CN116729361B - 一种车辆横向控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种车辆横向控制方法及装置，包括：确定车辆在当前时刻的当前状态参数；根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件；以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。通过对转角、转角增量以及运动学模型施加动态约束条件，使得车辆能够平缓且高精度地进行转向跟踪，在避免猛打方向盘的基础上保证横向控制精度。

Description

一种车辆横向控制方法及装置
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种车辆横向控制方法及装置。
背景技术
随着科学技术的发展，越来越多场景开始应用自动驾驶技术，来实现降本增效。目前，主流自动驾驶技术栈被划分为高精地图与导航、感知与预测、决策规划、控制等相关模块。其中控制作为自动驾驶算法的底层，实现车辆能够在一定精度内跟踪上层下发的轨迹，一般采用横向和纵向解耦的控制方法，其中横向控制的目标是保证车辆在路径附近行驶。
在面对复杂的驾驶环境时，上层下发给控制模块的输入可能是不可靠的。如在有建筑物遮挡的区域，定位可能会出现跳变；跳变较大时，在控制模块的控制下车辆会猛打方向盘，从而导致危险状况的发生。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种车辆横向控制方法及装置，通过对转角、转角增量以及运动学模型施加动态约束条件，使得车辆能够平缓且高精度地进行转向跟踪，在避免猛打方向盘的基础上保证横向控制精度。
本申请实施例提供了一种车辆横向控制方法，所述方法包括：
确定车辆在当前时刻的当前状态参数；
根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；
根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件；
以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；
基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
进一步的，所述当前状态参数包括横向偏移量和航向角偏差量；所述确定车辆在当前时刻的当前状态参数，包括：
获取所述车辆在所述当前时刻的当前位置、当前朝向角和当前期望路径；
确定所述当前位置在所述期望路径上对应的投影点；
将车体坐标系下所述投影点的位置与所述当前位置之间的横向坐标偏差确定为所述横向偏移量；
将所述投影点的朝向角与所述当前朝向角之间的偏差确定为所述航向角偏差量。
进一步的，所述根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数，包括：
根据所述转向方式，确定状态量和控制量；其中，
当所述转向方式为前轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量；
当所述转向方式为四轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量和纵向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角和后轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量和后轮转向角增量；
根据所述状态量和所述控制量，构建代价函数初始形式；
基于所述当前状态参数和所述代价函数初始形式，得到所述车辆在所述当前时刻的所述代价函数。
进一步的，所述根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的车辆运动学模型约束条件，包括：
当所述转向方式为前轮转向时，基于所述车辆的当前纵向速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件；
当所述转向方式为四轮转向时，基于所述车辆的当前前轴中心速度、所述车辆的当前后轴中心速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件。
进一步的，所述根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件，包括：
根据所述当前时刻的当前纵向速度，确定所述当前纵向速度所属的纵向速度区间；
根据所述纵向速度区间，确定对应的转角范围和转角增量范围，其中，不同的纵向速度区间对应不同的转角范围和转角增量范围且基于车辆行驶场景自适应调整；
基于所述当前纵向速度、所述转角范围和所述转角增量范围，插补确定转角阈值和转角增量阈值；
根据所述转角阈值构建所述转角约束条件，以及根据所述转角增量阈值构建所述转角增量约束条件。
进一步的，所述方法还包括：
若所述代价函数的求解失败，则基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数；
基于所述当前时刻对应的所述控制参数对所述车辆进行横向控制。
进一步的，所述基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数，包括：
基于所述当前时刻的所述期望路径曲率确定理论转向角；
