倒车控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种倒车控制方法、装置及存储介质。

背景技术

随着经济的发展，为了提升运输效率，铰接式商用车数量逐渐增多，相较于乘用车，铰接车辆的牵引车与挂车之间采用主销连接，车身长，转弯半径大，视野盲区大，前向行驶过程中车辆为稳定系统，但在倒车时，则为非稳定系统，牵引车推着挂车向后行驶，挂车具有继承发散性，易导致牵引车-挂车发生折叠，车辆失稳。进一步的，在长距离或者狭窄道路等场景下倒车，则对铰接车辆驾驶员倒车技术要求高，驾驶员压力大，尤其是对新手司机。

目前常使用的智能倒车辅助系统，是基于摄像和传感技术辅助驾驶员倒车。该系统提供一种新型的自主循迹辅助倒车装置，该装置能够在乘用车进行倒挡操作时实现对车辆的全景无死角监控，周围环境及障碍物的合理规避和距离提示，从而为驾驶员提供最合理的方向盘方向的角度控制，实现多功能辅助倒车。

上述所述智能倒车辅助系统及方法只是在倒车时给驾驶员提供车辆周围环境场景，可以增强驾驶员倒车环境感知能力和判断，而并非自动控制车辆完成倒车操作，自动化程度低。

发明内容

本发明提供一种倒车控制方法及相关设备，可实现对车辆精准倒车。

本发明第一方面提供一种倒车控制方法，包括：

获取目标车辆的车辆状态信息，所述车辆状态信息包括所述目标车辆所对应的惯性传感器信号、轮速以及轮速方向；

根据所述车辆状态信息确定所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿；

确定所述目标车辆所对应的期望轨迹点；

根据所述期望轨迹点和所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定所述目标车辆所对应的跟踪点；

根据所述跟踪点以及所述车辆控制点位姿计算所述车辆控制点与所述跟踪点之间的误差信息；

根据所述误差信息以及所述目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息；

根据所述倒车控制信息对所述车辆进行倒车控制。

本发明第二方面提供了一种倒车控制装置，包括：

获取单元，用于获取目标车辆的车辆状态信息，所述车辆状态信息包括所述目标车辆所对应的惯性传感器信号、轮速以及轮速方向；

第一确定单元，用于根据所述车辆状态信息确定所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿；

第二确定单元，用于确定所述目标车辆所对应的期望轨迹点；

第三确定单元，用于根据所述期望轨迹点和所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定所述目标车辆所对应的跟踪点；

计算单元，用于根据所述跟踪点以及所述车辆控制点位姿计算所述车辆控制点与所述跟踪点之间的误差信息；

第四确定单元，用于根据所述误差信息以及所述目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息；

控制单元，用于根据所述倒车控制信息对所述车辆进行倒车控制。

本发明第三方面提供了一种计算机设备，包括：至少一个连接的处理器、存储器和收发器；其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码来执行上述第一方面所述的车辆的控制方法的步骤。

本发明实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，其包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一方面所述的车辆的控制方法的步骤。

相较于现有技术，本发明提供的实施例中，倒车控制装置可以获取目标车辆的车辆状态信息，所述车辆状态信息包括所述目标车辆所对应的惯性传感器信号、轮速以及轮速方向；根据所述车辆状态信息确定所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿；确定所述目标车辆所对应的期望轨迹点；根据所述期望轨迹点和所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定所述目标车辆所对应的跟踪点；根据所述跟踪点以及所述车辆控制点位姿计算所述车辆控制点与所述跟踪点之间的误差信息；根据所述误差信息以及所述目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息；根据所述倒车控制信息对所述车辆进行倒车控制，实现对车辆的精准倒车。

附图说明

图1是本发明实施例提供的倒车控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的车辆控制点处坐标系示意图；

图3是本发明实施例提供的最近点确定示意图；

图4是本发明实施例提供的跟踪点确定示意图；

图5是本发明实施例提供的横向误差计算示意图；

图6是本发明实施例提供的航向角误差计算示意图；

图7a是本发明实施例提供的铰接车辆运动学建模的一个示意图；

图7b是本发明实施例提供的铰接车辆运动学建模的另一示意图；

图8是本发明实施例提供的车辆控制点与跟踪点的位置关系示意图；

图9是本发明实施例提供的目标车辆所对应的预瞄示意图；

图10是本发明实施例提供的倒车控制装置的虚拟结构示意图；

图11为本发明实施例提供的服务器的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面从倒车控制装置的角度对本发明提供的倒车控制方法进行说明，该倒车控制装置可以为服务器，也可以为服务器中的服务单元，具体不做限定。

