一种铰接式车辆控制方法及铰接式车辆

技术领域

本申请属于车辆控制技术领域，尤其涉及一种铰接式车辆控制方法及铰接式车辆。

背景技术

铰接式车辆是采矿业和各行业大规模建设中的一种通用性很强的运输机械，可以包括通过铰接器连接的前后两部分。该铰接式车辆应用在井下自动驾驶场景时，需要执行的工况包括前进和后退。

目前，在铰接式车辆前进或倒车的过程中，可以由规划模块提供铰接式车辆的规划行驶路径，该铰接式车辆自动驾驶时跟踪该规划行驶路径前进或后退行驶；由于铰接式车辆的控制系统的非线性及不确定性，使得铰接式车辆在前进或后退时的跟踪行驶的精度较低。

发明内容

本申请提供了一种铰接式车辆控制方法及铰接式车辆，可以提高车辆自动驾驶时前进和后退的跟踪行驶过程的精确度。

本申请第一方面提供了一种铰接式车辆控制方法，包括：

铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和控制点的实际位姿信息；铰接式车辆根据该参考位姿信息和该实际位姿信息，计算预瞄点相对于当前行驶方向的横向误差；根据该横向误差，该铰接式车辆计算铰接角；在该铰接式车辆控制该控制点跟踪预瞄点行驶时，该铰接式车辆根据铰接角控制转向行驶。

示例性的，该铰接式车辆包括前车厢和后车厢；其中，前车厢和后车厢通过铰接器连接，铰接器处可以设置铰接角传感器，用于测得当前实际的铰接角信息；控制点可以为前车厢对应的前轴中点或后车厢对应的后轴中点。

示例性的，在铰接式车辆的前车厢的前轴车顶可以设置有传感器，或者还可以在铰接式车辆的车头正前方设置有视觉或实时建图和定位(simultaneous localizationand mapping，SLAM)模块，从而可以测得该铰接式车辆前轴中点的实际位姿信息；通过前轴与后轴的转换，还可以根据前轴中点的实际位姿信息得到后轴中点的实际位姿信息。

示例性的，预瞄点为该铰接式车辆的规划路径上的一系列的离散点，为规划路径与控制点的距离满足距离阈值的参考点。

示例性的，横向误差为预瞄点相对于车身的左侧或右侧的横向位置或距离。

示例性的，上述根据横向误差计算出的铰接角，为铰接式车辆控制控制点跟踪预瞄点转向行驶过程中铰接器处的转向角度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和铰接式车辆的控制点的实际位姿信息之前，该方法还包括：

铰接式车辆获取规划路径中预瞄点的规划速度；根据规划速度，确定铰接式车辆的行驶方向；根据行驶方向，确定铰接式车辆的控制点；其中，控制点包括铰接式车辆的前轴中点或后轴中点。

示例性的，若规划速度为前进，则行驶方向为向前，控制点为该铰接式车辆的前轴中点；若规划速度为倒车，则行驶方向为后退，控制点为该铰接式车辆的后轴中点。

在第一方面的一种可能的实现方式中，参考位姿信息包括预瞄点在全局坐标系的第一位置坐标，实际位姿信息包括控制点在全局坐标系的第二位置坐标；该铰接式车辆根据参考位姿信息和实际位姿信息，计算预瞄点相对于铰接式车辆的车身坐标系的横向误差，包括：

铰接式车辆根据第一位置坐标和第二位置坐标，计算预瞄点在以控制点为坐标原点的车身坐标系中的第三位置坐标；根据第三位置坐标，确定该横向误差。

示例性的，以前轴中点为坐标原点的车身坐标系与全局坐标系之间存在对应的转换关系，该转换关系可以通过旋转矩阵表示；通过第一位置坐标和第二位置坐标可以得到预瞄点相对于控制点的位置，通过旋转矩阵的进一步变换，得到预瞄点相对于该控制点的车身坐标系的位置坐标。根据该位置坐标可以得到预瞄点相对于车身的左侧或右侧的横向位置或距离，即横向误差。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在计算预瞄点相对于铰接式车辆的当前行驶方向的横向误差之后，该方法还包括：

根据与当前时刻相邻的前一个时刻的横向误差，对当前时刻的横向误差进行滤波处理。

示例性的，该前一个时刻的横向误差包括前一个时刻对应的滤波前的横向误差和滤波后的横向误差。根据前一个时刻对应的滤波前的横向误差和滤波后的横向误差对当前时刻的横向误差进行滤波处理，得到当前时刻对应的滤波后的横向误差。

