自动驾驶客车的纵向控制方法及装置与流程

本发明属于无人驾驶，具体涉及到一种自动驾驶客车的纵向控制方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着无人驾驶技术的进步，公交、小巴等载客车辆的智能化也得到大力的发展。无人驾驶客车，可以避免司机在驾驶过程中的人为失误，解决人为的公共交通事故，保护公共乘车安全。

2、无人驾驶的功能划分为三层：感知层、决策层、执行层。感知层通过先进的感知传感器和识别技术，获取周围的环境和车辆信息。决策层根据车辆状态和感知信息，通过复杂的计算，决策和规划出最优的行驶路径，实时计算出最优的行驶指令。执行层一般为线控底盘，控制车辆按照指令行驶。线控底盘接收到来自上层的行驶指令包括：距离、速度、加速度、减速度、转向角度和其他如灯光控制的逻辑指令。线控底盘的任务是，通过设计控制算法，使车辆的实际行驶状态，快速准确的达到接收到的行驶指令，即实现对行驶指令的跟踪。

3、纵向控制就是根据当前的运动状态，设计合理的控制算法，动态调节驱动力和制动力，实现对决策层运动轨迹的跟踪。纵向控制的性能对于自动驾驶轨迹的跟踪至关重要，直接决定了跟车、停车、变道、超车、泊车等高级自动驾驶功能的实现与否。纵向控制需要快速的更新调节量，周期一般为20ms，并且要求时延短。所以，纵向控制程序一般运行于整车控制器中，通过can总线接收来自上层控制器的决策规划指令。轨迹跟踪的实现，要求纵向控制对距离、速度、加/减速度的控制必须同时满足一定的精度范围。一般通过加/减速度的调节与补偿弥补速度的偏差，再通过速度的补偿实现距离的精度控制。距离指标是最终的实现目标，一旦距离偏差超过指标值，则会使得上层重新进行轨迹规划。如果距离频繁地超过指标，则会导致轨迹跟踪失败。因此纵向控制必须综合各种运行状态，保证较高的动态跟踪控制精度。

技术实现思路

1、本发明提供一种自动驾驶客车的纵向控制方法及装置，以解决现有的纵向控制不稳定、控制精度不高的问题。

2、基于上述目的，本发明实施例提供了一种自动驾驶客车的纵向控制方法，包括：获取自动驾驶客车的规划轨迹数据以及实际轨迹数据，其中，所述规划轨迹数据至少包括规划加速度，所述实际轨迹数据至少包括实际加速度；根据所述规划轨迹数据以及所述实际轨迹数据获取加速度补偿数据，并与所述规划加速度相加得到加速度给定；应用加速度pi控制器和车辆动力学模型分别对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理，得到扭矩补偿数据和前馈扭矩；计算所述扭矩补偿数据与所述前馈扭矩之和得到需求扭矩，并将所述需求扭矩下发至电机和电子制动系统，进行加速度的跟踪。

3、可选的，所述规划轨迹数据还包括规划距离和规划速度，所述实际轨迹数据还包括实际行驶距离和实际速度，所述根据所述规划轨迹数据以及所述实际轨迹数据获取加速度补偿数据，包括：根据所述规划距离与所述实际行驶距离应用距离控制环获取速度补偿数据；根据所述速度补偿数据、所述规划速度与所述实际速度应用速度控制环获取加速度补偿数据。

4、可选的，所述根据所述规划距离与所述实际行驶距离应用距离控制环获取速度补偿数据，包括：计算所述规划距离与所述实际行驶距离的位置偏差，并应用位置pi控制器对所述位置偏差进行处理，得到速度补偿数据；所述根据所述速度补偿数据、所述规划速度与所述实际速度应用速度控制环获取加速度补偿数据，包括：将所述速度补偿数据和所述规划速度相加，得到速度给定，并计算所述速度给定与所述实际速度的速度偏差；应用速度pi控制器对所述速度偏差进行处理，得到速度补偿数据。

5、可选的，所述应用加速度pi控制器和车辆动力学模型分别对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理，得到扭矩补偿数据和前馈扭矩，包括：基于所述加速度给定和所述实际加速度应用加速度pi控制器进行处理，得到扭矩补偿数据；应用车辆动力学模型对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理并增加车辆动力学模型补偿，得到前馈扭矩。

6、可选的，所述应用车辆动力学模型对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理并增加车辆动力学模型补偿，得到前馈扭矩，包括：根据车辆动力学方程获取自动驾驶客车的驱动力，并将所述驱动力换算成扭矩；根据所述加速度给定和所述实际加速度确定模型补偿驱动力，将所述模型补偿驱动力换算成模型补偿扭矩；将所述模型补偿扭矩与所述扭矩相加，得到前馈扭矩。