请参阅图1，是本发明实施例提供的倒车控制方法的实施例示意图，包括：

101、获取目标车辆的车辆状态信息。

本实施例中，倒车控制装置可以获取目标车辆的车辆状态信息，该目标车辆为铰接类型的车辆，车辆状态信息包括所述目标车辆所对应的惯性传感器信号、轮速以及轮速方向，此处具体不限定获取车辆状态信息的方式，例如可以通过设置的不同的传感器进行获取，当然也还可以通过其他的方式或，只要能获取到目标车辆的车辆状态信息即可。

102、根据车辆状态信息确定目标车辆所对应的车辆控制点位姿。

本实施例中，倒车控制装置在获取到车辆状态信息之后，可以根据车辆状态信息确定目标车辆所对应的车辆控制点位姿，此处将车辆控制点位姿标定为

一个实施例中，倒车控制装置根据车辆状态信息确定目标车辆所对应的车辆控制点位姿包括：

根据车辆控制点以及目标车辆所对应的车身前进方向构建坐标系，坐标系的原点为目标车辆在起始时刻的位置；

确定目标车辆在坐标系中的目标坐标；

将目标坐标确定为车辆控制点位姿。

本实施例中，倒车控制装置首先以目标车辆的挂车最后车轴中点为控制点O，建立如图2所示的坐标系，其中，车身前进方向为X轴，根据右手螺旋定则，确定Y轴，将目标车辆起始时刻确定为坐标原点，通过航迹推算算法(此处具体不限定航迹推算的具体算法)，获得O点的坐标，将O点的坐标以及目标车辆所对应的属性信息确定为车辆控制点位姿，其中，该属性信息包括O点的路点航向角、目标车辆的前进车速以及横摆角速度。

103、确定目标车辆所对应的期望轨迹点。

本实施例中，倒车控制装置可以接收用户所对应的输入信息；并判断所述输入信息是否为用户的锁存指令；若是，则将目标距离内所述目标车辆所对应的控制点位姿车辆控制点位姿确定所述目标车辆起始时刻所对应的位置。

需要说明的是，通过步骤101至步骤102可以确定车辆控制点位姿，通过步骤103可以确定期望轨迹点，然而步骤101至步骤102与步骤103之间并没有执行顺序的限制，可以先执行步骤101至步骤102，也可以先执行步骤103，或者同时执行，具体不做限定。

104、根据期望轨迹点和目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定目标车辆所对应的跟踪点。

本实施例中，倒车控制装置根据期望轨迹点和目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定目标车辆所对应的跟踪点时，可以首先确定期望轨迹点中与所述目标车辆所对应的目标最近点；并根据目标最近点、所述期望轨迹点所对应的维度以及所述最近点的情况确定所述最近点所对应的目标前点以及目标后点，目标前点和目标后点为所述期望轨迹点上与目标最近点相邻的点；最后根据车辆控制点位姿、目标最近点、目标前点以及目标后点确定跟踪点。

下面结合图3对倒车控制装置确定期望轨迹点中与目标车辆所对应的目标最近点进行详细说明：

如图3所示，A

从起点A

A

由此，可以确定路点p为期望轨迹点中距离车辆最近的点，记为PntN，也即目标最近点N。

下面结合图4对倒车控制装置确定最近点所对应的目标前点以及目标后点进行详细说明：

如图4所示，在确定所述期望轨迹点中距离车辆最近的点PntN后，根据期望轨迹点维度Num以及最近点PntN的情况，确定车辆前进方向上的前点PntF，也即目标前点，N点后退一个点称为PntR点，也即目标后点，具体步骤如下：

A1：如果最近点N＝1或者Num＝1，那么Pnt＝RP，PntF＝Pnt(N+1)；

A2：如果最近点N＝Num，那么PntF＝PntN，PntR＝Pnt(N-1)；

A3：如果A1和A2条件都不满足，那么PntF＝Pnt(N+1)；PntR＝Pnt(N-1)；

在确定目标最近点N、目标前点F和目标后点R后，根据车辆控制点位姿和这个三个特征点(目标最近点N、目标前点F和目标后点R)之间的相对关系，确定跟踪点PntM，详细步骤如下：

