一种车辆横向控制方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明实施例涉及车辆控制技术，尤其涉及一种车辆横向控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

智能车横向控制技术的功能是实现自动跟踪横向位置目标，如车道中心线或GPS轨迹。

商用车质量大，质量变化范围大，质心位置高，受风面积大。这些特征均使得智能商用车在横向控制中受力复杂多变，使车辆的姿态由于受力而发生变化。

目前，现有技术通常是根据车辆当前位置和目标位置的误差来确定方向盘转角实现对智能车辆的控制，并没有考虑车辆在横向控制时由于受力导致的车身姿态变化，使车辆的横向控制出现偏差。

发明内容

本发明实施例提供一种车辆横向控制方法、装置、设备及介质，以实现提高车辆横向控制的准确度的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆横向控制方法，该方法包括：

根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；

获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；

根据所述误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为目标方向盘转角。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆横向控制装置，该装置包括：

误差补偿方向盘转角计算模块，用于根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；

车身姿态补偿方向盘转角获取模块，用于获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；

方向盘转角调整模块，用于根据所述误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为目标方向盘转角。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车载设备，其中，所述车载设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所提供的车辆横向控制方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的车辆横向控制方法。

本发明实施例通过根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；根据误差补偿方向盘转角补偿车辆的当前位置与预设运动轨迹的误差；获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；根据车身姿态补偿方向盘转角对由于收到横向作用力导致的车身姿态变化进行补偿；根据所述误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为期望方向盘转角，解决了当车辆受到额外侧向力，车身姿态产生变化时，仅通过误差补偿方向盘转角对车辆的横向控制进行纠偏，依然存在偏差的问题，实现了提高车辆横向控制的准确度的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种车辆横向控制方法的流程图；

图2是本发明实施例一中的一种车辆坐标系的示意图；

图3是本发明实施例一中的一种二自由度自行车模型的的示意图；

图4是本发明实施例一中的车身姿态补偿控制的效果示意图；

图5是本发明实施例二中的一种车辆横向控制装置的结构图；

图6是本发明实施例三中的一种车载设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种车辆横向控制方法的流程图，本实施例可适用于车辆横向控制情况，该方法可以由车辆横向控制装置来执行，具体包括如下步骤：

S110、根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角。

通过车辆的拍摄装置获取车辆当前行驶道路的图像，根据获取的行驶道路图像获取路面的车道线或中心线，根据获取的车道线或中心线生成预设的运动轨迹。在车辆的智能驾驶过程中，通过对车辆的自动控制，使车辆沿预设的运动轨迹行驶。但在自动控制过程中，车辆的实际行驶轨迹与预设的运动轨迹间会出现偏差，需要计算方向盘的补偿转角对出现的偏差进行补偿。

可选的，根据车辆的当前位置与预设的运动轨迹计算误差补偿方向盘转角，包括：根据所述当前位置与所述预设运动轨迹计算侧向位置偏差和航向角偏差；根据所述侧向位置偏差和所述航向角偏差计算所述误差补偿方向盘转角。根据车辆的当前位置和预设的运动轨迹计算车辆的侧向位置偏差和航向角偏差。如图2所示为对车辆建立的坐标系示意图，图中的y轴方向为车辆的侧向，故车辆的侧向位置偏差为车辆的当前位置与预设运动轨迹在y轴方向的偏差。

可选的，获取所述车辆的当前车速，根据所述当前车速和预设的车速与控制系数的对应关系，得到与所述当前车速对应的控制系数；根据所述控制系数得到所述比例积分控制器；根据所述侧向位置偏差和所述航向角偏差，通过所述比例积分控制器计算所述误差补偿方向盘转角。比例积分控制器采用随车速变化的PI控制参数，故在预设的车速与控制系数的对应关系表中查找与当前车速对应的控制参数。根据查找得到控制参数生成比例积分控制器。将侧向位置偏差和航向角偏差输入至比例积分控制器得到误差补偿方向盘转角。

可选的，所述控制系数包括：侧向位置偏差比例控制系数、侧向位置偏差积分控制系数、航向角偏差比例控制系数和航向角偏差积分控制系数；所述比例积分控制器设计如下：

其中，k为加权系数；k

根据当前车速在当前车速和预设的车速与控制系数的对应关系中进行查找得到侧向位置偏差比例控制系数、侧向位置偏差积分控制系数、航向角偏差比例控制系数和航向角偏差积分控制系数。示例性的，表1为车速与控制系数的对应关系表，根据表1对比例控制系数进行查找。

