[发明专利]一种自动驾驶车辆横向控制参数调节方法及装置

说明书

本发明公开了一种自动驾驶车辆横向控制参数调节方法及装置，属于自动驾驶技术领域，当接收到横向控制请求时，分别获取前馈控制分量和最优反馈解；通过所述前馈控制分量和最优反馈解得到横向方向盘转角数据；通过限幅模块阈值与所述横向方向盘转角数据得到横向控制数据。通过本发明的技术方案，调节横向控制参数的过程中考虑车速与方向盘转角的关系，从而能够避免高速行驶工况，横向控制器优化出来的的方向盘转角过大，从而降低控制系统的性能，影响自动驾驶车辆的动态响应，同时也在一定程度上增加系统的安全性。

技术领域

本发明公开了一种自动驾驶车辆横向控制参数调节方法及装置，属于自动驾驶技术领域。

背景技术

自动驾驶车辆通过搭载先进的传感器、控制器和执行机构等装置，从而具备在复杂的环境下完成自动驾驶任务的能力。整个驾驶过程中可以分为以下几个步骤：环境感知、行为预测、车辆定位、规划决策、控制执行等主要几个方面。环境感知是根据车辆配备的先进传感器，如摄像头、激光雷达等装置，通过深度学习等方法感知车辆周围的行驶环境，并将感知的环境信息发给行为预测模块，预测模块结合物理世界的人类行为习惯进行适当的逻辑推理，将周围障碍物下一时刻和后续多个时刻的运动行为进行估计，给出对应可能的运动轨迹线。定位模块是根据各种传感器信息或者是高精地图，给出车辆当前位置。规划决策模块根据感知模块、定位模块以及预测模块的输入，规划出自动驾驶车辆合理的行驶路线，控制执行模块根据规划的车辆行驶轨迹分别控制车辆的油门、刹车和转向等驾驶动作，调节车辆行驶速度、位置和方向等状态，跟踪上期望的行驶轨迹，完成自动驾驶任务，同时要保证汽车行驶的安全性、操纵性和稳定性。

其中控制执行模块是整个自动驾驶环节中最后一环，也是重要的一环，控制性能的好坏直接影响自动驾驶车辆的整体性能。一般自动驾驶车辆为了解耦，通常会将车辆的控制分为纵向控制和横向控制技术：纵向控制，即车辆的驱动与制动控制；横向控制，就是对方向盘角度的调整，目标是控制汽车自动保持期望的行车路线，并在不同的车速、载荷、风阻、路况下有很好的乘坐舒适性和稳定性。自动驾驶车辆完成纵向和横向自动控制，就可以按照规划的行驶轨迹自动控制车辆运行。完成复杂场景下自动驾驶任务。本文着重描写车辆的横向控制方法，车辆的横向控制主要是根据规划的行驶轨迹，通过控制车辆的方向盘转角，完成轨迹的跟踪。

在横向跟踪控制研究中，有多种控制方法涌现：经典的PID控制能够在一定程度上解决了路径跟踪问题，但需通过大量的测试数据和专家经验确定关键控制参数；也有利用郭孔辉院士提出的“预瞄最优侧向加速度模型”建立驾驶员模型，实现对路径的跟踪，但跟踪效果受驾驶员参数及环境变化因素影响较大；模型预测控制算法能处理复杂约束条件下的多目标优化问题，但实时性难以满足且对硬件资源要求较高。

发明内容

本发明解决在应用线性二次型调节器(LQR)方法设计横向控制器时，由于该方法不能够处理约束问题，因此会出现优化出来的方向盘转角过大，从而降低控制系统性能的问题，提供一种自动驾驶车辆横向控制参数调节方法及装置，可以基于线性二次型调节器(LQR)设计横向控制器，并在设计过程中考虑实际的行驶工况，采用反馈控制方法完成对期望轨迹的跟踪。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种自动驾驶车辆横向控制参数调节方法，包括：

当接收到横向控制请求时，分别获取前馈控制分量和最优反馈解；

通过所述前馈控制分量和最优反馈解得到横向方向盘转角数据；

通过限幅模块阈值与所述横向方向盘转角数据得到横向控制数据。

优选的是，所述分别获取前馈控制分量和最优反馈解，包括：

获取道路曲率，通过所述道路曲率得到前馈控制分量；

分别获取自动驾驶车辆的状态和速度-方向盘转角数据，通过所述自动驾驶车辆的状态和速度-方向盘转角数据得到最优反馈解。