在第一方面的一种可能的实现方式中，根据横向误差，计算铰接式车辆的铰接角，包括：

基于预瞄点距离控制点的预瞄距离与控制点的转向行驶半径的几何关系，根据横向误差，计算铰接式车辆的铰接角。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在根据横向误差，计算铰接式车辆的铰接角之后，该方法还包括：

根据与当前时刻相邻的前一个第一时刻的铰接角、与第一时刻相邻的前一个第二时刻的铰接角，对当前时刻的铰接角进行超前矫正处理。

示例性的，第一时刻的铰接角包括该第一时刻对应的超前矫正之前的铰接角和超前矫正之后铰接角，第二时刻的铰接角包括该第二时刻对应的超前矫正之前的铰接角和超前矫正之后的铰接角。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在该铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和铰接式车辆的控制点的实际位姿信息之前，该方法还包括：

获取铰接式车辆的前轴中点的第一位姿信息；若根据规划速度确定的行驶方向为前进，则将前轴中点作为控制点，将第一位姿信息作为实际位姿信息；若根据规划速度确定的行驶方向为后退，则将前轴中点的第一位姿信息转化为后轴中点的第二位姿信息，并将后轴中点作为控制点，将第二位姿信息作为实际位姿信息。

示例性的，第一位姿信息可以通过前车厢的前轴车顶设置的传感器或者车头正前方设置的SLAM模块采集获得。

示例性的，通过前轴中点与后轴中点的转化关系，以及铰接器处设置的铰接角传感器测得实际铰接角，该铰接式车辆可以将测得的前轴中点的实际位姿信息转化为后轴中点的当前时刻的实际位姿信息；该铰接式车辆在倒车行驶时，将控制点由前轴中点转换至后轴中点，可以提高在后退跟踪行驶时的精度，使后轴中点跟踪行驶的精度满足要求。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在该铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和铰接式车辆的控制点的实际位姿信息之前，该方法还包括：

铰接式车辆获取规划路径上的参考点；将参考点中与控制点的距离满足距离阈值的目标参考点作为预瞄点。

示例性的，预瞄点可以为规划路径上的离散的参考点，该参考点距离铰接式车辆在当前位置处的控制点的距离满足距离阈值，该距离阈值可以为预瞄距离，即将距离大于或等于预瞄距离的参考点作为铰接式车辆在当前位置处的控制点对应的预瞄点。

本申请第二方面提供了一种铰接式车辆控制装置，该装置包括：

获取单元，用于获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和所述铰接式车辆的控制点的实际位姿信息；

第一计算单元，用于根据所述参考位姿信息和所述实际位姿信息，计算所述预瞄点相对于所述铰接式车辆的当前行驶方向的横向误差；

第二计算单元，用于根据所述横向误差，计算所述铰接式车辆的铰接角；

控制单元，用于在所述铰接式车辆控制所述控制点跟踪所述预瞄点行驶时，根据所述铰接角控制所述铰接式车辆转向行驶。

本申请第三方面提供了一种铰接式车辆，该铰接式车辆包括存储器、处理器，该存储器上存储有可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现如上述第一方面中任一项方法的步骤。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项方法的步骤。

本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面中任一项方法的步骤。

本申请与现有技术相比存在的有益效果是：本申请中铰接式车辆通过获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和控制点的实际位姿信息，可以计算出预瞄点相对于该铰接式车辆本身的行驶方向的横向误差，基于该横向误差可以计算出当前行驶过程中的铰接角，根据该计算得出的铰接角主动控制该铰接式车辆的转向行驶角度，可以提高铰接式车辆在自动驾驶时前进和后退的跟踪行驶过程的精确度，可以满足在任何行驶场景下对该铰接式车辆的位置及姿态的精度要求；具有较强的易用性与实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的铰接式车辆的架构示意图；

图2是本申请实施例提供的铰接式车辆控制方法的实现流程示意图；

图3是本申请实施例提供的基于几何关系确定前进时铰接角的示意图；

图4是本申请实施例提供的前轴中点转换至后轴中点的示意图；

图5是本申请实施例提供的基于几何关系确定后退时铰接角的示意图；

图6是本申请实施例提供的确定预瞄点的是实现流程示意图；

图7是本申请实施例提供的铰接式车辆控制装置的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的铰接式车辆内部结构的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

