作业机械的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种作业机械的控制方法及装置。

背景技术

在自动驾驶领域，作业机械需要按照规划出的轨迹行驶，但是在作业机械自动驾驶的过程中，从获取定位信息，经过决策控制器计算转向以及加减速指令，下发到作业机械的底盘执行时，由于存在信号延迟、机械磨损以及负载变化等情况，可能产生一定的横向偏差和纵向偏差，需要及时对偏差做出响应。

目前的自动驾驶领域，为了调整偏差，往往采用道路环境参照物作为参照，比如以车道线为依据来调整作业机械的行驶方向，然而这种调整方式容易受到环境变化或者其他因素干扰，响应速度较慢，造成车辆驾驶的安全性能较低。

发明内容

本发明提供一种作业机械的控制方法及装置，用以解决现有技术中容易受到环境变化或者其他因素干扰，响应速度较慢，造成车辆驾驶的安全性能较低的缺陷，实现提高车辆对偏离规划轨迹的响应速度，提升车辆驾驶的安全性能。

本发明提供一种作业机械的控制方法，所述作业机械的控制方法包括：获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息；确定所述实时位置信息与所述规划轨迹的距离参数；基于所述距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述基于所述距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略，包括：若所述距离参数大于或等于所述目标距离阈值时，启动车辆保护机制。

根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述车辆保护机制为紧急制动、安全停车、开启双闪灯、语音报警以及由自动驾驶状态切换为人工驾驶状态中的至少一种。

根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述基于所述距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略，包括：若所述距离参数小于所述目标距离阈值时，控制车辆保持原行驶状态。

根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述确定所述实时位置信息与所述规划轨迹的距离参数，包括：确定所述实时位置信息与所述规划轨迹的直线距离值。

根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述确定所述实时位置信息与所述规划轨迹的直线距离值，包括：

通过公式

进行曲线拟合，得到所述规划轨迹的公式

Ax+By+C＝0

基于公式：

确定所述实时位置信息与所述规划轨迹的直线距离值；

其中，x为车辆所处坐标系的横坐标变量，y为车辆所处坐标系的纵坐标变量，

根据本发明提供的一种作业机械的控制方法，所述获取车辆的实时位置信息，包括：基于车载GPS、激光雷达或者视觉传感器，获取所述实时位置信息。

本发明还提供一种作业机械的控制装置，所述作业机械的控制装置包括：获取模块，用于获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息；第一确定模块，用于确定所述实时位置信息与所述规划轨迹的距离参数；第二确定模块，用于基于所述距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

本发明还提供一种电子设备，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计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述作业机械的控制方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态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述任一种所述作业机械的控制方法的步骤。

本发明提供的作业机械的控制方法及装置，通过计算车辆的实时位置信息与车辆的规划轨迹的距离参数，根据距离参数和目标距离阈值的比较，来确定车辆的控制策略，能够提高车辆对偏离规划轨迹的响应速度，提升车辆驾驶的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的作业机械的控制方法的流程示意图；

图2是本发明提供的作业机械的控制方法的规划轨迹示意图之一；

图3是本发明提供的作业机械的控制方法的规划轨迹示意图之二；

图4是本发明提供的作业机械的控制装置的结构示意图；

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图5描述本发明的作业机械的控制方法及装置。

作业机械可以包括：钻探机械、挖掘机械、装载机械、运载机械、市政机械、破碎机、以及驾驶员驾驶的车辆中的至少一种。挖掘机械是用于挖掘矿山的作业机械。装载机械是用于将货物装载到运载机械中的作业机械。装载机械包括液压挖掘机、电动挖掘机和轮式装载机中的至少一种。运载机械是用于运载货物的作业机械。市政机械是用于城市道路清扫美化的作业机械，例如清扫车、洒水车和吸尘车。破碎机是对从运载机械投入的土石进行破碎的作业机械。

作业机械可以进行自动驾驶，在作业机械自动驾驶的过程中，需要沿着规划轨迹行驶，比如清扫车，在城市道路上行驶的时候，需要按照设定的轨道行驶，才能完成清扫任务，如果偏离规划轨迹，需要及时响应。