基于所述车辆在上一时刻的转向角、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定转向角上限值和转向角下限值；
通过比较所述理论转向角、所述转向角上限值和所述转向角下限值，确定所述当前时刻对应的所述控制参数。
进一步的，所述方法还包括：
若所述代价函数的求解失败，则基于上一时刻求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数对所述车辆进行横向控制。
本申请实施例还提供了一种车辆横向控制装置，所述装置包括：
确定模块，用于确定车辆在当前时刻的当前状态参数；
第一构建模块，用于根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；
第二构建模块，用于根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件；
求解模块，用于以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；
控制模块，用于基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的一种车辆横向控制方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的一种车辆横向控制方法的步骤。
本申请实施例提供的一种车辆横向控制方法及装置，通过对转角、转角增量以及运动学模型施加动态约束条件，使得车辆能够平缓且高精度地进行转向跟踪，在避免猛打方向盘的基础上保证横向控制精度。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种车辆横向控制方法的流程图之一；
图2示出了本申请实施例所提供的一种前轮转向的车辆示意图；
图3示出了本申请实施例所提供的一种四轮转向的车辆示意图之一；
图4示出了本申请实施例所提供的一种四轮转向的车辆示意图之二；
图5示出了本申请实施例所提供的一种车辆横向控制方法的流程图之二；
图6示出了本申请实施例所提供的一种车辆横向控制装置的结构示意图；
图7示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
经研究发现，随着科学技术的发展，越来越多场景开始应用自动驾驶技术，来实现降本增效。目前，主流自动驾驶技术栈被划分为高精地图与导航、感知与预测、决策规划、控制等相关模块。其中控制作为自动驾驶算法的底层，实现车辆能够在一定精度内跟踪上层下发的轨迹，一般采用横向和纵向解耦的控制方法，其中横向控制的目标是保证车辆在路径附近行驶。
在面对复杂的驾驶环境时，上层下发给控制模块的输入可能是不可靠的。如在有建筑物遮挡的区域，定位可能会出现跳变；跳变较大时，在控制模块的控制下车辆会猛打方向盘，从而导致危险状况的发生。
基于此，本申请实施例提供了一种车辆横向控制方法及装置，通过对转角、转角增量以及运动学模型施加动态约束条件，使得车辆能够平缓且高精度地进行转向跟踪，在避免猛打方向盘的基础上保证横向控制精度。
请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种车辆横向控制方法的流程图之一。如图1中所示，本申请实施例提供的方法，包括：
S101、确定车辆在当前时刻的当前状态参数。
其中，部分当前状态参数可使用车载传感器等设备直接采集得到，或从上游路径规划模块直接接收到，比如采集得到世界坐标系下的车辆当前位置和当前朝向角、当前纵向车速以及记录的上一时刻转向角；从上游路径规划模块接收到当前期望路径；而另一部分当前状态参数需要根据直接采集得到的状态参数经过一些处理步骤来确定。
具体的，当所述当前状态参数包括横向偏移量和航向角偏差量时；则步骤S101可包括：
获取所述车辆在所述当前时刻的当前位置、当前朝向角和当前期望路径；确定所述当前位置在所述期望路径上对应的投影点；将车体坐标系下所述投影点的位置与所述当前位置之间的横向坐标偏差确定为所述横向偏移量；将所述投影点的朝向角与所述当前朝向角之间的偏差确定为所述航向角偏差量。
在具体实施时，可通过车载定位设备直接采集车辆的当前位置和当前朝向角，并从上游轨迹规划模块接收当前期望路径；从当前位置向当前期望路径上作投影，确定当前位置在当前期望路径上对应的投影点，以将路径转换至车体坐标系下；此时车体坐标系下投影点的位置与当前位置之间的横向坐标偏差即为横向偏移量；投影点的朝向角与当前朝向角之间的偏差即为航向角偏差量；类似的，此时车体坐标系下投影点的位置与当前位置之间的纵向坐标偏差即为纵向偏移量。
需要说明的是，本申请实施例所提供的车辆横向控制方法可应用于不同转向方式的车辆，如前轮转向和四轮转向。在不同的转向方式下，各步骤的具体实施方式也不完全相同。下面，将结合具体的示例来详细描述在不同转向方式下各步骤的实现过程。
S102、根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件。
在一种可能的实施方式中，步骤S102中构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数，可包括：
根据所述转向方式，确定状态量和控制量；根据所述状态量和所述控制量，构建代价函数初始形式；基于所述当前状态参数和所述代价函数初始形式，得到所述车辆在所述当前时刻的所述代价函数。
其中，当所述转向方式为前轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量。