铰接式车辆在井下进行自动驾驶时，可以采用视觉或激光SLAM(实时建图及定位)模块进行建图和定位。该铰接式车辆在进行横向跟踪控制时，由于定位传感器可以安装在前轴所在车身上方，获得定位信息为前轴中点所在全局地图的位置，即全局坐标系下的位置信息；该铰接式车辆的规划路径同样以前轴中点作为路径规划的控制点。

在以上规划和定位模式下，该铰接式车辆前进时，可以以前轴中点作为车辆行驶过程的控制点，使其跟踪规划路径中的参考点，使车前轴(即车头位置和姿态)满足规划路径中对应的位置和姿态的要求。但该铰接式车辆在进行倒车入库或者装、卸货物时，需要保证货箱的位置和姿态精度，由于是以车辆前轴中点作为控制点，同样以规划路径中的前轴中点的位置作为跟踪目标，所以不能保证后轴的位置和姿态的精度。

目前，为了实现对铰接式车辆后轴的控制，通过控制车辆转向桥执行机构，被动实现车辆的铰接角运动，以实现对后轴的控制，且需要事先记录预定数目位置的铰接角度，然而由于该实现方式铰接角度不易测量，其控制精度较低且不易操作。另外，还有通过依靠惯性导航获取车头质心数据，包括位姿、航向角速度、速度等信息，同时获取铰接角速度，转换运动信息至车尾质心进行状态反馈控制，该实现方式需要测得多个状态信息，且需要计算铰接角速度，并依赖于惯性导航，控制过程复杂且适用性较低，无法应用于矿井等无法使用惯性导航的场景。

针对该铰接式车辆的传感器布局、建图和定位方式，以及为了满足该车辆在倒车入库和装、卸货物时的横向跟踪精度，本申请实施例提供了一种基于几何关系的铰接式车辆预瞄横向跟踪控制的方法。

在本申请中，铰接式车辆前进时以由SLAM获取的定位点信息(前轴中点)作为控制点跟踪规划路径的参考点(预瞄点)，使前轴中点(对应前车)满足位置和姿态要求。在倒车时将规划的前轴中点对应的路径参考点和车辆行驶过程中由SLAM获取的控制点(前轴中点)信息转换至车辆后轴中点；倒车时转换为以后轴中点为目标控制点的行驶过程预瞄横向跟踪控制，使倒车时后轴中点(对应后车，为车辆装货的车厢)的位置和姿态精度满足要求。

本申请直接通过控制铰接角实现车辆行驶方向改变，并切换前进和倒车时的规划路径的参考点和控制点，实现对参考点位姿的精确跟踪；通过采用基于几何关系的预瞄控制，不需要依靠惯性导航装置获取车头速度、航向角速度等运动状态数据，依靠视觉或激光定位方式获取车头位姿信息，同时只需要车头和车尾间的铰接角数据，也不需要计算铰接角速度，因此所需要的状态信息少且控制效果较好，传感器布局简单且可应用于惯性导航不适用地方，如矿井等场景。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请适用于井下铰接式车辆的自动驾驶场景，采用了SLAM(实时建图和定位)方式进行建图和定位，SLAM定位模块可以在车辆运行过程中获取车辆的实际的位置信息和姿态信息。另外，由于传感器一般布置于前轴车顶，获取的车辆的位姿信息即前轴中点的位姿信息，前进时可将前轴中点作为控制点跟踪路径参考点(预瞄点)；倒车时如果仍然以前轴中点作为控制点，则不能保证后车厢的位置和姿态，而倒车时往往对后轴(即后车厢)的位姿有要求。

因此，针对矿井下铰接式车辆的定位方式和倒车对后轴位姿的控制需求，本申请提出一种基于几何关系预瞄的横向控制方法，以及通过更改控制点的方式满足不同行驶场景下对车辆不同控制点位姿的控制要求。

请参见图1，图1是本申请实施例提供的铰接式车辆的架构示意图。如图1所示，该铰接式车辆可以包括车头、前车厢、后车厢、铰接器、传感器以及SLAM定位模块等；其中，传感器和SLAM定位模块可以只设置其中的一个，传感器可以设置在前车厢对应的前轴中点的车顶位置，SLAM定位模块可以设置在车头正前方位置。该铰接式车辆可以通过传感器或SLAM定位模块采集前轴中点对应的实际位姿信息。前车厢与后车厢通过铰接器连接，铰接器处还设置有铰接角传感器，铰接角传感器采集任一时刻的实际铰接角的大小。

