶习惯,提升自动驾驶的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域,特别涉及一种自动驾驶控制方法、装置及存储介质和计算机设备。
背景技术
当前高精度传感器、高算力芯片、物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的信息技术广泛运用,正加速社会的智能化发展,汽车交通领域智能化的进程亦随之演化,其中ADAS/AD(Advanced Driver Assistance Systems/Autonomous Driving,高级辅助驾驶系统/自动驾驶)是汽车行业的重点创新领域。
LKA(Lane Keeping Assist,车道保持辅助)是ADAS/AD基础功能,其通过对车辆的横向(转向)控制,维持车辆在本车道内行驶。
目前,业界的LKA是基于车道的中线对车辆进行横向控制,其中,LKA的干预时机可根据需求选择,对应于其早期干预模式,其始终以车辆的纵向中轴与车道的中线重合为调控目标,持续控制车辆严格沿车道中线行驶。但是,如图1所示,在车辆严格居中行驶时,由于驾驶员位于车内左侧位置,其视线经车身结构(车头、引擎盖)观察车道线时,其左侧可视区和右侧可视区与其自身驾驶时的规范不同,会在感知上出现偏差,即误认为车辆偏向右侧行驶,此时驾驶员就会通过向左打方向盘来进行车道纠正,此时就会出现误操作,同时由于车辆实际是居中行驶的,所以驾驶员上述的左向纠正操作与LKA的控制策略违背,LKA会反复纠正驾驶员的纠正操作(即不让驾驶员向左打方向盘的结果维持,不让驾驶员将车辆控制相比于严格居中偏左行驶),导致驾驶体感较差,进而导致LKA功能使用率降低。
发明内容
基于此,本发明的目的是提供一种自动驾驶控制方法、系统及存储介质和计算机设备,提供了自动驾驶的车道偏移方案,从而提高自动驾驶与驾驶员的驾驶习惯的匹配度,提高了自动驾驶的实用性。
本发明一方面提供一种自动驾驶控制方法,包括:
获取人机交互模块输入的补偿偏差;
在车辆驾驶过程中,根据车辆行驶的当前车道的左右车道线信息获得原始车道中线信息;
在所述原始车道中线信息中加入的所述补偿偏差,获得目标车道中线信息,其中,所述目标车道中线信息与所述原始车道中线信息的中线平行,且距离差为所述补偿偏差;
根据所述目标车道中线信息获得方向盘转角,并根据所述方向盘转角调控车辆横向偏移,以使所述车辆跟随所述目标车道中线信息对应的目标车道中线行驶。
可选地,所述根据所述目标车道中线信息获得方向盘转角的步骤包括:
根据预瞄点设定规则在所述目标车道中线上获得预瞄点;
根据所述预瞄点与车辆当前状态获得前轮转角,并根据所述前轮转角和方向盘传动比的乘积获得第一方向盘转角;
根据所述目标车道中线信息获得横向偏差、航向偏差、车道中线曲率;
将所述横向偏差代入比例-积分-微分控制式,获得第二方向盘转角;
将所述航向偏差代入比例-积分-微分控制式,获得第三方向盘转角;
根据所述车道中线曲率获得第一比例系数和第二比例系数;
根据计算式θtotal=A*θffw+B*(θε+θβ)获得所述方向盘转角,其中,θtotal为所述反方向盘转角,θffw为所述第一方向盘转角,θε为所述第二反向盘转角,θβ为所述第三方向盘转角,A为所述第一比例系数,B为所述第二比例系数,A+B=1,所述第二比例系数随所述车道中线曲率的增大而增大。
可选地,还包括:
根据所述左右车道信息获得车道有效宽度;
将所述车道有效宽度与预设宽度范围进行比较,在所述车道有效宽度超出所述预设宽度范围时进行预警。
可选地,还包括:
根据当前车速调节前视距离,所述前视距离满足ld=k*V+lb,其中,k为增益系数,V为当前车速,lb为基础预瞄距离。
可选地,所述预瞄点设定规则包括:
以车辆当前位置为零点,以车辆当前中轴线方向为Y轴方向,根据所述前视距离在所述目标车道中线信息的目标车道中线方程中选取所述预瞄点,所述预瞄点的X轴坐标为车辆位置与预瞄点之间的所述横向距离。
