一种车辆弯道横向控制方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本申请实施例涉及车辆技术领域，具体涉及一种车辆弯道横向控制方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

目前全球主要汽车厂商都在大力发展智能驾驶功能，包括预警类功能、纵向控制、横向控制等。因此需要汽车工程师去解决相应的道路场景带来的问题，而在智能驾驶车辆经过高速横斜坡时，车辆会出现横向偏差。

现有技术中，智能驾驶车辆的横向控制，大多数是基于预瞄理论+前馈控制+反馈控制，将车辆控制在车道中心位置，目前对于横向控制大多考虑基于图像的预瞄点算法或深度学习识别算法，在具有横向斜坡的弯道路况下，图像检测局限性较大以及坡度计算误差较大，同时方向盘补偿时刻的控制准确性较差。

发明内容

为此，本申请实施例提供一种车辆弯道横向控制方法、系统、电子设备及存储介质，通过预先计算车辆未来某位置的转向信息，不属于出现误差后的修正反馈，保证了车辆未来转向的准确。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种车辆弯道控制方法，所述方法包括：

根据车辆实时行驶路况和基于雷达识别的转向信息判断车辆是否驶入弯道；

在判定车辆驶入弯道后，基于雷达探测出弯道路况；

根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表；

采用局部非线性拟合方法匹配出车辆未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角；

根据所述未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角在所述若干时刻行驶时进行弯道控制。

可选地，所述弯道路况包括弯道外边界半径、车辆实时距离道路外边界距离和车辆前方设定位置处的横向坡度；所述弯道外边界半径是通过连续帧的外边界点云信息基于非线性拟合确定。

可选地，所述根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表，包括：

根据弯道外边界半径和车辆实时距离道路外边界距离计算车辆到达前方设定位置处的转弯圆心和转弯半径；

根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角；

计算出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的实际行驶路程；

根据实时车速和所述实际行驶路程计算出车辆行驶到设定位置的实际时间，以计算出转角时刻表；

对所述转角时刻表进行非线性拟合得到车辆的方向盘转角时刻表。

可选地，根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角，包括：

根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速，通过域控制器中预先部署训练好的深度学习模型，实时计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角。

可选地，计算出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的实际行驶路程，包括：

通过雷达探测出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的直线距离；

根据车辆实时弯道路况和到达所述设定位置处的横向坡度的直线距离计算出实际行驶路程的弧长。

可选地，所述车辆实时行驶路况包括左转车道、右转车道、具有明显弧度的行驶道路以及协同车辆的转向信号。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种车辆弯道控制系统，所述系统包括：

弯道识别模块，用于根据车辆实时行驶路况和基于雷达识别的转向信息判断车辆是否驶入弯道；

弯道路况探测模块，用于在判定车辆驶入弯道后，基于雷达探测出弯道路况；

方向盘转角时刻表模块，用于根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表；

方向盘转角模块，用于采用局部非线性拟合方法匹配出车辆未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角；

弯道控制模块，用于根据所述未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角在所述若干时刻行驶时进行弯道控制。

可选地，所述弯道路况包括弯道外边界半径、车辆实时距离道路外边界距离和车辆前方设定位置处的横向坡度；所述弯道外边界半径是通过连续帧的外边界点云信息基于非线性拟合确定；

所述方向盘转角时刻表模块，具体用于：

根据弯道外边界半径和车辆实时距离道路外边界距离计算车辆到达前方设定位置处的转弯圆心和转弯半径；

根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角；

计算出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的实际行驶路程；

根据实时车速和所述实际行驶路程计算出车辆行驶到设定位置的实际时间，以计算出转角时刻表；

对所述转角时刻表进行非线性拟合得到车辆的方向盘转角时刻表。

根据本申请实施例的第三方面，提供了一种电子设备，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，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现上述第一方面所述的方法。

根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现上述第一方面所述的方法。

综上所述，本申请实施例提供了一种车辆弯道横向控制方法、系统、电子设备及存储介质，通过根据车辆实时行驶路况和基于雷达识别的转向信息判断车辆是否驶入弯道；在判定车辆驶入弯道后，基于雷达探测出弯道路况；根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表；采用局部非线性拟合方法匹配出车辆未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角；根据所述未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角在所述若干时刻行驶时进行弯道控制。通过预先计算车辆未来某位置的转向信息，保证了控制提前性，不属于出现误差后的修正反馈，同时做到了未来方向盘转角与未来时刻的对应，保证了车辆未来转向的准确。考虑到雷达探测信息数据的离散性，得到方向盘转角信息与时刻的不连续，采用了非线性拟合的方法，保证了转向信息的连续性，保证了转弯过程的平顺性以及乘坐舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本申请实施例提供的一种车辆弯道控制方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的车辆弯道横向控制整体流程图；