需要说明的是，该铰接式车辆还包括路径规划模块，可以提供规划路径、规划速度以及规划铰接角等信息。根据规划模块提供的规划速度，该铰接式车辆可以确定行驶方向为前进或者后退。当行驶方向为前进时，该铰接式车辆以前轴中点为控制点，当行驶方向为后退时，该铰接式车辆以后轴中点为控制点。规划路径中包括一系列的参考点，在确定控制点后，可以控制该控制点跟踪规划路径上满足预瞄距离的参考点行驶。

另外，在转向行驶过程中，通过计算铰接器处的铰接角，对行驶过程中的铰接角进行主动控制，可以提高控制精度，尤其是针对倒车场景，通过控制车辆按照计算的铰接角行驶，对后车厢的位置实现更准确的定位，从而满足对车辆位置和姿态精度的要求。

通过本申请实施例，根据铰接式车辆行驶的前进或倒车场景，转换铰接式车辆的控制点，使得控制点对预瞄点进行跟踪控制，可以满足不同场景下对铰接式车辆位置和姿态的精度要求；该铰接式车辆在倒车行驶时，将控制点由前轴中点转换至后轴中点，可以提高在后退跟踪行驶时的精度，使后轴中点跟踪行驶的精度满足要求。

下面进一步通过具体实施例介绍本申请方案的具体实施过程以及实施原理。

请参见图2，图2是本申请实施例提供的铰接式车辆控制方法的实现流程示意图。如图2所示，该铰接式车辆控制方法的实现流程可以包括以下步骤：

S201，铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和控制点的实际位姿信息。

在一些实施例中，铰接式车辆包括路径规划模块，该路径规划模块可以提供规划路径的相关信息。规划路径包括一系列离散的参考点，规划路径的相关信息包括参考点的位置信息和姿态信息；路径规划模块还可以提供参考点的理论铰接角以及各个参考点的规划速度。预瞄点为距离控制点的距离满足预瞄距离的参考点，参考位姿信息包括参考点的位置信息和姿态信息。控制点的实际位姿信息包括控制点的位置信息和姿态信息，具体可以通过传感器或SLAM定位模块测得。

需要说明的是，若控制点为该铰接式车辆的后车厢对应的后轴中点时，则通过旋转矩阵将传感器或SLAM定位模块采集的前轴中点的位姿信息转换为后轴中点的实际位姿信息。该旋转矩阵可以通过铰接器处的铰接角传感器测得的铰接角进一步确定。

示例性的，铰接式车辆的路径规划模块的工作原理可以通过现有的路径规划算法实现，例如基于采样的路径规划算法：概率图算法(Probabilistic Road Map，PRM)和快速随机扩展树算法(Rapidly-exploring Random Tree，RRT)等；或者通过图搜索方法、凸优化方法等，或者还可以通过多个摄像头和距离传感器，获取每个参考点处的铰接角，或者基于规划路径计算出每个参考点处的理论铰接角。

另外，当该铰接式车辆存在多个铰接连接的车厢时，还可以设置多个控制点，例如当该铰接式车辆包括前车厢、中间车厢以及后车厢时，存在两处的铰接角，即前车厢与中间车厢铰接连接处的第一铰接角，以及中间车厢与后车厢铰接连接处的第二铰接角。此时，当该铰接式车辆向前行驶时，可以分别以前车厢对应的前轴中点为主控制点，以中间车厢对应的中间轴中点为次控制点；同理，当该铰接式车辆倒车行驶时，可以分别以后车厢对应的后轴中点为主控制点，以中间车厢对应的中间轴中点为次控制点。该铰接式车辆的路径规划模块可以提供对应主控制点和次控制点的规划路径，该规划路径可以包括主参考点和次参考点，从而控制该铰接式车辆的主控制点和次控制点分别跟踪主参考点和次参考点行驶。

需要说明的是，上述参考位姿信息和实际位姿信息均为全局坐标系下的信息。

在一些实施例中，在铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和铰接式车辆的控制点的实际位姿信息之前，该方法还包括：

