CN116215654A - 水平运输车的转向控制方法、装置和计算机设备 - Google Patents

水平运输车的转向控制方法、装置和计算机设备 Download PDF

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CN116215654A
CN116215654A CN202310132214.3A CN202310132214A CN116215654A CN 116215654 A CN116215654 A CN 116215654A CN 202310132214 A CN202310132214 A CN 202310132214A CN 116215654 A CN116215654 A CN 116215654A
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杨首辰
王阳
赵子健
张宇轩
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Abstract

本申请涉及一种水平运输车的转向控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。本申请提供一种适用于无人4x4港口集装箱水平运输车的转向控制方法，其充分考虑了四轮转向车辆的特点，提高了转向及换道的灵活性，同时可以在某一轴发生故障的状态下保证基本的转向功能。

Description

水平运输车的转向控制方法、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及智能驾驶技术领域，特别是涉及一种水平运输车的转向控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
当前，伴随无人驾驶技术的成熟，港口建设逐步从“自动化”迈向“无人化”。尤其是在港口集装箱水平运输作业环节，无人驾驶车辆不断增加，不仅可以覆盖高昂的人力成本，还能大幅提高作业效率。4x4港口集装箱水平运输车是一种用于港口集装箱运输的车辆，其有2个轴，4个车轮，每个轴均可作为转向轴及驱动轴，因此可实现四轮驱动及四轮转向，相比于前轮转向车辆，其具有更高的自由度和灵活性。两个轴的转向系统相互独立，当某一轴的转向系统故障时，另一轴的转向系统仍可工作，保证基本的转向功能。4x4港口集装箱水平运输车无驾驶室，两个轴均通过驱动电机进行驱动，通过驱动电机的正反转实现车辆的双向行驶。目前的转向控制方法基本都是针对前轮转向车辆进行研究，不能适用于后轮转向及四轮转向。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种准确的水平运输车的转向控制方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种水平运输车的转向控制方法。应用于四轮转向的水平运输车，所述方法包括：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在其中一个实施例中，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向，包括：
计算实时航向角与目标航向角之间的差值，在差值小于第一预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
在差值大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
在差值不小于第一预设角度且不大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车进入故障模式，水平运输车的驱动电机不运转；第一预设角度小于第二预设角度。
在其中一个实施例中，根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮，包括：
根据驱动电机的运转方向，确定水平运输车的预行驶方向；
计算水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
在其中一个实施例中，故障类型至少分为前轮转向故障、后轮转向故障、前后轮转向均故障以及前后轮转向均无故障；工作场景类型至少分为平行换道和车道跟随；相应地，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式，包括：
在当前故障类型为前后轮转向均无故障的情况下，若工作场景类型为平行换道，则确定车轮目标控制模式为四轮换道控制，若工作场景类型为车道跟随，则确定车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在当前故障类型为前轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在当前故障类型为后轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在当前故障类型为前后轮转向均故障的情况下，确定水平运输车进入故障模式，车轮目标控制模式为空。
在其中一个实施例中，根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角，包括：
在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000031
水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000032
其中，L为水平运输车的轴距，lc为预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
在其中一个实施例中，根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角，包括：
在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据水平运输车的轴距确定水平运输车的车辆几何中心，以水平运输车的车辆几何中心为圆心、预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据参考圆与水平运输车的目标轨迹，确定水平运输车的目标轨迹点航向角；
将目标轨迹点航向角与实时航向角之间的差值，作为前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
第二方面，本申请还提供了一种水平运输车的转向控制装置。应用于四轮转向的水平运输车，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
方向确定模块，用于根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
模式确定模块，用于获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
角度确定模块，用于根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述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以下步骤：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
上述水平运输车的转向控制方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。本申请提供一种适用于无人4x4港口集装箱水平运输车的转向控制方法，其充分考虑了四轮转向车辆的特点，提高了转向及换道的灵活性，同时可以在某一轴发生故障的状态下保证基本的转向功能。