如图1所示，本发明提供一种作业机械的控制方法，该作业机械的控制方法包括：如下步骤110-步骤130。

步骤110、获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息。

可以理解的是，在自动驾驶的实际应用中，需要先进行对车辆拟行驶的轨迹进行规划，可以根据路线的参数信息来直接规划路线，由用户从规划出的候选路线中自行选择，比如可以采用距离优先、时间最短、躲避拥堵以及高速优先等规划规则来给出选项供用户选择，在实际应用时，用于规划的路径参数信息可以包括：路况信息、车流量信息、时间信息、距离信息和红绿灯数目信息等车辆或道路的实时参数。

此处可以根据用户输入的起点和终点，结合预存的地图数据，规划出多条候选路线，每条候选路线都对应有参数信息，用户可以从候选路线中选择一条作为规划轨迹。

比如，确定规划轨迹的过程可以采用以下方案，通过获取起点位置和终点位置，根据起点位置及终点位置确定导航区域，并获取导航区域中各路口对应的交通灯信息，以及根据各路口对应的交通灯信息和当前行驶速度，确定起点位置到达终点位置用时最短的目标路线，使得在导航路线的规划过程中结合导航区域内各路口的实时交通灯信息，尽可能地模拟用户的实际行驶状况，确保能够准确地计算出到达各个路口用时最短的路线，并通过根据以起点位置到达终点位置用时最短的路线生成候选路线，并向用户通知候选路线，以路线的行驶用时作为参考，能够为用户推荐导航路线，当用户选定后即形成了规划轨迹。

如图2所示，车辆在自动驾驶过程中，需要按照规划轨迹来行驶，规划轨迹可以为道路的中心线。

此处还获取车辆的实时位置信息，车辆在行驶过程中，位置会不断变化，此处实时位置信息可以坐标的形式呈现，可以在车辆所处的道路上构建坐标系，坐标系可以有横坐标轴X、纵坐标轴Y以及原点构成，那么实时位置信息就可以横坐标和纵坐标的形式(x

在一些实施例中，上述步骤110、获取车辆的实时位置信息，包括：基于车载GPS、激光雷达或者视觉传感器，获取实时位置信息。

可以理解的是，可以采用车载GPS，加上车辆的惯性传感器(IMU)以及车辆的RTK(Real-time kinematic，实时动态)系统来对车辆进行定位。

还可以采用车辆上安装的激光雷达，来对车辆进行定位。

激光雷达利用激光来进行对目标进行探测，通过每分钟600转或1200转的进行扫射，它能非常详细的获得一个实时的三维点云数据，包括目标的三维坐标、距离、方位角、反射激光的强度、激光编码和时间等等，常用的有单线、4线、16线、32线、64线和128线束的，是一个高精度的传感器，而且其稳定性好、鲁棒性高，然而激光雷达成本较高，另外，激光受大气及气象影响大，大气衰减和恶劣天气使作用距离降低，大气湍流会降低激光雷达的测量精度，激光束窄的情况难以搜索目标和捕获目标。一般先由其他设备实施大空域和快速粗捕目标，然后交由激光雷达对目标进行精密跟踪测量。

也可以采用视觉传感器，比如单目相机、双目相机或者其他类型的摄像头，来对车辆进行定位。还可以采用多种定位冗余方式，来获取高精度的车辆定位信息，实现厘米级定位。

步骤120、确定实时位置信息与规划轨迹的距离参数。

可以理解的是，车辆的规划轨迹可以是以道路为参考坐标系构建起来的，车辆的规划轨迹可以由道路上的多个点连接而成，这种参考坐标系可以为世界坐标系，车辆可以被看作是道路上的一个点，实时位置信息就能够表示该点的实时位置坐标，此时就可以判断车辆的实时位置信息与规划轨迹的距离参数，距离参数用于表示车辆的实时位置与规划轨迹的实时距离。