图3为本申请实施例提供的方向盘转角时刻表计算流程；

图4为本申请实施例提供的一种车辆弯道控制系统框图；

图5示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图6示出了本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。

图1示出了本申请实施例提供的一种车辆弯道控制方法，所述方法包括：

步骤101：根据车辆实时行驶路况和基于雷达识别的转向信息判断车辆是否驶入弯道；

步骤102：在判定车辆驶入弯道后，基于雷达探测出弯道路况；

步骤103：根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表；

步骤104：采用局部非线性拟合方法匹配出车辆未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角；

步骤105：根据所述未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角在所述若干时刻行驶时进行弯道控制。

在一种可能的实施方式中，所述弯道路况包括弯道外边界半径、车辆实时距离道路外边界距离和车辆前方设定位置处的横向坡度；所述弯道外边界半径是通过连续帧的外边界点云信息基于非线性拟合确定。

在一种可能的实施方式中，在步骤103中，所述根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表，包括：

根据弯道外边界半径和车辆实时距离道路外边界距离计算车辆到达前方设定位置处的转弯圆心和转弯半径；根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角；计算出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的实际行驶路程；根据实时车速和所述实际行驶路程计算出车辆行驶到设定位置的实际时间，以计算出转角时刻表；对所述转角时刻表进行非线性拟合得到车辆的方向盘转角时刻表。

在一种可能的实施方式中，根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角，包括：

根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速，通过域控制器中预先部署训练好的深度学习模型，实时计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角。

在一种可能的实施方式中，计算出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的实际行驶路程，包括：

通过雷达探测出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的直线距离；根据车辆实时弯道路况和到达所述设定位置处的横向坡度的直线距离计算出实际行驶路程的弧长。

在一种可能的实施方式中，所述车辆实时行驶路况包括左转车道、右转车道、具有明显弧度的行驶道路以及协同车辆的转向信号。

通过激光雷达感知车辆前方信息，结合车辆行驶状态，通过深度学习求解车辆未来某时刻对应位置的合理的转向信息。

可以看出，本申请实施例提供的车辆弯道控制方法中，通过预先计算车辆未来某位置的转向信息，保证了控制提前性，不属于出现误差后的修正反馈，同时做到了未来方向盘转角与未来时刻的对应，保证了车辆未来转向的准确。考虑到雷达探测信息数据的离散性，得到方向盘转角信息与时刻的不连续，采用了非线性拟合的方法，保证了转向信息的连续性，保证了转弯过程的平顺性以及乘坐舒适性。

下面结合附图对本申请实施例提供的车辆弯道控制方法进行详细描述。

图2示出了基于激光雷达感知的车辆弯道横向控制整体流程图。通过激光雷达感知弯道信息，可以很好地弥补基于摄像头探测范围小的局限性，保证了信息的全面性，同时也能防止周围事物对信号的影响。

步骤1：根据车辆行驶路况，比如左转或右转车道，以及协同车辆的转向信号等信息，同时基于激光雷达判断是否驶入弯道行驶，如果驶入弯道，执行步骤2；

步骤2：通过雷达进行弯道路况信息的感知，感知内容包括但不限于：弯道的半径，即弯道外边界的半径，可以通过连续帧的外边界点云信息通过非线性拟合确定半径；车辆此时距离道路外边界的距离；车辆前方具体位置处的横向坡度。

步骤3：结合车辆此时的行驶状态，计算得出车辆未来时刻及其方向盘转角，简称方向盘转角时刻表；

通过预先计算车辆未来某位置的转向信息，保证了控制提前性，不属于出现误差后的修正反馈，同时做到了未来方向盘转角与未来时刻的对应，保证了车辆未来转向的准确。

步骤4：采用局部非线性拟合的方法，得到车辆接下来行驶不同时刻对应的方向盘转角。

考虑到雷达探测信息数据的离散性，得到方向盘转角信息与时刻的不连续，采用了非线性拟合的方法，保证了转向信息的连续性，保证了转弯过程的平顺性以及乘坐舒适性。

考虑到方向盘转角时刻表数据的离散性，采用局部非线性拟合的获得均匀时刻下的方向盘转角值。

其次，对于方向盘转角时刻表的计算流程，如图3所示。图3示出了方向盘转角时刻表计算流程图。通过分析车辆实际行驶路程，确定方向盘转角与转角时刻的准确对应。

步骤1：当已知车辆前方雷达探测某位置的弯道半径以及此时车辆距离弯道外边界的距离，假设弯道路宽保持不变且车辆距离外边界距离不变，则可计算出车辆到达前方某位置的转弯圆心和转弯半径；