请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种前轮转向的车辆示意图。如图2中所示，此时车辆控制中心为车辆的后轴中心，前轮转向角为，车辆的航向角为/>，xoy为车体坐标系，XOY为世界坐标系。
在前轮转向方式下选取当前时刻（k时刻）的状态量表示为，其中，/>表示车辆后轴中心的横向偏移量，表示车辆的航向角偏差量，/>表示车辆在上一时刻的前轮转向角；表示横向控制器输出的控制量，即/>，即前轮转向角增量。则根据状态量和控制量，根据不同的控制算法（例如，MPC、iLQR等）可构建出相应的代价函数；示例性的，当采用模型预测控制（Model Prediction Controller,MPC）框架时，构建代价函数初始形式可表示为：
（1）
式中，表示状态量预测周期；/>表示控制量预测周期；/>分别表示状态量增益矩阵、控制量增益矩阵。
这里，代价函数第一项用于惩罚状态量，增大状态量矩阵系数，可以有效抑制路径跟踪的横向偏差和角度偏差；第二项用于惩罚控制量，增大控制量增益矩阵系数，可以抑制控制量过大，另外，在控制量中增加了前轮转向角增量，还可以有效抑制控制量的突变。在得到代价函数的初始形式之后，可将当前状态参数代入代价函数初始形式，得到车辆在所述当前时刻的代价函数。
其中，当所述转向方式为四轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量和纵向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角和后轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量和后轮转向角增量。
请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的一种四轮转向的车辆示意图之一。如图3中所示，此时车辆控制中心为车辆几何中心点，前、后轮转向角分别为，车辆的航向角为/>，车辆速度方向的角度为/>，xoy为车体坐标系，XOY为世界坐标系。
在四轮转向方式下选取当前时刻（k时刻）的状态量表示为，其中，/>、/>分别是车辆控制中心的纵向偏移量和横向偏移量，/>表示车辆的航向角偏差量，/>分别表示上一时刻的前轮转向角和后轮转向角；/>表示横向控制器输出的控制量，分别表示当前时刻前轮转向角增量和后轮转向角增量。则根据状态量和控制量，构建代价函数初始形式同样可表示为上式（1）。在得到代价函数的初始形式之后，可将当前状态参数代入代价函数初始形式，得到车辆在所述当前时刻的代价函数。
在另一种可能的实施方式中，步骤S102中构建所述车辆在所述当前时刻的车辆运动学模型约束条件，可包括：
当所述转向方式为前轮转向时，基于所述车辆的当前纵向速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件。
具体的，当采用MPC控制框架时，所述车辆运动学模型约束条件可表示为：
（2）
其中：
表示车辆的当前纵向速度；/>表示车辆的轴距；/>表示控制周期。
当所述转向方式为四轮转向时，基于所述车辆的当前前轴中心速度、所述车辆的当前后轴中心速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件。
具体的，当采用MPC控制框架时，所述车辆运动学模型约束条件可表示为：
（3）
其中：
请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的一种四轮转向的车辆示意图之二。如图4中所示，分别表示车辆当前前轴中心的合速度以及其沿车体坐标系x、y方向的速度分量；/>分别表示车辆当前后轴中心的合速度及其沿车体坐标系x、y方向的速度分量；/>表示车辆的轴距；/>表示控制周期。
S103、根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件。
在一种可能的实施方式中，步骤S103可包括：
步骤1、根据所述当前时刻的当前纵向速度，确定所述当前纵向速度所属的纵向速度区间。
步骤2、根据所述纵向速度区间，确定对应的转角范围和转角增量范围。
对于步骤1和步骤2，本申请实施例构建的转角约束条件和转角增量约束条件与车辆的当前纵向速度相关，约束条件表示在当前纵向速度达到某一值时，方向盘转角及方向盘转角增量最大不得超过相应值。因此，可预先将车辆的纵向速度范围划分为多个纵向速度区间，并为每个纵向速度区间分配不同的转角范围和转角增量范围。进一步的，每个纵向速度区间分配的转角范围和转角增量范围可基于车辆行驶场景自适应调整；例如，相较于直道行驶场景，弯道行驶场景下相同的速度区间可对应有更宽泛的转角范围和转角增量范围。
步骤3、基于所述当前纵向速度、所述转角范围和所述转角增量范围，插补确定转角阈值和转角增量阈值。
步骤4、根据所述转角阈值构建所述转角约束条件，以及根据所述转角增量阈值构建所述转角增量约束条件。
对于步骤3和步骤4，由于每个纵向速度区间被分配了不同的转角范围和转角增量范围，而当前纵向速度是纵向速度区间中的单个速度值，因此需要插补确定当前纵向速度在所述转角范围和所述转角增量范围内对应的转角阈值和转角增量阈值。
具体的，对于前轮转向方式，转角约束条件可表示为：
（4）
转角增量约束条件可表示为：
（5）
其中，满足如下条件：
（6）
为插补函数，表示在/>之间对/>进行插补。/>可根据车辆行驶场景自适应调整，表示车速达到/>时，方向盘转向角度最大不超过/>。一般来说，纵向速度越大，则/>应当越小。
满足如下条件：
（7）