附图说明
图1为一个实施例中水平运输车的转向控制方法的应用环境图；
图2为一个实施例中水平运输车的转向控制方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中水平运输车的转向控制方法的流程示意图；
图4为一个实施例中预瞄四轮转向控制的车辆方向示意图；
图5为一个实施例中四轮换道控制的车辆方向示意图；
图6为一个实施例中预瞄前轮转向控制的车辆方向示意图；
图7为一个实施例中预瞄后轮转向控制的车辆方向示意图；
图8为一个实施例中水平运输车的转向控制装置的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的水平运输车的转向控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。数据存储系统可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种水平运输车的转向控制方法，应用于四轮转向的水平运输车，以该方法应用于图1中的服务器104为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
首先需要说明的是，本申请提供的水平运输车的转向控制方法的执行主体服务器104与水平运输车的智能驾驶系统中的决策规划模块能够进行信息交互，水平运输车的目标航向角即是通过决策规划模块给出的轨迹所确定的。水平运输车的实时航向角是通过传感器或者水平运输车的组合导航系统所提供的。不管是实时航向角还是目标航向角，都是体现车辆行驶方向的，在本申请实施例中，实时航向角和目标航向角是参考同一坐标系而确定的。
实时航向角体现的是水平运输车当前时刻的车辆行驶方向，目标航向角体现的是智能驾驶系统中的决策规划模块对水平运输车的行驶方向进行调整时，给出的目标航向角，通过目标航向角可以使水平运输车往预设方向行驶。可以理解的是，根据实时航向角与目标航向角之间的差距，可以确定水平运输车的转向控制方法。具体地，根据实时航向角与目标航向角之间的差值的大小或正负，确定水平运输车的电机的运转方向，也即水平运输车的行驶方向。
步骤204，根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
本申请提供的方法应用于四轮转向的水平运输车，四轮转向的水平运输车包括两轴车轮，均可作为转向轮和驱动轮。在水平运输车行驶过程中，需要首先确定车辆的前轮和后轮，需要说明的是，此处的前轮包括连在同一根车轴上的两个车轮，同理后轮也是指同一车轴上的两个车轮。前轮是指水平运输车在行驶时前面车轴上的两个车轮，后轮则是后面车轴上的两个车轮，因此，根据驱动电机的运转方向确定水平运输车的行驶方向，再确定水平运输车在行驶时的前轮与后轮。
具体地，在一个实施例中，在水平运输车的初始设定中，可以将水平运输车的两轴车轮进行标记，每一次对水平运输车的转向进行控制时，都将前轮标记为“1”，后轮标记为“2”，在当前次控制时，若驱动电机的运转方向不变，则将1号车轮继续定义为前轮，若驱动电机的运转方向发生变化，则将2号车轮定义为前轮。
步骤206，获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
当前故障类型用于指示水平运输车的两轴车轮在转向上的障碍情况，也即是否能够作为转向轮；工作场景类型则是指示水平运输车当前工作需要的行驶方向的类型。具体地，可以根据转向系统故障及决策规划模块给出的场景定义进入不同的车轮目标控制模式。
步骤208，根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
轴距则是指水平运输车的两轴车轮之间的距离，而预瞄距离实无人驾驶车辆路径跟踪中的一个概念，用于对无人驾驶车辆进行控制以使其沿预设方向行驶，在本申请实施例中提及的水平运输车一般应用于大型港口货物运输，采用的时无人驾驶模式，因此，在对无人驾驶的水平运输车进行运输控制时，必定有预瞄距离。通过预瞄距离则可以确定水平运输车辆的车轮转向角度，以使得水平运输车辆沿预设方向行驶。
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。本申请提供一种适用于无人4x4港口集装箱水平运输车的转向控制方法，其充分考虑了四轮转向车辆的特点，提高了转向及换道的灵活性，同时可以在某一轴发生故障的状态下保证基本的转向功能。
在其中一个实施例中，参见图3，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向，包括：
步骤302，计算实时航向角与目标航向角之间的差值，在差值小于第一预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
步骤304，在差值大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
步骤306，在差值不小于第一预设角度且不大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车进入故障模式，水平运输车的驱动电机不运转；第一预设角度小于第二预设角度。
若水平运输车实时航向角与规划轨迹给定的目标航向角偏差少于30°，则驱动电机正转，水平运输车向前行驶；若水平运输车实时航向角与规划轨迹给定的目标航向角偏差大于150°，则驱动电机反转，水平运输车向后行驶；否则，进入故障模式。
上述实施例提供的方法，通过预设角度对水平运输车的行驶方向进行判断，能够快速完成水平运输车的转向控制。
在其中一个实施例中，根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮，包括：
根据驱动电机的运转方向，确定水平运输车的预行驶方向；
计算水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
其中，水平运输车的预行驶方向是指水平运输车的预设的行驶方向，根据预设行驶方向和水平运输车的当前位置向量之间的夹角，则可确定水平运输车的行驶方向，进而确定水平运输车的前后轮。具体地，在一个实施例中，可以根据水平运输车的两轴中点和某一固定点确定位置向量。将水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
上述实施例提供的方法中，根据水平运输车的位置向量和预行驶方向确定前后轮，能够更加准确地控制水平运输车的转向。
在其中一个实施例中，故障类型至少分为前轮转向故障、后轮转向故障、前后轮转向均故障以及前后轮转向均无故障；工作场景类型至少分为平行换道和车道跟随；相应地，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式，包括：
在当前故障类型为前后轮转向均无故障的情况下，若工作场景类型为平行换道，则确定车轮目标控制模式为四轮换道控制，若工作场景类型为车道跟随，则确定车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在当前故障类型为前轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在当前故障类型为后轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在当前故障类型为前后轮转向均故障的情况下，确定水平运输车进入故障模式，车轮目标控制模式为空。
在一个实施例中，转向系统的当前故障类型定义为4种，分别为前轮转向故障、后轮转向故障、前后轮转向故障及无故障；决策规划模块给出的工作场景类型定义为2种，分别为平行换道及车道跟随，则对应的控制模式如下：
平行换道，前轮转向故障，进入预瞄后轮转向控制；
平行换道，后轮转向故障，进入预瞄前轮转向控制；