铰接式车辆获取规划路径中预瞄点的规划速度；根据规划速度，确定铰接式车辆的行驶方向；根据行驶方向，确定铰接式车辆的控制点。

示例性的，铰接式车辆的控制点可以为前车厢对应的前轴中点或者后车厢对应的后轴中点。当预瞄点的规划速度为向前的行驶方向，则确定前车厢对应的前轴中点为控制点，当预瞄点的规划速度为向后的行驶方向(即倒车行驶)，则确定后车厢对应的后轴中点为控制点。

示例性的，当该铰接式车辆存在多个铰接连接的车厢时，该铰接式车辆向前行驶，可以分别以前车厢对应的前轴中点为主控制点，以中间车厢对应的中间轴中点为次控制点；当该铰接式车辆倒车行驶，可以分别以后车厢对应的后轴中点为主控制点，以中间车厢对应的中间轴中点为次控制点。

S202，铰接式车辆根据该参考位姿信息和该实际位姿信息，计算预瞄点相对于当前行驶方向的横向误差。

在一些实施例中，参考位姿信息包括预瞄点在全局坐标系下的位置坐标和姿态信息，实际位姿信息包括测得的或转换得到该铰接式车辆的控制点在全局坐标系下的位置坐标和姿态信息。该横向误差为预瞄点相对于车身(或车身的当前行驶方向)左侧或右侧的横向位置。

在一些实施例中，参考位姿信息包括预瞄点在全局坐标系的第一位置坐标，实际位姿信息包括控制点在全局坐标系的第二位置坐标；该铰接式车辆根据参考位姿信息和实际位姿信息，计算预瞄点相对于铰接式车辆的车身坐标系的横向误差，包括：

铰接式车辆根据第一位置坐标和第二位置坐标，计算预瞄点在以控制点为坐标原点的车身坐标系中的第三位置坐标；根据第三位置坐标，确定该横向误差。

在一些实施例中，当该铰接式车辆向前行驶时，以前车厢对应的前轴中点为控制点，该铰接式车辆控制其跟踪规划路径中的参考点。

当该铰接式车辆向前行驶时，路径规划模块提供前车中点对应的预瞄点在全局坐标系下的参考位姿信息，以及由传感器或SLAM定位模块采集前轴中点在全局坐标系下的实际位姿信息；从而根据公式(1)计算预瞄点相对于铰接式车辆的车身坐标系的横向误差。

其中，[xf

当该铰接式车辆倒车行驶时，路径规划模块提供前车中点对应的预瞄点在全局坐标系下的参考位姿信息，以及由传感器或SLAM定位模块采集前轴中点在全局坐标系下的实际位姿信息；通过将参考位姿信息和实际位姿信息转换为后轴中点对应的预瞄点的参考位姿信息和后轴中点的实际位姿信息，根据公式(2)计算预瞄点相对于铰接式车辆的车身坐标系的横向误差。

其中，[xr

需要说明的是，该铰接式车辆的车身坐标系为坐标原点移动的坐标系，以该铰接式车辆的控制点为坐标原点，向前行驶时，以前轴中点为车身坐标系的坐标原点，即前轴中点车身坐标系；倒车行驶时，以后轴中点为车身坐标系的坐标原点，即后轴中点车身坐标系。

在一些实施例中，在计算预瞄点相对于铰接式车辆的当前行驶方向的横向误差之后，该方法还包括：

根据与当前时刻相邻的前一个时刻的横向误差，对当前时刻的横向误差进行滤波处理。

在一些实施例中，为了使后续计算的铰接角度更加平滑，对上述计算的横向误差进行滤波处理。

示例性的，前一个时刻的横向误差包括该前一个时刻对应的滤波后的横向误差和滤波前的横向误差。根据公式(3)计算当前时刻对应的滤波后的横向误差。

e'

其中，e'

S203，根据该横向误差，该铰接式车辆计算铰接角。

在一些实施例中，根据横向误差，计算铰接式车辆的铰接角，包括：

基于预瞄点距离控制点的预瞄距离与控制点的转向行驶半径的几何关系，根据横向误差，计算铰接式车辆的铰接角。

如图3所示，本申请实施例提供的基于几何关系确定前进时铰接角的示意图。通过公式(4)、(5)和(6)可以计算出该铰接式车辆前进时对应的铰接角。

其中，e'

通过上述方式可以计算出前进时该铰接式车辆的铰接角，从而可以根据该铰接角更准确的控制行驶过程中后车厢的位置和姿态。

在一些实施例中，在该铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和铰接式车辆的控制点的实际位姿信息之前，该方法还包括：