步骤130、基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

如图3所示，可以理解的是，预设目标距离阈值d

当距离参数小于目标距离阈值时，认为车辆与规划轨迹的偏离程度较小，此时控制车辆继续保持正常行驶状态。

本发明提供的作业机械的控制方法及装置，通过计算车辆的实时位置信息与车辆的规划轨迹的距离参数，根据距离参数和目标距离阈值的比较，来确定车辆的控制策略，能够提高车辆对偏离规划轨迹的响应速度，提升车辆驾驶的安全性能。

在一些实施例中，上述步骤120、确定实时位置信息与规划轨迹的距离参数，包括：确定实时位置信息与规划轨迹的直线距离值。

可以理解的是，车辆的实时位置信息与规划轨迹的直线距离值指的是，在道路参考坐标系中，将车辆作为一个点，根据车辆的实时位置信息，可以确定该点的位置，将该点与规划轨迹作垂线连接能够得到该点与规划轨迹的最短距离，该最短距离就是实时位置信息和规划轨迹的直线距离值。

在一些实施例中，确定实时位置信息与规划轨迹的直线距离值，包括：

通过公式

进行曲线拟合，得到规划轨迹的公式

Ax+By+C＝0

基于公式：

确定实时位置信息与规划轨迹的直线距离值。

其中，x为车辆所处坐标系的横坐标变量，y为车辆所处坐标系的纵坐标变量，

值得注意的是，采用曲线拟合的方式得出的规划轨迹的公式相比于其他方式要更加符合规划轨迹的真实情况，得出的车辆的实时位置信息与规划轨迹的直线距离值更加准确，能够进一步提高车辆对偏离规划轨迹的响应速度。

在一些实施例中，上述步骤130、基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略，包括：若距离参数小于目标距离阈值时，控制车辆保持原行驶状态。

可以理解的是，若距离参数小于目标距离阈值，认为车辆偏离规划轨迹的程度较小，此时并不需要启动车辆保护机制，可以控制车辆保持原行驶状态，也就是继续控制车辆沿着规划轨迹行走，原行驶状态可以为匀速、减速、加速或者其他状态，此时并不改变车辆的原行驶状态，这样能够有区分地确定车辆的控制策略，能够提升车辆行驶的平稳度，同时降低车载主机进行计算和响应的功耗。

在一些实施例中，上述步骤130、基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略，包括：若距离参数大于或等于目标距离阈值时，启动车辆保护机制。

可以理解的是，若距离参数小于目标距离阈值，则认为车辆偏离规划轨迹的程度较大，如果车辆按照原行驶状态继续行驶，就可能发生安全事故，此时需要启动车辆保护机制，避免发生安全事故。

在一些实施例中，车辆保护机制为紧急制动、安全停车、开启双闪灯、语音报警以及由自动驾驶状态切换为人工驾驶状态中的至少一种。

比如当距离参数d

紧急制动是指车辆进行紧急减速，安全停车是指车辆进行减速直至确保车辆停止，开启双闪灯可以用于提醒车辆周边的车辆，让这些车辆能够及时注意到本车辆，从而做出响应，语音报警可以为向周边车辆鸣笛，还可以为向车内的驾乘人员语音提示，从而使得车内车外的人员能够及时做出响应。

当然，如果车辆处于自动驾驶模式下，此时可以退出自动驾驶模式，并将车辆的行驶状态以及实时位置信息等信息发送给管理员，让管理员来操控车辆。

下面对本发明提供的作业机械的控制装置进行描述，下文描述的作业机械的控制装置与上文描述的作业机械的控制方法可相互对应参照。

如图4所示，本发明提供一种作业机械的控制装置，该作业机械的控制装置包括：获取模块410、第一确定模块420和第二确定模块430。

获取模块410，用于获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息。

第一确定模块420，用于确定实时位置信息与规划轨迹的距离参数。

第二确定模块430，用于基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行作业机械的控制方法，该方法包括：获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息；确定实时位置信息与规划轨迹的距离参数；基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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)执行本发明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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的作业机械的控制方法，该方法包括：获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息；确定实时位置信息与规划轨迹的距离参数；基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的作业机械的控制方法，该方法包括：获取车辆的规划轨迹，以及获取车辆的实时位置信息；确定实时位置信息与规划轨迹的距离参数；基于距离参数以及目标距离阈值，确定车辆的控制策略。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。