平行换道，前后轮转向故障，进入故障模式；
平行换道，前后轮转向均无故障，进入四轮换道控制
车道跟随，前轮转向故障，进入预瞄后轮转向控制；
车道跟随，后轮转向故障，进入预瞄前轮转向控制；
车道跟随，前后轮转向故障，进入故障模式；
车道跟随，前后轮转向均无故障，进入预瞄四轮转向控制。
上述实施例提供的方法中，依据车辆故障状态及场景确定车辆转向控制模式，包括前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、四轮换道模式及故障模式，不同控制模式下采用不同的方式计算车轮转角，更加准确有效。
在其中一个实施例中，根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角，包括：
在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000101
水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000102
其中，L为水平运输车的轴距，lc为预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
具体地，在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，如图4所示，前轮与后轮转角同时控制，前轮和后轮反向旋转，定义向左转为正，向右转为负。
在其中一个实施例中，根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角，包括：
在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据水平运输车的轴距确定水平运输车的车辆几何中心，以水平运输车的车辆几何中心为圆心、预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据参考圆与水平运输车的目标轨迹，确定水平运输车的目标轨迹点航向角；
将目标轨迹点航向角与实时航向角之间的差值，作为前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
具体地，在一个实施例中，在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，参见图5，同时控制前轮转角和后轮转角，两者同向旋转。两车轮同向，同转角值，可实现车辆的平移。定义向左转为正，向右转为负。首先以车辆几何中心为圆心，以0.5m为半径做圆，圆与目标轨迹的交点为目标轨迹点，获得目标航向角，则前后与后轮的转角为：
δf＝δr＝ht-hv；
式中，δf为前轮的车轮转角，δr为后轮的车轮转角，ht为目标轨迹点航向角，hv为车辆航向角。
在一个实施例中，在车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制的情况下，参见图6，预瞄前轮转向控制控制前轮转角，定义向左转为正，向右转为负。后轮转角一直为零。预瞄前轮转向控制前轮转角值的计算如下：
Figure BDA0004084408330000111
式中，δf为前轮转角，L为轴距，lf为预瞄距离，定义为目标轨迹点到后轴中心位置的距离，elf为横向偏移距离，定义为目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。当目标轨迹点位于车辆轴线右侧时，该值为负；当目标轨迹点位于车辆轴线左侧时，该值为正。
在一个实施例中，在车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制的情况下，参见图7，预瞄后轮转向控制控制后轮转角，定义向左转为正，向右转为负。前轮转角一直为零。预瞄后轮转向控制后轮转角值的计算如下：
Figure BDA0004084408330000112
式中，δr为后轮转角，L为轴距，lr为后轮转向预瞄距离，定义为目标轨迹点到前轴中心位置的距离，elr为横向偏移距离，定义为目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。当目标轨迹点位于车辆轴线右侧时，该值为负；当目标轨迹点位于车辆轴线左侧时，该值为正。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的水平运输车的转向控制方法的水平运输车的转向控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个水平运输车的转向控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于水平运输车的转向控制方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种水平运输车的转向控制装置，应用于四轮转向的水平运输车，包括：数据获取模块801、方向确定模块802、模式确定模块803和角度确定模块804，其中：
数据获取模块801，用于获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
方向确定模块802，用于根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
模式确定模块803，用于获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
角度确定模块804，用于根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在其中一个实施例中，数据获取模块801还用于：
计算实时航向角与目标航向角之间的差值，在差值小于第一预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
在差值大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
在差值不小于第一预设角度且不大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车进入故障模式，水平运输车的驱动电机不运转；第一预设角度小于第二预设角度。
在其中一个实施例中，数据获取模块801还用于：
根据驱动电机的运转方向，确定水平运输车的预行驶方向；
计算水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
在其中一个实施例中，模式确定模块803还用于：
在当前故障类型为前后轮转向均无故障的情况下，若工作场景类型为平行换道，则确定车轮目标控制模式为四轮换道控制，若工作场景类型为车道跟随，则确定车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在当前故障类型为前轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在当前故障类型为后轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在当前故障类型为前后轮转向均故障的情况下，确定水平运输车进入故障模式，车轮目标控制模式为空。
在其中一个实施例中，角度确定模块804还用于：
在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000141
水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000142
其中，L为水平运输车的轴距，lc为预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