获取铰接式车辆的前轴中点的第一位姿信息；若根据规划速度确定的行驶方向为前进，则将前轴中点作为控制点，将第一位姿信息作为实际位姿信息；若根据规划速度确定的行驶方向为后退，则将前轴中点的第一位姿信息转化为后轴中点的第二位姿信息，并将后轴中点作为控制点，将第二位姿信息作为实际位姿信息。

示例性的，第一位姿信息可以通过前车厢的前轴车顶设置的传感器或者车头正前方设置的SLAM模块采集获得。

示例性的，通过前轴中点与后轴中点的转化关系，以及铰接器处设置的铰接角传感器测得实际铰接角，该铰接式车辆可以将测得的前轴中点的实际位姿信息转化为后轴中点的当前时刻的实际位姿信息。

如图4所示，本申请实施例提供的前轴中点转换至后轴中点的示意图。如图4中的(a)图所示的路径示意图，该铰接式车辆倒车向后行驶时，根据规划前车厢对应的倒车路径(虚线①所示)中的参考点，结合参考铰接角，可以计算后车厢对应的后轴中点的位姿信息(姿态为虚线②箭头所示位置和方向)；同样，对于传感器或SLAM定位模块采集的实际位姿信息也可进行转换，根据该铰接式车辆运行时前轴中点的实际位姿信息转换至车后轴，控制后轴中点跟踪规划路径中的参考点，该参考点为根据规划的倒车路径(虚线①所示)中的参考点的参考位姿信息计算得到的后车厢对应的后轴中点对应的参考点的参考位姿信息(虚线②所示)。

如图4中的(b)图所示，该铰接式车辆向前行驶和向后行驶时，分别对应的前轴中点坐标系和后轴中点坐标系的示意图，以及向前或向后行驶时，对应的铰接角θ。

示例性的，通过公式(7)和(8)，根据前车厢对应的规划的倒车路径(虚线①所示)中的参考点的参考位姿信息计算得到的后车厢对应的后轴中点对应的参考点的参考位姿信息，以及根据该铰接式车辆运行时前轴中点的实际位姿信息转换至车后轴。

q

其中，当[xf yf zf]

示例性的，旋转矩阵对应的四元数q

φ＝π+θ (9)

其中，θ为规划的参考铰接角或铰接角传感器采集的实际铰接角。

在一些实施例中，根据上述方式，实现前车厢向后车厢的转换，控制点由前轴中点对应转换至后轴中点，规划前车厢对应的参考点(预瞄点)的参考位姿信息相应的转换至后车厢对应的参考点(预瞄点)的参考位姿信息，通过传感器或SLAM定位模块测得的前轴中点的实际位姿信息转换为后轴中点对应的实际位姿信息。从而可以得到在倒车或向后行驶时，规划路径中的后轴中点对应的参考位姿信息和实际位姿信息，通过公式(2)计算得到，倒车时预瞄点相对于车身的横向误差。

如图5所示，本申请实施例提供的基于几何关系确定后退时铰接角的示意图。通过公式(11)、(12)和(13)可以计算出该铰接式车辆倒车时对应的铰接角。

其中，e'

在一些实施例中，在根据横向误差，计算铰接式车辆的铰接角之后，该方法还包括：

根据与当前时刻相邻的前一个第一时刻的铰接角、与第一时刻相邻的前一个第二时刻的铰接角，对当前时刻的铰接角进行超前矫正处理。

示例性的，第一时刻的铰接角包括该第一时刻对应的超前矫正之前的铰接角和超前矫正之后铰接角，第二时刻的铰接角包括该第二时刻对应的超前矫正之前的铰接角和超前矫正之后的铰接角。

在一些实施例中，该铰接式车辆的铰接角执行到车辆控制点进行横向跟踪的过程为滞后过程，因此通过超前校正增加系统在低速行驶时的相位裕度。通过公式(14)对计算得到的前进或倒车行驶对应的铰接角进行超前矫正，提高该铰接式车辆行驶过程中控制的准确性。

θ′

其中，θ′

S204，在该铰接式车辆控制该控制点跟踪预瞄点行驶时，该铰接式车辆根据铰接角控制转向行驶。

在一些实施例中，该铰接式车辆在转向行驶过程中，将上述超前矫正后的铰接角发送至车辆底盘的控制机构执行，控制行驶过程中铰接角，实现在前进或倒车行驶时，对前车厢和后车厢分别跟踪规划路径的参考点进行控制，在不同的应用场景下满足车辆位置和姿态的要求，降低了出现折叠、碰撞或定位不准等的概率，提高了自动驾驶控制的准确性。