7、可选的，所述基于所述加速度给定和所述实际加速度应用加速度pi控制器进行处理，得到扭矩补偿数据，包括：根据所述加速度给定和所述实际加速度计算加速度偏差；应用加速度pi控制器对所述加速度偏差进行处理，获取驱动或制动的最大扭矩以及扭矩百分比；计算驱动或制动的所述最大扭矩与所述扭矩百分比的乘积，得到扭矩补偿数据。

8、可选的，所述基于所述加速度给定和所述实际加速度应用加速度pi控制器进行处理，得到扭矩补偿数据，还包括：根据所述加速度偏差和所述加速度给定确定加/减速度指令状态；如果车辆静止且为减速度指令，或者根据所述加/减速度指令状态确定车辆位于驱动状态与制动状态进行切换的瞬间，则对所述加速度pi控制器进行复位；如果车辆静止且加速度指令小于预设值，则增加一与自动驾驶客车的车型相关的补偿量。

9、基于同一发明构思，本发明实施例还提出了一种自动驾驶客车的纵向控制装置，包括：数据获取单元，用于获取自动驾驶客车的规划轨迹数据以及实际轨迹数据，其中，所述规划轨迹数据至少包括规划加速度，所述实际轨迹数据至少包括实际加速度；加速度计算单元，用于根据所述规划轨迹数据以及所述实际轨迹数据获取加速度补偿数据，并与所述规划加速度相加得到加速度给定；扭矩计算单元，用于应用加速度pi控制器和车辆动力学模型分别对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理，得到扭矩补偿数据和前馈扭矩；加速度跟踪单元，用于计算所述扭矩补偿数据与所述前馈扭矩之和得到需求扭矩，并将所述需求扭矩下发至电机和电子制动系统，进行加速度的跟踪。

10、基于同一发明构思，本发明实施例还提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的方法。

11、基于同一发明构思，本发明实施例还提出了一种计算机存储介质，存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行前述的方法。

12、本发明的有益效果是：从上面所述可以看出，本发明实施例提供的一种自动驾驶客车的纵向控制方法及装置，方法包括：获取自动驾驶客车的规划轨迹数据以及实际轨迹数据，其中，所述规划轨迹数据至少包括规划加速度，所述实际轨迹数据至少包括实际加速度；根据所述规划轨迹数据以及所述实际轨迹数据获取加速度补偿数据，并与所述规划加速度相加得到加速度给定；应用加速度pi控制器和车辆动力学模型分别对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理，得到扭矩补偿数据和前馈扭矩；计算所述扭矩补偿数据与所述前馈扭矩之和得到需求扭矩，并将所述需求扭矩下发至电机和电子制动系统，进行加速度的跟踪，能够提高控制精度、动态响应快，提高了纵向控制的鲁棒性、可靠性和适配性。

技术特征：

1.一种自动驾驶客车的纵向控制方法，其特征是，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述规划轨迹数据还包括规划距离和规划速度，所述实际轨迹数据还包括实际行驶距离和实际速度，所述根据所述规划轨迹数据以及所述实际轨迹数据获取加速度补偿数据，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述根据所述规划距离与所述实际行驶距离应用距离控制环获取速度补偿数据，包括：计算所述规划距离与所述实际行驶距离的位置偏差，并应用位置pi控制器对所述位置偏差进行处理，得到速度补偿数据；

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述应用加速度pi控制器和车辆动力学模型分别对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理，得到扭矩补偿数据和前馈扭矩，包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述应用车辆动力学模型对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理并增加车辆动力学模型补偿，得到前馈扭矩，包括：

6.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述基于所述加速度给定和所述实际加速度应用加速度pi控制器进行处理，得到扭矩补偿数据，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述基于所述加速度给定和所述实际加速度应用加速度pi控制器进行处理，得到扭矩补偿数据，还包括：

8.一种自动驾驶客车的纵向控制装置，其特征是，所述装置包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的方法。

10.一种计算机存储介质，其特征是，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结本发明提供一种自动驾驶客车的纵向控制方法及装置，方法包括：获取自动驾驶客车的规划轨迹数据以及实际轨迹数据，其中，所述规划轨迹数据至少包括规划加速度，所述实际轨迹数据至少包括实际加速度；根据所述规划轨迹数据以及所述实际轨迹数据获取加速度补偿数据，并与所述规划加速度相加得到加速度给定；应用加速度PI控制器和车辆动力学模型分别对所述加速度给定和所述实际加速度进行处理，得到扭矩补偿数据和前馈扭矩；计算所述扭矩补偿数据与所述前馈扭矩之和得到需求扭矩，并将所述需求扭矩下发至电机和电子制动系统，进行加速度的跟踪。本发明能够提高控制精度、动态响应快，提高了纵向控制的鲁棒性、可靠性和适配性。技术研发人员：周艳辉,彭之川,朱田,王文明,刘修扬受保护的技术使用者：长沙中车智驭新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4