可选地,所述人机交互模块预设有所述补偿偏差的预设值,所述预设值包括5厘米、10厘米、15厘米和20厘米,所述人机交互模块输入的补偿偏差为所述预设值中的数值。
根据本发明的另一方面,提供一种自动驾驶系统,包括:
前视摄像头,用于获得左右车道线信息;
人机交互模块,用于获得补偿偏移;
控制模块,用于根据所述左右车道线信息、所述补偿偏差以及根据本发明提供的自动驾驶控制方法获得方向盘转角,并根据所述方向盘转角调控车辆横向偏移,以使所述车辆的跟随与目标车道中线行驶。
根据本发明的再一方面,提供一种存储介质,所述存储介质为计算机可读存储介质,且存储有计算机程序,所述计算机程序用于执行本发明的自动驾驶控制方法。
根据本发明的又一方面,提供一种计算机设备,所述计算机设备用于执行本发明的自动驾驶控制方法。
本发明提供的自动驾驶控制方法将偏移量加入原始车道中线信息中,获得具有偏移的目标车道中线信息,并根据目标车道中线信息控制车辆的横向偏移,使车辆的中轴线与目标车道中线一致,进而可消除驾驶员对自动驾驶中的车辆不居中的感观,提升自动驾驶体验。
附图说明
图1为现有技术中行车状态示意图;
图2为本发明实施例中自动驾驶控制方法的行车状态示意图;
图3为本发明实施例中自动驾驶系统的系统架构示意图;
图4为本发明实施例中自动驾驶控制方法的主要流程图;
图5为本发明实施例中自动驾驶控制方法的第一前轮转角算法示意图;
图6为本发明实施例中自动驾驶控制方法的模拟测试的车道中线曲线;
图7为本发明实施例中自动驾驶控制方法的模拟测试的零偏移量下车道偏差曲线;
图8为本发明实施例中自动驾驶控制方法的模拟测试的0.15m偏移量下车道偏差曲线。
主要元件符号说明:
前视摄像头 | 10 | 多域控制器 | 20 |
车身电子稳定系统 | 30 | 电动助力转向系统 | 40 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图2,所示为本发明实施例中自动驾驶控制方法的行车状态示意图。
在本申请中,系统根据人机交互模块输入的补偿偏移重构出一条重构车道中线,重构车道中线相比于车道中线偏左(如果是右舵车辆,则偏右),本申请的自动驾驶控制方法可根据人机交互模块输入的补偿偏差控制车辆的中轴线(在本申请中为纵向中轴线)与重构车道中线一致,使车辆实际偏左行驶,调节左侧可视区与右侧可视区的视野比例,与驾驶员习惯的左侧可视区与右侧可视区的视野比例相匹配,匹配不同驾驶员的行车习惯,提高了驾驶员的行车体验,提高了自动驾驶系统的实用性。
图3为本发明实施例中自动驾驶系统的系统架构示意图。
如图3所示,在本实施例中,通过前视摄像头10获得车道线信息,该车道线信息包括左右车道线信息,多域控制器20根据车道线信息获得行车需求,同时根据车身电子稳定系统30提供的当前车速计算处理获得助力转向扭矩,助力转向扭矩提供至电动助力转向系统40,通过电动助力转向系统实现前轮转向控制,人机交互模块50(例如包括智能触控面板)根据人机交互模块50的输入向多域控制器20提供补偿偏移,多域控制器20根据补偿偏移控制车辆的实际航道偏移。其中,多域控制器20、车身电子稳定系统30和电动助力转向系统40对应自动驾驶系统的控制模块,用于根据车道线信息控制车辆行驶航道,实际根据不同的车辆结构,其控制模块的具体结构可能不尽相同,本申请对此不做特别限定。
图4为本发明实施例中自动驾驶控制方法的主要流程图。
如图4所示,本发明实施例中自动驾驶方法主要包括:
步骤S01:获取人机交互模块输入的补偿偏差。
步骤S02:在车辆驾驶过程当中,根据车辆行驶的当前车道的左右车道线信息获得原始车道中线信息。
步骤S03:在所述原始车道中线信息中加入所述补偿偏差,获得目标车道中线信息。其中,所述目标车道中线信息与所述原始车道中线信息的中线平行,且距离差为所述补偿偏差。
步骤S04:根据所述目标车道中线信息获得方向盘转角,并根据所述方向盘转角调控车辆横向偏移,使所述车辆的中轴线与目标车道中线一致。