B1、如果向量积

B2、如果向量积

那么跟踪点PntM＝PntN*(1-radio)+PntF*radio；

B3、如果不满足上述B1和B2条件，那么PntM＝PntN。

105、根据跟踪点以及车辆控制点位姿计算车辆控制点与跟踪点之间的误差信息。

本实施例中，倒车控制装置在确定跟踪点以及车辆控制点位姿之后，可以根据跟踪点以及车辆控制点计算车辆控制点与跟踪点之间的误差信息，其中，该误差信息包括：横向误差、航向角误差及速度误差，下面结合图5和图6对横向误差、航向角误差及速度误差的计算方法分别进行说明：

请参阅图5，是本发明实施例所示横向误差计算示意图，其中，V为车辆控制点，M为跟踪点，倒车控制装置确定的跟踪点PntM后，根据车辆控制点位姿，计算出二者之间的横向误差以及航向角误差，其中，

1、横向误差计算

倒车控制装置可以通过如下公式计算横向误差：

其中，Δy为横向误差，

2、航向角误差计算；

倒车控制装置可以通过如下公式计算航向角误差：

其中，

3、纵向误差计算；

通过如下公式计算所述纵向速度误差：

Δv＝v

其中，Δv为所述纵向速度误差，v

106、根据误差信息以及目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息。

本实施例中，倒车控制装置在确定误差信息以及接收到目标车辆所对应的挡位输入信息之后，可以根据所述误差信息以及所述目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息，其中，该倒车控制信息包括目标车辆所对应的方向盘转角和纵向控制信息，纵向控制信息包括驱动信息或制动信息。具体的，通过如下公式计算所述目标车辆所对应的方向盘转角：

δ＝k*θ；

其中，δ为所述方向盘转角，k为所述目标车辆所对应的角传动比，θ为所述目标车辆所对应的牵引车转角，θ为通过如下公式进行计算得到：

其中，

其中，t

Δy＝y

其中，y

在上述基础上，采用PID控制算法计算目标车辆所对应的纵向控制信息。

下面对如何根据误差信息以及目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息进行详细说明：

假设：

a、目标车辆所对应的牵引车纵向速度不变；

b、只考虑目标车辆的横摆和侧向运动；

c、忽略目标车辆的车辆侧倾和俯仰影响；

d、忽略目标车辆的横向载荷转移；

e、牵引车前轴遵循阿克曼转向；

f、没有传感噪声和问题。

为了描述简便，下面各个运动学公式中的牵引车以及挂车均为目标车辆所对应的牵引车和目标车辆所对应的挂车。

请参阅图7a和7b，图7a为本发明实施例提供的目标车辆所对应的车辆运动学建模示意图，其中，ft为牵引车等效前轴，rt为牵引车等效后轮(铰接点)，rs为挂车等效后轴，θ为牵引车前轮转角，

其中，牵引车等效前轴运动学方程如下：

其中，

牵引车等效后轴运动学方程如下：

v

v

挂车等效车轴运动学方程：

v

由此，根据牵引车和挂车转动瞬心关系可以确定如下关联关系：

其中，R

其中，

其中，

根据上述公式可得到牵引车航向角速度和挂车航向角速度差与牵引车转角及车速的关系：

如图8所示，在目标车辆倒车的过程中，以目标车辆所对应的挂车中间轴作为车辆控制点，确定目标车辆的跟踪点，控制的目标是使车辆控制点与跟踪点完全重合。

由于在目标车辆倒车的过程中目标车辆的车速很低，所以在倒车过程中，从车辆控制点到跟踪点，挂车需要做多大的横摆运动，才能到达跟踪点处，即根据车路相对位姿关系，获得从车辆控制点处到跟踪点处这段距离内，挂车期望的横摆角速度

请参阅图9，图9为本发明实施例所提供的目标车辆所对应的预瞄示意图，在车身坐标系下，原点O为摄像头安装点，x轴正方向为车辆前进方向，根据右手定则y轴正方向如图9所示。

基于纵向速度不变以及横向匀加/减速运动的假设，预瞄时间t

其中，

在驾驶员选择预瞄距离时会优先遵从误差最小原则，即预瞄点与期望轨迹点的横向误差Δy最小，即指标函数J最小：

J＝minΔy，进而可以确定

参阅图9可以确定Δy＝y

其中，t

也就是说，从目标车辆的当前位置到预瞄位置这段路程中，目标车辆要以期望挂车航向角

其中，θ即为目标车辆所对应的牵引车转角。

需要说明的是，为了描述简便，将

c＝asinθ-bcosθ

(c-asinθ)