表1车速与控制系数的对应关系

查找到当前车速的控制系数后，生成比例积分控制器，将侧向位置偏差和航向角偏差输入至比例积分控制器中，得到误差补偿方向盘转角。不同的车速对应的控制系数不同，使得到的比例积分控制器更适用于当前车辆的车速，得到的误差补偿方向盘转角更加准确。

S120、获取车辆的车身姿态参数，根据车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角。

车辆在行驶过程中受到外界作用力，如侧向风，或路面不平也将使车辆受到额外的作用力。额外的作用力导致车辆的姿态发生变化，此时，仅通过误差误差补偿方向盘转角对车辆的横向控制进行纠偏会无法将车辆调整到希望的运动轨迹行驶。故需要对车身姿态进行调整。

可选的，获取所述车辆的车身姿态参数，根据车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角，包括：通过陀螺仪或惯性导航系统获取所述车身姿态参数，所述车身姿态参数包括：车辆的侧向加速度和侧倾角；根据所述侧向加速度和所述侧倾角得到所述车身姿态补偿方向盘转角。通过车辆自带的陀螺仪或惯性导航系统获取车辆的侧向加速度和侧倾角，如图2所示，车辆的侧向加速度为车辆在y轴方向的加速度，车辆的侧倾角位车辆在y轴方向的倾角。根据车辆的侧向加速度和侧倾角得到车身姿态补偿方向盘转角。

可选的，根据所述侧向加速度和所述侧倾角得到所述车身姿态补偿方向盘转角，包括：根据所述侧向加速度、所述侧倾角和预设的车身姿态补偿控制量的取值表获取所述车身姿态补偿方向盘转角。车辆在平整路面，在不受侧向力的工况下行驶时，亦将产生车身姿态的变化。如车辆在转弯时，由于惯性造成车身姿态变化，该车身姿态变化对车辆运动的影响，与受到额外侧向力车身姿态变化的影响是不同的，因此，根据不同车身姿态对横向运动控制补偿时，应考虑车辆自身状态的影响，故应采用同时考虑车辆总重量，车辆侧向加速度，车身侧倾角的横向控制补偿策略，结合实车试验标定，可以得到近似最优的补偿效果。该补偿器可以表述为：

SWA3＝f(m,ay,φ)

其中SWA3为车身姿态补偿方向盘转角，m为车辆总重量，ay为侧向加速度，φ为车身侧倾角度。

根据上述公式得到如表2所示的车身姿态补偿方向盘转角的取值表，根据车辆的侧向加速度和侧倾角表中查找对应的车身姿态补偿方向盘转角。表中，左转弯方向盘转角为正，右转弯方向盘转角为负。

表2车身姿态补偿方向盘转角的取值表

由表2可知，当车身姿态补偿方向盘转角为0时表示，车辆不受侧向力作用，此时车身姿态没有变化，或者仅在惯性作用下产生车身姿态变化，此时无需对方向盘转角进行补偿。

S130、根据误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将车辆的方向盘转角调整为目标方向盘转角。

根据误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角对方向盘转角进行调整，使车辆沿预设运动轨迹行驶。

可选的，根据所述误差补偿方向盘转角、车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为目标方向盘转角，包括：根据所述误差补偿方向盘转角、车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的期望方向盘转角调整为目标方向盘转角；所述期望方向盘转角根据二自由度自行车模型和最优期望转弯半径计算得到；所述最优期望转弯半径根据所述当前位置和所述预设运动轨迹计算得到。

如图3所示为理想的二自由度自行车模型，图3中，δ为前轮转角，v

对该模型求解，得到期望方向盘转角。

其中k

通过误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角对期望方向盘转角进行补偿，得到目标方向盘转角，车辆的方向盘转过目标方向盘转角，能够沿预设运动轨迹行驶。如图4所示为车身姿态补偿控制的效果示意图，图中横坐标表示车辆行驶时间，纵坐标表示车辆实际路径与预设运动轨迹的偏差。从图中可以得到通过方向盘转角通过车身姿态补偿，车辆的实际路径与预设运动轨迹的偏差较小，在[-0.2，0.2]之间；方向盘转角无车身姿态补偿时，车辆的实际路径与预设运动轨迹的偏差较大，最大误差达到了0.4。说明对车俩方向盘进行车身姿态补偿可以显著地降低横向控制误差，提升了横向控制精度。