步骤2：根据已知该位置的横向坡度信息与车辆自身的状态信息，通过域控制器中预先部署训练好的深度学习模型，实时计算出到达该位置时刻的方向盘转角；

步骤3：考虑到雷达探测距离为直线距离，并不是车辆到达该位置的实际行驶距离，通过车辆此时的转弯状态，根据雷达探测的到达该横向坡度位置的直线距离，求解出实际行驶的路程弧长；

步骤4：保证车辆匀速行驶的前提下，计算出车辆行驶到该位置的实际时间，达到方向盘转角与转弯时刻的准确对应。

通过上述流程，即可预先确定弯道行驶时，车辆前方具体位置的方向盘转角，保证车辆行驶到该位置时进行准确合理的转向行驶。

通过激光雷达的感知，可以很好地弥补基于摄像头探测范围小的局限性，同时也能防止周围事物对信号的影响。通过激光雷达感知弯道信息，保证了信息的全面性。

通过预先计算车辆未来某位置的转向信息，保证了控制提前性，不属于出现误差后的修正反馈，同时做到了未来方向盘转角与未来时刻的对应，保证了车辆未来转向的准确。通过激光雷达感知车辆前方信息，结合车辆行驶状态，通过深度学习求解车辆未来某时刻对应位置的合理的转向信息。

考虑到雷达探测信息数据的离散性，得到方向盘转角信息与时刻的不连续，采用局部非线性拟合的获得均匀时刻下的方向盘转角值，保证了转向信息的连续性，保证了转弯过程的平顺性以及乘坐舒适性。

综上所述，本申请实施例提供了一种车辆弯道横向控制方法，通过根据车辆实时行驶路况和基于雷达识别的转向信息判断车辆是否驶入弯道；在判定车辆驶入弯道后，基于雷达探测出弯道路况；根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表；采用局部非线性拟合方法匹配出车辆未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角；根据所述未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角在所述若干时刻行驶时进行弯道控制。通过预先计算车辆未来某位置的转向信息，保证了控制提前性，不属于出现误差后的修正反馈，同时做到了未来方向盘转角与未来时刻的对应，保证了车辆未来转向的准确。考虑到雷达探测信息数据的离散性，得到方向盘转角信息与时刻的不连续，采用了非线性拟合的方法，保证了转向信息的连续性，保证了转弯过程的平顺性以及乘坐舒适性。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种车辆弯道控制系统，如图4所示，所述系统包括：

弯道识别模块401，用于根据车辆实时行驶路况和基于雷达识别的转向信息判断车辆是否驶入弯道；

弯道路况探测模块402，用于在判定车辆驶入弯道后，基于雷达探测出弯道路况；

方向盘转角时刻表模块403，用于根据所述弯道路况和车辆实时行驶路况计算车辆的方向盘转角时刻表；

方向盘转角模块404，用于采用局部非线性拟合方法匹配出车辆未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角；

弯道控制模块405，用于根据所述未来若干时刻行驶时对应的方向盘转角在所述若干时刻行驶时进行弯道控制。

在一种可能的实施方式中，所述弯道路况包括弯道外边界半径、车辆实时距离道路外边界距离和车辆前方设定位置处的横向坡度；所述弯道外边界半径是通过连续帧的外边界点云信息基于非线性拟合确定；

所述方向盘转角时刻表模块403，具体用于：

根据弯道外边界半径和车辆实时距离道路外边界距离计算车辆到达前方设定位置处的转弯圆心和转弯半径；根据所述车辆前方设定位置处的横向坡度、车辆转弯半径与实时车速计算出到达所述设定位置时刻的方向盘转角；计算出车辆到达所述设定位置处的横向坡度的实际行驶路程；根据实时车速和所述实际行驶路程计算出车辆行驶到设定位置的实际时间，以计算出转角时刻表；对所述转角时刻表进行非线性拟合得到车辆的方向盘转角时刻表。

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的方法对应的电子设备。请参考图5，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。所述电子设备20可以包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的方法。

其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。

总线202可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。

处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的方法对应的计算机可读存储介质，请参考图6，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序(即程序产品)，所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的方法。

需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。

本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备有固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。