其中,在步骤S02中,左右车道线信息通过二项式方程表示,
左车道线:XL=CL0*YL*YL+CL1*YL+CL2(式1)
右车道线:XR=CR0*YR*YR+CR1*YR+CR2(式2)
式中,C0,C1,C2为二项式系数,由前视摄像头通过CAN((Controller AreaNetwork,控制器局域网络)报文上传到总线而预先设置。
由左车道线和右车道线,推导、拟合出原始车道中线信息的原始车道中线的二项式方程,如下:
Xm=Cm0*Ym*Ym+Cm1*Ym+Cm2 (式3)
在步骤S03中,本实施例根据用户习惯在人机交互模块的系统中设定有补偿偏差的预设值,至控制模块的补偿偏差为预设值中的数值,具体地,本实施例的预设值包括5厘米、10厘米、15厘米和20厘米,将补偿偏差加入后,获得的目标车道中线的二项式方程为:
Xm=Cm0*Ym*Ym+Cm1*Ym+Cm2+Coffset (式4)
进一步地,所述根据所述目标车道中线信息获得方向盘转角的步骤包括:
根据预瞄点设定规则在所述目标车道中线上获得预瞄点;
根据所述预瞄点与车辆当前状态获得前轮转角,并根据所述前轮转角和方向盘传动比的乘积获得第一方向盘转角;
根据所述目标车道中线信息获得横向偏差、航向偏差、车道中线曲率;
将所述横向偏差代入比例-积分-微分控制式,获得第二方向盘转角;
将所述航向偏差代入比例-积分-微分控制式,获得第三方向盘转角;
根据所述车道中线曲率获得第一比例系数和第二比例系数;
根据计算式θtotal=A*θffw+B*(θε+θβ)获得所述方向盘转角,其中,θtotal为所述反方向盘转角,θffw为所述第一方向盘转角,θε为所述第二反向盘转角,θβ为所述第三方向盘转角,A为所述第一比例系数,B为所述第二比例系数,A+B=1,所述第二比例系数随所述车道中线曲率的增大而增大。
其中,参照图5,根据预瞄点设定规则在所述目标车道中线上获得预瞄点;以及根据所述预瞄点与车辆当前状态获得前轮转角,并根据所述前轮转角和方向盘传动比的乘积获得第一方向盘转角的步骤具体包括:
基于几何原理,根据预瞄点与汽车位置的关系可计算出转弯半径,再通过汽车轴距L和转弯半径R求出前轮转角,其中,
通过正弦定理可以推出,
式中,ld为前视距离;α为预瞄点与汽车前行方向的夹角(前视摄像头相对车身的设置位置和指向一定,可通过前视摄像头的反馈图像获得该夹角,该夹角对应车辆当前状态);R为转弯半径,车身的参考点例如可选择前轮横轴的中点。
进而推导,
由图示可得,
获得前轮转角δ和方向盘传动比R(车辆配置参数,可从车辆信息中预先读取,或额外单独设置,一般系统与搭载的车型相互匹配,该参数与之匹配而预先设定),得到第一方向盘转角θffw。
θffw=δ*R (式6)
进一步地,根据所述目标车道中线信息获得横向偏差、航向偏差、车道中线曲率的步骤包括:由式4得到横向偏差、航向偏差、车道中线曲率,得到的具体表达式如下:
横向偏差ε:车辆与车道中线的横向距离;
ε=Cm2+Coffset
航向偏差β:车辆中轴线与车道中线的夹角;
β=tan-1Cm1
车道中线曲率σ:车道中线弯曲程度;
将横向偏差和航向偏差代入比例-积分-微分控制式,分别获得第二方向盘转角θε和第三方向盘转角θβ,具体的表达式如下
其中,KP,KI,KD为对应的比例-积分-微分(PID)控制器的预设系数。
同时根据车道中线曲率获得第一比例系数A和第二比例系数B,最终获得的方向盘转角的计算式为θtotal=A*θffw+B*(θε+θβ)(式9)。
其中,A+B=1,随车道中线曲率σ的增大,第二比例系数B增大,可提高的横向偏差和航向偏差的消除效果。
进一步地,在本实施例中,还根据左右车道线信息获得车道有效宽度,车道有效宽度Xd满足:Xd=|XL|+|XR|,{Xd|2.8≤Xd≤4.2},并在车道有效宽度超出预设宽度范围(在本实施例中为2.8m~4.2m)时进行预警,以便系统进行再自检(车道过宽时可能识别错误,自检以再识别,消除错误),或停止自动驾驶辅助,或提醒驾驶员车道过窄,保证行车安全。
