[发明专利]减少估计自主车辆动力学的不确定性的系统和方法

说明书

一种控制自主车辆的系统和方法。系统包括车辆传感器和控制器。控制器具有处理器和存储有计算机可执行代码的存储设备。当在处理器处执行时，计算机可执行代码被配置为：从车辆传感器接收车辆参数；通过在状态空间模型中加入动力学误差界限，以获得车辆动态模型，其中动力学误差界是使用线性最小二乘法估计的；基于车辆动态模型最小化线性二次调节器成本函数；以及使用从最小化的成本函数获得的控制输入来控制车辆。

交叉引用

在本公开的描述中引用和讨论了一些参考文献，其可能包括专利、专利申请和各种出版物。提供此类参考文献的引用和/或讨论仅用于阐明本公开的描述，并不承认任何此类参考是本文所述公开的“现有技术”。在本说明书中引用和讨论的所有参考文献均通过引用整体并入本文，其程度与每个参考文献均单独通过引用并入相同。

技术领域

本公开一般涉及自主驾驶领域，更具体地，涉及用于在车辆的优化控制中准确估计自主车辆的状态的系统和方法。

背景技术

在此提供的背景描述是为了概括地呈现本公开的上下文。目前发明人的工作，就其在本背景部分中描述的范围而言，以及在提交申请时可能不符合现有技术的描述的方面，均未明示或暗示承认为本公开的现有技术。

自主驾驶近年来发展非常迅速，自主驾驶的优化控制需要对车辆的动力学进行准确的估计。然而，车辆的动力学是复杂的，如果存在外部干扰和噪声，例如当动力学有轮到轮和车到车的变化时，则很难识别。在大多数现有技术中，作者要么假设动态建模是先验且准确的，要么使用非常复杂的方法来估计动力学，这是非常耗时的。这两种方法在实践中都不可行。

因此，在本领域中存在解决上述未解决的缺陷和不足的需求。

发明内容

在某些方面，本公开涉及一种控制自主车辆的系统。在某些实施例中，该系统包括安装在自主车辆上的车辆传感器和控制器。控制器包括处理器和存储计算机可执行代码的存储设备。计算机可执行代码在处理器处执行时被配置为：从所述车辆传感器接收所述自主车辆的状态参数；使用线性最小二乘法基于所述状态参数量化动力学误差界限；通过在状态空间模型中结合所述动力学误差界限，确定所述自主车辆的所述状态空间模型；基于所述状态空间模型最小化线性二次调节器的成本函数，以获得控制输入；以及使用获得的控制输入控制所述自主车辆。

在某些实施例中，所述状态空间模型由x_t+1＝Ax_t+Bu_t+ω_t定义，x_t+1为所述自主车辆在t+1时刻的状态，x_t为所述自主车辆在t时刻的状态，u_t为所述自主车辆在t时刻的所述控制输入，A和B为所述状态空间模型的矩阵；x_t+1＝Θz_t+ω_t，Θ＝[A B]，对于n个采样数据X＝ΘZ+W，所述动力学误差界限由E＝(Z^TZ)^-1ZW计算；以及通过将所述动力学误差界限E加入方程x_t+1＝Ax_t+Bu_t中的矩阵A和B以获得所述状态空间模型。

在某些实施例中，矩阵A定义为：矩阵B定义为：以及m为所述车辆的质量，C_f为前轮转向刚度，C_r为后轮转向刚度，V为纵向车速，l_f为所述前轮的中心与车辆中心之间的距离，l_r为所述后轮的中心与所述车辆中心之间的距离，l_z为转动惯量。

在某些实施例中，所述自主车辆的所述状态参数包括横向位置误差、横向位置误差率、偏航角误差和偏航角误差率。

在某些实施例中，所述自主车辆的所述控制输入包括扭矩和偏航力矩，所述扭矩施加在所述自主车辆的车轮以加速或制动所述自主车辆，所述偏航力矩施加在所述自主车辆的方向盘以调整偏航角。