同样可根据车辆行驶场景自适应调整，表示车速达到/>时，方向盘转向角度增量最大不超过/>。一般来说，纵向速度越大，则/>应当越小。
而对于四轮转向方式，转角约束条件可表示为：
（8）
转角增量约束条件可表示为：
（9）
其中，满足如下条件：
（10）
为插补函数，表示在/>之间对/>进行插补。/>可根据车辆行驶场景自适应调整，表示车速达到/>时，方向盘转向角度最大不超过/>。一般来说，纵向速度越大，则/>应当越小。
满足如下条件：
（11）
同样可根据车辆行驶场景自适应调整，表示车速达到/>时，方向盘转向角度增量最大不超过/>。一般来说，纵向速度越大，则/>应当越小。
根据构建的上述公式，根据转向方式将车辆的当前纵向速度代入对应公式，即可构建出转角约束条件和转角增量约束条件。
S104、以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数。
该步骤中，对应于上述示例，当采用MPC控制框架时，可通过二次规划算法求解以公式（1）为代价函数，以转角约束条件、转角增量约束条件和车辆运动学模型约束条件为约束的MPC问题。对于前轮转向，可求解得到最优控制序列；而对于四轮转向，可求解得到前轴最优控制序列/>，以及后轴最优控制序列。
S105、基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
该步骤中，对于前轮转向，可基于求解出的控制序列中当前时刻对应的控制参数计算转向角/>，并以转向角/>对车辆进行横向控制。对于四轮转向，可基于求解出的控制序列中当前时刻对应的控制参数/>和，通过以下公式计算前轮转向角和后轮转向角：
（12）
并以转向角和/>对车辆进行横向控制。
进一步的，所述方法还包括：S106、若所述代价函数的求解失败，则基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数。
S107、基于所述当前时刻对应的所述控制参数对所述车辆进行横向控制。
其中，若当前时刻代价函数的求解失败，则选择采用其他方式确定当前时刻对应的控制参数，以保证在求解失败时仍能够对车辆进行临时的相对平稳的横向控制。
在一种可能的实施方式中，步骤S106可包括：
基于所述当前时刻的所述期望路径曲率确定理论转向角；基于所述车辆在上一时刻的转向角、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定转向角上限值和转向角下限值；通过比较所述理论转向角、所述转向角上限值和所述转向角下限值，确定所述当前时刻对应的所述控制参数。
对于前轮转向，理论转向角、转向角上限值和转向角下限值可表示为：
（13）
式中，表示期望路径曲率。
则通过比较理论转向角、转向角上限值和转向角下限值，确定当前时刻对应的控制参数可表示为：
（14）
在得到当前时刻对应的控制参数之后，可计算转向角，并以转向角/>对车辆进行横向控制。
对于四轮转向，理论转向角、转向角上限值和转向角下限值可表示为：
（15）
式中，表示前轮对应的轴距；/>表示后轮对应的轴距。
则通过比较理论转向角、转向角上限值和转向角下限值，确定当前时刻对应的控制参数可表示为：
（16）
同样的，在得到当前时刻对应的控制参数和/>之后，可通过以下公式计算转向角：/>
（17）
并以转向角和/>对车辆进行横向控制。
进一步的，所述方法还包括：
若所述代价函数的求解失败，则基于上一时刻求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数对所述车辆进行横向控制。
这里，由于每一时刻均会求解相应控制序列，则在当前时刻未成功求解出控制序列时，可基于上一时刻求解出的控制序列中当前时刻对应的控制参数对车辆进行横向控制，以保证在求解失败时仍能够对车辆进行临时的相对平稳的横向控制。
本申请实施例提供的一种车辆横向控制方法，包括：确定车辆在当前时刻的当前状态参数；根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件；以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
这样，结合最优控制理论，通过对转角、转角增量施加动态的不等式约束条件，并配合运动学模型的车辆运动学约束，使得车辆能够平缓且高精度地进行转向跟踪，在避免猛打方向盘的基础上保证横向控制精度。
请参阅图5，图5为本申请实施例所提供的一种车辆横向控制方法的流程图之二。如图5中所示，本申请实施例提供的方法，包括：
在任意时刻，获取一部分的当前状态参数，包括世界坐标系下的车辆位置和朝向角、当前纵向车速以及上一时刻转向角；获取车辆需要跟踪的当前期望路径，通过路径转换将当前期望路径转换至车体坐标系下，以得到当前状态参数中的横（纵）向偏移量和航向角偏差量；根据当前状态参数，确定当前时刻的车辆运动学模型约束条件、转角约束条件和转角增量约束条件；根据当前状态参数和车辆的转向方式构建代价函数，并基于车辆运动学模型约束条件、转角约束条件和转角增量约束条件进行MPC求解；若求解成功，则基于求解得到的最优控制序列计算当前时刻的转向角，并将转向角输出给底盘转向执行机构，以对车辆进行横向控制；若求解失败，则输出告警信息，并根据期望路径曲率确定理论转向角，同样将理论转向角输出给底盘转向执行机构，以对车辆进行横向控制。
请参阅图6，图6为本申请实施例所提供的一种车辆横向控制装置的结构示意图。如图6中所示，所述装置600包括：
确定模块610，用于确定车辆在当前时刻的当前状态参数；