在本实施例中,还包括根据预瞄点设定规则在所述目标车道中线上获得预瞄点,预瞄点设定规则包括:以车辆当前位置为零点,以车辆当前中轴线方向为Y轴方向,根据所述前视距离在所述目标车道中线信息的目标车道中线方程中选取所述预瞄点,所述预瞄点的X轴坐标为车辆位置与预瞄点之间的所述横向距离。其中,车辆的参考点位例如选择前轮横轴的中点。
其中,预瞄点设定规则对应本实施例具体包括:根据当前车速(车辆当前状态包括车速,影响预瞄点的选取,进而影响前轮转角的获取)调节前视距离,前视距离ld=k*V+lb,其中,k为增益系数(在本实施例中为0.2),V为车速,lb为基础预瞄距离(一般设定为10m);以车辆当前位置为零点,以车辆当前中轴线方向为Y轴方向,建立坐标系,根据目标车道中线信息在该坐标系上调节目标车道中线方程,根据前视距离ld在目标车道中线信息的目标车道中线方程中选取预瞄点(Xp,Yp),使其其满足此时e=Xp,对应获得的预瞄点的X轴坐标直接为车辆位置与预瞄点之间的横向距离e。
图6为本发明实施例中自动驾驶控制方法的模拟测试的车道中线曲线,图7为本发明实施例中自动驾驶控制方法的模拟测试的零偏移量下车道偏差曲线,图8为本发明实施例中自动驾驶控制方法的模拟测试的0.15m偏移量下车道偏差曲线。其中,车速设定为40KPH(11.11m/s)。
参照图6、图7和图8,可知,基于本发明实施例的自动驾驶控制方法,车辆可沿预期的车道线行车,且车辆中轴线与车道中线的偏移量在直线行驶时与预设偏移量一致,在曲线行驶中,偏移量处于预期误差内,对于选定的不同的偏移量,其实际偏移排除偏移后基本一致,可满足行车控制需求。
本发明还提供一种自动驾驶系统,主要包括前视摄像头、人机交互模块和控制模块,其中,前视摄像头用于获得用于获得左右车道线信息,具体还可以为视觉传感器、光探测器、摄像头等;人机交互模块用于设置补偿偏差,并向控制模块提供该补偿偏差;控制模块根据左右车道线信息、从人机交互模块输入的补偿偏差以及本发明的自动驾驶控制方法获得方向盘转角,进而根据方向盘转角在车辆行驶中控制车辆的横向偏移,以使车辆的中轴线与目标车道中线重合,使车辆实际跟随目标车道中线行驶。
本发明还提供一种存储介质,该存储介质为计算机可读存储介质,且存储有计算机程序,该计算机程序用于执行本发明的自动驾驶控制方法。
本发明还提供一种计算机设备,该计算机设备用于执行本发明的自动驾驶控制方法。
本领域技术人员可以理解,在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读存储介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,“计算机可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RandomAccess Memory,简称RAM),只读存储器(Read Only Memory imageROM),可擦除可编辑只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory,简称CDROM)。另外,计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(program-mable gate array,检简称PGA),现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称FPGA)等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种自动驾驶控制方法,其特征在于,包括:
获取人机交互模块输入的补偿偏差;
在车辆驾驶过程当中,根据车辆行驶的当前车道的左右车道线信息获得原始车道中线信息;
在所述原始车道中线信息中加入的所述补偿偏差,获得目标车道中线信息,其中,所述目标车道中线信息与所述原始车道中线信息的中线平行,且距离差为所述补偿偏差;