在其中一个实施例中，角度确定模块804还用于：
在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据水平运输车的轴距确定水平运输车的车辆几何中心，以水平运输车的车辆几何中心为圆心、预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据参考圆与水平运输车的目标轨迹，确定水平运输车的目标轨迹点航向角；
将目标轨迹点航向角与实时航向角之间的差值，作为前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
上述水平运输车的转向控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储航向角数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种水平运输车的转向控制方法。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
计算实时航向角与目标航向角之间的差值，在差值小于第一预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
在差值大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
在差值不小于第一预设角度且不大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车进入故障模式，水平运输车的驱动电机不运转；第一预设角度小于第二预设角度。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据驱动电机的运转方向，确定水平运输车的预行驶方向；
计算水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
在当前故障类型为前后轮转向均无故障的情况下，若工作场景类型为平行换道，则确定车轮目标控制模式为四轮换道控制，若工作场景类型为车道跟随，则确定车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在当前故障类型为前轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在当前故障类型为后轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在当前故障类型为前后轮转向均故障的情况下，确定水平运输车进入故障模式，车轮目标控制模式为空。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000161
水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000162
其中，L为水平运输车的轴距，lc为预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据水平运输车的轴距确定水平运输车的车辆几何中心，以水平运输车的车辆几何中心为圆心、预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据参考圆与水平运输车的目标轨迹，确定水平运输车的目标轨迹点航向角；
将目标轨迹点航向角与实时航向角之间的差值，作为前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在一个实施例中，提供了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实现以下步骤：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
计算实时航向角与目标航向角之间的差值，在差值小于第一预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
在差值大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
在差值不小于第一预设角度且不大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车进入故障模式，水平运输车的驱动电机不运转；第一预设角度小于第二预设角度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据驱动电机的运转方向，确定水平运输车的预行驶方向；
计算水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在当前故障类型为前后轮转向均无故障的情况下，若工作场景类型为平行换道，则确定车轮目标控制模式为四轮换道控制，若工作场景类型为车道跟随，则确定车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在当前故障类型为前轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在当前故障类型为后轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在当前故障类型为前后轮转向均故障的情况下，确定水平运输车进入故障模式，车轮目标控制模式为空。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000181
水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000182
其中，L为水平运输车的轴距，lc为预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据水平运输车的轴距确定水平运输车的车辆几何中心，以水平运输车的车辆几何中心为圆心、预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据参考圆与水平运输车的目标轨迹，确定水平运输车的目标轨迹点航向角；
将目标轨迹点航向角与实时航向角之间的差值，作为前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在一个实施例中，提供了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实现以下步骤：
获取水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据实时航向角和目标航向角，确定水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据驱动电机的运转方向，定义水平运输车的前轮和后轮；
获取水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据当前故障类型和工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据水平运输车的轴距和预瞄距离，计算车轮目标控制模式下前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
计算实时航向角与目标航向角之间的差值，在差值小于第一预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
在差值大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
