[发明专利]车辆横向控制方法和装置

说明书

本发明提供一种车辆横向控制方法及装置。所述方法包括：利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；利用所述最优控制量对车辆进行横向控制。本发明所提供的车辆横向控制方法及装置能够使得计算车辆横向控制的控制量时，依据的参数变量更容易获取，从而简化计算条件及泛化算法能力。

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆横向控制方法和装置。

背景技术

无人驾驶汽车是目前新兴的人工智能技术产品，主要依靠车内的智能驾驶仪实现无人驾驶的目的。无人驾驶汽车集合多种高新技术，包括自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展与结合的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

在无人驾驶汽车的智能驾驶仪中，车辆控制系统是无人驾驶系统中最核心的部分之一，用于对车辆进行控制，使得车辆按照期望的轨迹行驶。车辆控制系统对车辆的控制可分为横向控制和纵向控制，纵向控制的控制目标为车辆的速度，而横向控制的控制目标为车道状况和行驶方向。横向控制用于保持车辆直线行驶、控制车辆转向、变换车辆所在的车道等。尤其是在于高速行驶场景中，横向控制直接关系到车辆和乘客的安全。自动驾驶对横向控制的精度和稳定性都有较高的要求。

无人驾驶横向控制思路，基本上是以车身当前位置与轨迹线上的期望位置的横向偏差和航向角偏差为输入信息，通过预设的算法将这些偏差转化为方向盘转角指令下发到执行机构，从而减小期望值和实际值之间的偏差。

目前横向控制思路的主流应用模型进行横向控制的方案中，大都会应用横向车辆动力学模型将规划轨迹期望位置直接转化为方向盘转角。然而车辆动力学模型包含大量车身状态以及与车辆本身有关的参数，不仅计算量大且有些车身参数难以获得，比如侧偏刚度系数对于非主机厂的制造单位较难获取。此外，车辆动力学模型包含的状态量较多，对无人驾驶计算平台的性能要求高。

发明内容

本发明实施例提供一种车辆横向控制方法和装置，以解决现有技术中的一个或多个技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于车辆横向控制方法，包括：

利用横向控制模型，获得车辆的输出向量与控制量之间的关系，所述横向控制模型是根据车辆的状态向量、输出向量与控制量之间的关系建立的；

利用代价函数以及所述车辆的输出向量与控制量之间的关系，计算最优控制量；

利用所述最优控制量对车辆进行横向控制。

在一种实施方式中，所述横向控制模型为：

X(k+1)＝A×X(k)+B×U(k)；

Y(k+1)＝C×X(k+1)；

其中，

X(k)为k个时刻车辆的状态向量，Y(k)为k个时刻车辆的输出向量；A为系统矩阵；B为输入矩阵；C为输出矩阵；U(k)为输出给下游的偏航角速度控制量；为偏航角度，为的一阶导数，为的二阶导数；y为车体坐标系下车辆与参考轨迹线的横向偏差。

在一种实施方式中，所述系统矩阵是利用运动学模型和理想动力学模型构建的。

在一种实施方式中，所述系统矩阵为：

或者，

其中，ΔT为预设计算周期；v为速率；ω为自设频率；ζ为自设阻尼值；为偏航角度；为速率期望值；为偏航角度期望值。

在一种实施方式中，所述输入矩阵为：所述输出矩阵为