(a

进一步得方向盘转角：

δ＝k*θ；

其中，k是角传动比，为车辆设计参数。

上面针对方向盘转角的计算方式进行说明，关于对目标车辆在倒车过程中驱动控制和制动控制的方式可以采用PID控制：

其中，Δv为所述纵向速度误差，kp是PID控制器的P系数(比例系数)；kd是PID控制器的D系数(微分系数)；ki是PID控制器的I系数(积分系数)，当Ctrl_Lng＞0时，所述目标车辆处于驱动状态，所述Ctrl_Lng为驱动信息；当Ctrl_Lng＜0时，所述目标车辆处于制动状态，所述Ctrl_Lng为制动信息。

也就是说，当目标车辆的车速低于期望值时，则增大气节门开度；当目标车辆的车速高于期望值时，则增大制动压力。

107、根据所述倒车控制信息对所述目标车辆进行倒车控制。

本实施例中，倒车控制装置在确定倒车控制信息之后，可以将倒车控制信息，也即方向盘转角、节气门开度以及制动压力发送至目标车辆所对应的线控执行机构，由线控执行机构响应执行，最终让车辆的控制点与期望轨迹上的跟踪点尽可能重合，实现高精度轨迹跟随

综上所述，可以看出，倒车控制装置可以获取目标车辆的车辆状态信息，所述车辆状态信息包括所述目标车辆所对应的惯性传感器信号、轮速以及轮速方向；根据所述车辆状态信息确定所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿；确定所述目标车辆所对应的期望轨迹点；根据所述期望轨迹点和所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定所述目标车辆所对应的跟踪点；根据所述跟踪点以及所述车辆控制点位姿计算所述车辆控制点与所述跟踪点之间的误差信息；根据所述误差信息以及所述目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息；根据所述倒车控制信息对所述车辆进行倒车控制，实现对车辆的精准倒车。

上面从倒车控制方法的角度对本发明实施例进行说明，下面从倒车控制装置的角度对本发明实施例进行说明。

请参阅图10，图10是本发明实施例提供的倒车控制装置虚拟结构示意图，所述倒车控制装置1000包括：

获取单元1001，用于获取目标车辆的车辆状态信息，所述车辆状态信息包括所述目标车辆所对应的惯性传感器信号、轮速以及轮速方向；

第一确定单元1002，用于根据所述车辆状态信息确定所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿；

第二确定单元1003，用于确定所述目标车辆所对应的期望轨迹点；

第三确定单元1004，用于根据所述期望轨迹点和所述目标车辆所对应的车辆控制点位姿确定所述目标车辆所对应的跟踪点；

计算单元1005，用于根据所述跟踪点以及所述车辆控制点位姿计算所述车辆控制点与所述跟踪点之间的误差信息；

第四确定单元1006用于根据所述误差信息以及所述目标车辆所对应的挡位输入信息确定倒车控制信息；

控制单元1007，用于根据所述倒车控制信息对所述车辆进行倒车控制。

综上所述，可以看出，本发明提供的实施例中，相较于现有技术，本发明提供的实施例中，根据车辆状态信息确定车辆控制点位姿，根据所述车辆控制点位姿和输入信息确定期望轨迹点，根据所述期望轨迹点和车辆所对应的控制点确定期望轨迹上的跟踪点，根据所述期望轨迹上的跟踪点以及所述车辆控制点位姿计算所述车辆控制点与所述跟踪点之间的误差信息，根据所述误差信息以及激活信号确定倒车控制信息，然后根据所述倒车控制信息对所述车辆进行倒车控制，实现对车辆的精准倒车。

需要说明的是，倒车控制装置1000实现本发明的原理和技术效果与上述图1所示的倒车控制方法类似，上述已经进行了详细说明，具体此处不再赘述。

图11为本发明服务器的结构示意图，如图11所示，本实施例的服务器1100包括至少一个处理器1101，至少一个网络接口1104或者其他用户接口1103，存储器1105，和至少一通信总线1102。该服务器1100可选的包含用户接口1103，包括显示器，键盘或者点击设备。存储器1105可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1105存储执行指令，当服务器1100运行时，处理器1101与存储器1105之间通信，处理器1101调用存储器1105中存储的指令，以执行上述商品评论数据的推送方法。操作系统1106，包含各种程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

本发明实施例提供的服务器，其处理器1101可以执行上述由所述倒车控制装置所执行的操作，以实现所述倒车控制方法，其实现原理和技术效果类似，具体此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读介质，包含计算机执行指令，计算机执行指令能够使服务器执行上述实施例描述的所述倒车控制方法，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。