第一构建模块620，用于根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；
第二构建模块630，用于根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件；
求解模块640，用于以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；
控制模块650，用于基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
进一步的，所述当前状态参数包括横向偏移量和航向角偏差量；所述确定模块610在用于确定车辆在当前时刻的当前状态参数时，所述确定模块610用于：
获取所述车辆在所述当前时刻的当前位置、当前朝向角和当前期望路径；
确定所述当前位置在所述期望路径上对应的投影点；
将车体坐标系下所述投影点的位置与所述当前位置之间的横向坐标偏差确定为所述横向偏移量；
将所述投影点的朝向角与所述当前朝向角之间的偏差确定为所述航向角偏差量。
进一步的，所述第一构建模块620在用于根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数时，所述第一构建模块620用于：
根据所述转向方式，确定状态量和控制量；其中，
当所述转向方式为前轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量；
当所述转向方式为四轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量和纵向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角和后轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量和后轮转向角增量；
根据所述状态量和所述控制量，构建代价函数初始形式；
基于所述当前状态参数和所述代价函数初始形式，得到所述车辆在所述当前时刻的所述代价函数。
进一步的，所述第一构建模块620在用于根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的车辆运动学模型约束条件时，所述第一构建模块620用于：
当所述转向方式为前轮转向时，基于所述车辆的当前纵向速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件；
当所述转向方式为四轮转向时，基于所述车辆的当前前轴中心速度、所述车辆的当前后轴中心速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件。
进一步的，所述第二构建模块630在用于根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件时，所述第二构建模块630用于：
根据所述当前时刻的当前纵向速度，确定所述当前纵向速度所属的纵向速度区间；
根据所述纵向速度区间，确定对应的转角范围和转角增量范围，其中，不同的纵向速度区间对应不同的转角范围和转角增量范围且基于车辆行驶场景自适应调整；
基于所述当前纵向速度、所述转角范围和所述转角增量范围，插补确定转角阈值和转角增量阈值；
根据所述转角阈值构建所述转角约束条件，以及根据所述转角增量阈值构建所述转角增量约束条件。
进一步的，所述求解模块640还用于：
若所述代价函数的求解失败，则基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数；
基于所述当前时刻对应的所述控制参数对所述车辆进行横向控制。
进一步的，所述求解模块640在用于基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数时，所述求解模块640用于：
基于所述当前时刻的所述期望路径曲率确定理论转向角；
基于所述车辆在上一时刻的转向角、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定转向角上限值和转向角下限值；
通过比较所述理论转向角、所述转向角上限值和所述转向角下限值，确定所述当前时刻对应的所述控制参数。
进一步的，所述控制模块650还用于：
若所述代价函数的求解失败，则基于上一时刻求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数对所述车辆进行横向控制。
请参阅图7，图7为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图7中所示，所述电子设备700包括处理器710、存储器720和总线730。
所述存储器720存储有所述处理器710可执行的机器可读指令，当电子设备700运行时，所述处理器710与所述存储器720之间通过总线730通信，所述机器可读指令被所述处理器710执行时，可以执行如上述图1所示方法实施例中的一种车辆横向控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1所示方法实施例中的一种车辆横向控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定车辆在当前时刻的当前状态参数；
根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；