本实施例的技术方案，通过根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；根据误差补偿方向盘转角补偿车辆的当前位置与预设运动轨迹的误差；获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；根据车身姿态补偿方向盘转角对由于收到横向作用力导致的车身姿态变化进行补偿；根据所述误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为期望方向盘转角，解决了当车辆受到额外侧向力，车身姿态产生变化时，仅通过误差补偿方向盘转角对车辆的横向控制进行纠偏，依然存在偏差的问题，实现了提高车辆横向控制的准确度的效果。

实施例二

图5为本发明实施例二提供的一种车辆横向控制装置的结构图，该车辆横向控制装置包括：误差补偿方向盘转角计算模块310、车身姿态补偿方向盘转角获取模块320和方向盘转角调整模块330。

其中，误差补偿方向盘转角计算模块310，用于根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；车身姿态补偿方向盘转角获取模块320，用于获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；方向盘转角调整模块330，用于根据所述误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为目标方向盘转角。

在上述实施例的技术方案中，误差补偿方向盘转角计算模块310，包括：

偏差计算单元，用于根据所述当前位置与所述预设运动轨迹计算侧向位置偏差和航向角偏差；

误差补偿方向盘转角计算单元，用于根据所述侧向位置偏差和所述航向角偏差计算所述误差补偿方向盘转角。

在上述实施例的技术方案中，误差补偿方向盘转角计算单元，包括：

控制系数获取子单元，用于获取所述车辆的当前车速，根据所述当前车速和预设的车速与控制系数的对应关系，得到与所述当前车速对应的控制系数；

控制器获取子单元，用于根据所述控制系数得到所述比例积分控制器；

误差补偿方向盘转角计算子单元，用于根据所述侧向位置偏差和所述航向角偏差，通过所述比例积分控制器计算所述误差补偿方向盘转角。

可选的，控制系数包括：侧向位置偏差比例控制系数、侧向位置偏差积分控制系数、航向角偏差比例控制系数和航向角偏差积分控制系数；

所述比例积分控制器设计如下：

其中，k为加权系数；k

在上述实施例的技术方案中，车身姿态补偿方向盘转角获取模块320，包括：

车身姿态参数获取单元，用于通过陀螺仪或惯性导航系统获取所述车身姿态参数，所述车身姿态参数包括：车辆的侧向加速度和侧倾角；

车身姿态补偿方向盘转角获取单元，用于根据所述侧向加速度和所述侧倾角得到所述车身姿态补偿方向盘转角。

在上述实施例的技术方案中，车身姿态补偿方向盘转角获取单元具体用于根据所述侧向加速度、所述侧倾角和预设的车身姿态补偿控制量的取值表获取所述车身姿态补偿方向盘转角。

在上述实施例的技术方案中，方向盘转角调整模块330，包括：

期望方向盘转角调整模块，用于根据所述误差补偿方向盘转角、车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的期望方向盘转角调整为目标方向盘转角；所述期望方向盘转角根据二自由度自行车模型和最优期望转弯半径计算得到；所述最优期望转弯半径根据所述当前位置和所述预设运动轨迹计算得到。

本实施例的技术方案，通过根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；根据误差补偿方向盘转角补偿车辆的当前位置与预设运动轨迹的误差；获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；根据车身姿态补偿方向盘转角对由于收到横向作用力导致的车身姿态变化进行补偿；根据所述误差补偿方向盘转角和车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为期望方向盘转角，解决了当车辆受到额外侧向力，车身姿态产生变化时，仅通过误差补偿方向盘转角对车辆的横向控制进行纠偏，依然存在偏差的问题，实现了提高车辆横向控制的准确度的效果。

本发明实施例所提供的车辆横向控制装置可执行本发明任意实施例所提供的车辆横向控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的一种车载设备的结构示意图，如图6所示，该车载设备包括处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440；车载设备中处理器410的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器410为例；车载设备中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车辆横向控制方法对应的程序指令/模块(例如，车辆横向控制装置中的误差补偿方向盘转角计算模块310、车身姿态补偿方向盘转角获取模块320和方向盘转角调整模块330)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行车载设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车辆横向控制方法。

存储器420可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车载设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与车载设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。

实施例四

本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种车辆横向控制方法，该方法包括：

根据车辆的当前位置与预设运动轨迹计算误差补偿方向盘转角；

获取所述车辆的车身姿态参数，根据所述车身姿态参数得到车身姿态补偿方向盘转角；

根据所述误差补偿方向盘转角、车身姿态补偿方向盘转角，将所述车辆的方向盘转角调整为目标方向盘转角。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的车辆横向控制方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述车辆横向控制装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。