根据所述目标车道中线信息获得方向盘转角,并根据所述方向盘转角调控车辆横向偏移,以使所述车辆跟随所述目标车道中线信息对应的目标车道中线行驶。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶控制方法,其特征在于,所述根据所述目标车道中线信息获得方向盘转角的步骤包括:
根据预瞄点设定规则在所述目标车道中线上获得预瞄点;
根据所述预瞄点与车辆当前状态获得前轮转角,并根据所述前轮转角和方向盘传动比的乘积获得第一方向盘转角;
根据所述目标车道中线信息获得横向偏差、航向偏差、车道中线曲率;
将所述横向偏差代入比例-积分-微分控制式,获得第二方向盘转角;
将所述航向偏差代入比例-积分-微分控制式,获得第三方向盘转角;
根据所述车道中线曲率获得第一比例系数和第二比例系数;
根据计算式θtotal=A*θffw+B*θε+θβ)获得所述方向盘转角,其中,θtotal为所述反方向盘转角,θffw为所述第一方向盘转角,θε为所述第二反向盘转角,θβ为所述第三方向盘转角,A为所述第一比例系数,B为所述第二比例系数,A+B=1,所述第二比例系数随所述车道中线曲率的增大而增大。
4.根据权利要求1所述的自动驾驶控制方法,其特征在于,还包括:
根据所述左右车道信息获得车道有效宽度;
将所述车道有效宽度与预设宽度范围进行比较,在所述车道有效宽度超出所述预设宽度范围时进行预警。
5.根据权利要求3所述的自动驾驶控制方法,其特征在于,还包括:
根据当前车速调节前视距离,所述前视距离满足ld=k*V+lb,其中,k为增益系数,V为当前车速,lb为基础预瞄距离。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶控制方法,其特征在于,所述预瞄点设定规则包括:
以车辆当前位置为零点,以车辆当前中轴线方向为Y轴方向,根据所述前视距离在所述目标车道中线信息的目标车道中线方程中选取所述预瞄点,所述预瞄点的X轴坐标为车辆位置与预瞄点之间的所述横向距离。
7.根据权利要求1所述的自动驾驶控制方法,其特征在于,
所述人机交互模块预设有所述补偿偏差的预设值,所述预设值包括5厘米、10厘米、15厘米和20厘米,所述人机交互模块输入的补偿偏差为所述预设值中的数值。
8.一种自动驾驶系统,其特征在于,包括:
前视摄像头,用于获得左右车道线信息;
人机交互模块,用于获得补偿偏移;
控制模块,用于根据所述左右车道线信息、所述补偿偏差以及根据权利要求1至7任一项所述的自动驾驶控制方法获得方向盘转角,并根据所述方向盘转角调控车辆横向偏移,以使所述车辆的跟随与目标车道中线行驶。
9.一种存储介质,所述存储介质为计算机可读存储介质,且存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序用于执行根据权利要求1至7任一项所述的自动驾驶控制方法。
10.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备用于执行根据权利要求1至7任一项所述的自动驾驶控制方法。
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CN202310064009.8A CN116101281A (zh) | 2023-01-19 | 2023-01-19 | 一种自动驾驶控制方法、系统及存储介质和计算机设备 |
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CN202310064009.8A CN116101281A (zh) | 2023-01-19 | 2023-01-19 | 一种自动驾驶控制方法、系统及存储介质和计算机设备 |
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