根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件，其中，所述根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件，包括：
根据所述当前时刻的当前纵向速度，确定所述当前纵向速度所属的纵向速度区间；
根据所述纵向速度区间，确定对应的转角范围和转角增量范围，其中，不同的纵向速度区间对应不同的转角范围和转角增量范围且基于车辆行驶场景自适应调整；
基于所述当前纵向速度、所述转角范围和所述转角增量范围，插补确定转角阈值和转角增量阈值；
根据所述转角阈值构建所述转角约束条件，以及根据所述转角增量阈值构建所述转角增量约束条件；
以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；
基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前状态参数包括横向偏移量和航向角偏差量；所述确定车辆在当前时刻的当前状态参数，包括：
获取所述车辆在所述当前时刻的当前位置、当前朝向角和当前期望路径；
确定所述当前位置在所述期望路径上对应的投影点；
将车体坐标系下所述投影点的位置与所述当前位置之间的横向坐标偏差确定为所述横向偏移量；
将所述投影点的朝向角与所述当前朝向角之间的偏差确定为所述航向角偏差量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数，包括：
根据所述转向方式，确定状态量和控制量；其中，
当所述转向方式为前轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量；
当所述转向方式为四轮转向时，所述状态量包括车辆控制中心在所述当前时刻的横向偏移量和纵向偏移量、所述车辆在所述当前时刻的航向角偏差量以及所述车辆在上一时刻的前轮转向角和后轮转向角；所述控制量包括前轮转向角增量和后轮转向角增量；
根据所述状态量和所述控制量，构建代价函数初始形式；
基于所述当前状态参数和所述代价函数初始形式，得到所述车辆在所述当前时刻的所述代价函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的车辆运动学模型约束条件，包括：
当所述转向方式为前轮转向时，基于所述车辆的当前纵向速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件；
当所述转向方式为四轮转向时，基于所述车辆的当前前轴中心速度、所述车辆的当前后轴中心速度、所述车辆的轴距、所述状态量及所述控制量，确定所述车辆在所述当前时刻的所述车辆运动学模型约束条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述代价函数的求解失败，则基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数；
基于所述当前时刻对应的所述控制参数对所述车辆进行横向控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前状态参数、所述当前时刻的期望路径曲率、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定所述当前时刻对应的控制参数，包括：
基于所述当前时刻的所述期望路径曲率确定理论转向角；
基于所述车辆在上一时刻的转向角、所述转角约束条件和所述转角增量约束条件，确定转向角上限值和转向角下限值；
通过比较所述理论转向角、所述转向角上限值和所述转向角下限值，确定所述当前时刻对应的所述控制参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述代价函数的求解失败，则基于上一时刻求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数对所述车辆进行横向控制。
8.一种车辆横向控制装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于确定车辆在当前时刻的当前状态参数；
第一构建模块，用于根据所述当前状态参数和所述车辆的转向方式，构建所述车辆在所述当前时刻的代价函数和车辆运动学模型约束条件；
第二构建模块，用于根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件，其中，在根据所述当前状态参数，构建所述车辆的转向轮在所述当前时刻的转角约束条件和转角增量约束条件时，所述第二构建模块用于：
根据所述当前时刻的当前纵向速度，确定所述当前纵向速度所属的纵向速度区间；
根据所述纵向速度区间，确定对应的转角范围和转角增量范围，其中，不同的纵向速度区间对应不同的转角范围和转角增量范围且基于车辆行驶场景自适应调整；
基于所述当前纵向速度、所述转角范围和所述转角增量范围，插补确定转角阈值和转角增量阈值；
根据所述转角阈值构建所述转角约束条件，以及根据所述转角增量阈值构建所述转角增量约束条件；
求解模块，用于以所述转角约束条件、所述转角增量约束条件和所述车辆运动学模型约束条件为约束，求解所述代价函数；
控制模块，用于基于求解得到的控制序列中所述当前时刻对应的控制参数，对所述车辆进行横向控制。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述的一种车辆横向控制方法的步骤。
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