在一些实施例中，在该铰接式车辆获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和铰接式车辆的控制点的实际位姿信息之前，该方法还包括：

铰接式车辆获取规划路径上的参考点；将参考点中与控制点的距离满足距离阈值的目标参考点作为预瞄点。

示例性的，预瞄点可以为规划路径上的离散的参考点，该参考点距离铰接式车辆在当前位置处的控制点的距离满足距离阈值，该距离阈值可以为预瞄距离，即将距离大于或等于预瞄距离的参考点作为铰接式车辆在当前位置处的控制点对应的预瞄点。

如图6所示，本申请实施例提供的确定预瞄点的是实现流程示意图。

示例性的，该铰接式车辆获取规划路径上的参考点P

在一些实施例中，上述实现方式还可以应用于包括两个或两个以上的铰接接头的铰接式车辆，以两个铰接接头为例，铰接式车辆可以包括前车厢、中间车厢和后车厢，通过第一铰接接头(或铰接器)连接前车厢和中间车厢，通过第二铰接接头(或铰接器)连接中间车厢和后车厢；基于与上述相同的实现原理，结合规划路径中前车厢、中间车厢以及后车厢的转向行驶半径以及预瞄点的预瞄距离、预瞄点相对于车身的横向误差等参量之间的几何关系，计算得出两个铰接角的大小，从而在铰接式车辆行驶过程中，根据计算出的两个铰接角控制车厢在行驶过程中的位置与姿态，以满足规划路径中对铰接式车辆的位置与姿态的要求，提高铰接式车辆在自动驾驶过程中的控制精度。

对应于上文实施例的方法，图7示出了本申请实施例提供的铰接式车辆控制装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。图7示例的铰接式车辆控制装置可以是前述实施例提供的铰接式车辆控制方法的执行主体。

参照图7，该铰接式车辆控制装置包括：

获取单元，用于获取规划路径中的预瞄点的参考位姿信息和所述铰接式车辆的控制点的实际位姿信息；

第一计算单元，用于根据所述参考位姿信息和所述实际位姿信息，计算所述预瞄点相对于所述铰接式车辆的当前行驶方向的横向误差；

第二计算单元，用于根据所述横向误差，计算所述铰接式车辆的铰接角；

控制单元，用于在所述铰接式车辆控制所述控制点跟踪所述预瞄点行驶时，根据所述铰接角控制所述铰接式车辆转向行驶。

本申请实施例提供的铰接式车辆控制装置中各模块实现各自功能的过程，具体可参考前述图1和图2所示实施例的描述，此处不再赘述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。还应理解的是，虽然术语“第一”、“第二”等在文本中在一些本申请实施例中用来描述各种元素，但是这些元素不应该受到这些术语的限制。这些术语只是用来将一个元素与另一元素区分开。例如，第一表格可以被命名为第二表格，并且类似地，第二表格可以被命名为第一表格，而不背离各种所描述的实施例的范围。第一表格和第二表格都是表格，但是它们不是同一表格。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

图8是本申请一实施例提供的铰接式车辆的结构示意图。如图8所示，该实施例的铰接式车辆8包括：至少一个处理器80(图8中仅示出一个)、存储器81，所述存储器81中存储有可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个铰接式车辆控制方法实施例中的步骤，例如图2所示的S201至S204。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示单元71至74的功能。

所述铰接式车辆8可以是牵引车、半挂车，或者轿车与挂车组合、客车与挂车组合、牵引车和半挂车组合等具有一个或两个交接接头的铰接式车辆。所述铰接式车辆可包括，但不仅限于，处理器80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是铰接式车辆8的示例，并不构成对铰接式车辆8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入发送设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器81在一些实施例中可以是所述铰接式车辆8的内部存储单元，例如铰接式车辆8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述铰接式车辆8的外部存储设备，例如所述铰接式车辆8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述铰接式车辆8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经发送或者将要发送的数据。

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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本申请实施例还提供了一种铰接式车辆，所述铰接式车辆包括至少一个存储器、至少一个处理器以及存储在所述至少一个存储器中并可在所述至少一个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，使所述铰接式车辆实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的模块/单元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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也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计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；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：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，并不使对应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。