在差值不小于第一预设角度且不大于第二预设角度的情况下，则确定水平运输车进入故障模式，水平运输车的驱动电机不运转；第一预设角度小于第二预设角度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据驱动电机的运转方向，确定水平运输车的预行驶方向；
计算水平运输车的每一车轮的位置向量与预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在当前故障类型为前后轮转向均无故障的情况下，若工作场景类型为平行换道，则确定车轮目标控制模式为四轮换道控制，若工作场景类型为车道跟随，则确定车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在当前故障类型为前轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在当前故障类型为后轮转向故障的情况下，确定车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在当前故障类型为前后轮转向均故障的情况下，确定水平运输车进入故障模式，车轮目标控制模式为空。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000201
水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure BDA0004084408330000202
其中，L为水平运输车的轴距，lc为预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据水平运输车的轴距确定水平运输车的车辆几何中心，以水平运输车的车辆几何中心为圆心、预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据参考圆与水平运输车的目标轨迹，确定水平运输车的目标轨迹点航向角；
将目标轨迹点航向角与实时航向角之间的差值，作为前轮与后轮中至少一项的车轮转角。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水平运输车的转向控制方法，其特征在于，应用于四轮转向的水平运输车，所述方法包括：
获取所述水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据所述实时航向角和所述目标航向角，确定所述水平运输车的驱动电机的运转方向；
根据所述驱动电机的运转方向，定义所述水平运输车的前轮和后轮；
获取所述水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据所述当前故障类型和所述工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
根据所述水平运输车的轴距和预瞄距离，计算所述车轮目标控制模式下所述前轮与所述后轮中至少一项的车轮转角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时航向角和所述目标航向角，确定所述水平运输车的驱动电机的运转方向，包括：
计算所述实时航向角与所述目标航向角之间的差值，在所述差值小于第一预设角度的情况下，则确定所述水平运输车的驱动电机的运转方向为正转；
在所述差值大于第二预设角度的情况下，则确定所述水平运输车的驱动电机的运转方向为反转；
在所述差值不小于所述第一预设角度且不大于所述第二预设角度的情况下，则确定所述水平运输车进入故障模式，所述水平运输车的驱动电机不运转；所述第一预设角度小于所述第二预设角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述驱动电机的运转方向，定义所述水平运输车的前轮和后轮，包括：
根据所述驱动电机的运转方向，确定所述水平运输车的预行驶方向；
计算所述水平运输车的每一车轮的位置向量与所述预行驶方向的方向向量之间的向量夹角，所述每一车轮的位置向量是根据所有车轮的中心位置和每一车轮的位置所确定的；
将所述向量夹角中较小的向量夹角对应的车轮定义为前轮，将所述向量夹角中较大的向量夹角对应的车轮定义为后轮。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，故障类型至少分为前轮转向故障、后轮转向故障、前后轮转向均故障以及前后轮转向均无故障；工作场景类型至少分为平行换道和车道跟随；相应地，所述根据所述当前故障类型和所述工作场景类型，确定车轮目标控制模式，包括：
在所述当前故障类型为所述前后轮转向均无故障的情况下，若所述工作场景类型为所述平行换道，则确定所述车轮目标控制模式为四轮换道控制，若所述工作场景类型为所述车道跟随，则确定所述车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制；
在所述当前故障类型为所述前轮转向故障的情况下，确定所述车轮目标控制模式为预瞄后轮转向控制；
在所述当前故障类型为所述后轮转向故障的情况下，确定所述车轮目标控制模式为预瞄前轮转向控制；
在所述当前故障类型为所述前后轮转向均故障的情况下，确定所述水平运输车进入故障模式，所述车轮目标控制模式为空。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平运输车的轴距和预瞄距离，计算所述车轮目标控制模式下所述前轮与所述后轮中至少一项的车轮转角，包括：
在所述车轮目标控制模式为预瞄四轮转向控制的情况下，所述水平运输车的前轮的车轮转角δf计算公式如下：
Figure FDA0004084408320000021
所述水平运输车的后轮的车轮转角δr计算公式如下：
Figure FDA0004084408320000022
其中，L为所述水平运输车的轴距，lc为所述预瞄距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到水平运输车的几何中心位置的距离，el为横向偏移距离，定义为水平运输车的目标轨迹点到车辆轴线的垂直距离。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平运输车的轴距和预瞄距离，计算所述车轮目标控制模式下所述前轮与所述后轮中至少一项的车轮转角，包括：
在所述车轮目标控制模式为四轮换道控制的情况下，根据所述水平运输车的轴距确定所述水平运输车的车辆几何中心，以所述水平运输车的车辆几何中心为圆心、所述预瞄距离为半径，确定参考圆；
根据所述参考圆与所述水平运输车的目标轨迹，确定所述水平运输车的目标轨迹点航向角；
将所述目标轨迹点航向角与所述实时航向角之间的差值，作为所述前轮与所述后轮中至少一项的车轮转角。
7.一种水平运输车的转向控制装置，其特征在于，应用于四轮转向的水平运输车，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取所述水平运输车的实时航向角以及目标航向角，根据所述实时航向角和所述目标航向角，确定所述水平运输车的驱动电机的运转方向；
方向确定模块，用于根据所述驱动电机的运转方向，定义所述水平运输车的前轮和后轮；
模式确定模块，用于获取所述水平运输车的当前故障类型和工作场景类型，根据所述当前故障类型和所述工作场景类型，确定车轮目标控制模式；
角度确定模块，用于根据所述水平运输车的轴距和预瞄距离，计算所述车轮目标控制模式下所述前轮与所述后轮中至少一项的车轮转角。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一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6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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