一种自动驾驶汽车纵横向控制方法及装置

本发明涉及自动驾驶汽车运动控制，尤其涉及一种自动驾驶汽车纵横向控制方法及装置。

背景技术：

1、随着汽车智能化和网联化的不断升级以及人工智能技术的快速发展，在此背景下，智能汽车已经成为传统汽车产业变革的潮流趋势和世界车辆工程的研究热点。智能汽车有望将人们从繁琐的长途驾驶中解放出来，并且智能汽车有减轻交通拥堵和交通事故的巨大潜力。

2、汽车自动驾驶控制可分为纵向控制和横向控制，纵向控制是指控制汽车的纵向速度，即控制油门和刹车；横向控制是指控制汽车的前轮转向角，以使汽车的实际行驶轨迹逼近参考行驶轨迹，即轨迹追踪。基于车辆动力学模型的控制算法可以实现更好的道路利用率和更高的安全性，例如可以在不同的路面附着系数下进行轨迹跟踪和避障等操作。

3、现有的汽车纵横向控制方法大多基于分析力学技术建立车辆运动学或动力学模型，但该过程存在数据分布不均匀，且模型参数无法与真实世界物理参数相对应的问题，使得模型可解释性不足，导致车辆整体性能的稳定性较差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种自动驾驶汽车纵横向控制方法及装置，用于解决现有的汽车纵横向控制方法的车辆整体性能的稳定性较差的技术问题。

2、本发明第一方面提供的一种自动驾驶汽车纵横向控制方法，包括：

3、获取汽车横向数据和汽车纵向速度；

4、将所述汽车横向数据输入至预置区间二型模糊横向控制器进行横向控制，输出目标转向角；

5、采用预置区间二型模糊纵向控制器对所述汽车纵向速度进行纵向控制，生成目标扭矩；

6、根据所述目标扭矩和所述汽车纵向速度，确定目标纵向力；

7、通过所述目标转向角和所述目标纵向力控制自动驾驶汽车行驶。

8、可选地，所述预置区间二型模糊横向控制器包括横向输入层、横向归一化层、横向模糊化层、横向对应层、横向后件层和横向输出层；所述将所述汽车横向数据输入至预置区间二型模糊横向控制器进行横向控制，输出目标转向角的步骤，包括：

9、通过横向输入层将汽车横向数据传输至横向归一化层进行线性组合和归一化，生成多个横向归一化线性组合数值；

10、采用横向模糊化层对各所述横向归一化线性组合数值进行模糊化，生成多个横向上界隶属函数值和多个横向下界隶属函数值；

11、将各所述横向上界隶属函数值和各所述横向下界隶属函数值输入至横向对应层进行模糊乘积算子，输出多个横向闭区间集；

12、采用预置区间二型模糊横向规则根据各所述横向归一化线性组合数值，确定各所述横向归一化线性组合数值对应的横向模糊后件清晰值；

13、采用横向后件层根据各所述横向模糊后件清晰值，确定多个汽车横向神经元节点输出值；

14、通过横向输出层对各所述汽车横向神经元节点输出值和各所述横向闭区间集进行降型聚合，生成目标转向角。

15、可选地，所述预置区间二型模糊纵向控制器包括纵向输入层、纵向归一化层、纵向模糊化层、纵向对应层、纵向后件层和纵向输出层；所述采用预置区间二型模糊纵向控制器对所述汽车纵向速度进行纵向控制，生成目标扭矩的步骤，包括：

16、通过纵向输入层将汽车纵向速度传输至纵向归一化层进行线性组合和归一化，生成多个纵向归一化线性组合数值；

17、采用纵向模糊化层对各所述纵向归一化线性组合数值进行模糊化，生成多个纵向上界隶属函数值和多个纵向下界隶属函数值；

18、将各所述纵向上界隶属函数值和各所述纵向下界隶属函数值输入至纵向对应层进行模糊乘积算子，输出多个纵向闭区间集；

19、采用预置区间二型模糊纵向规则根据各所述纵向归一化线性组合数值，确定各所述纵向归一化线性组合数值对应的纵向模糊后件清晰值；

20、采用纵向后件层根据各所述纵向模糊后件清晰值，确定多个汽车纵向神经元节点输出值；

21、通过纵向输出层对各所述汽车纵向神经元节点输出值和各所述纵向闭区间集进行降型聚合，生成目标扭矩。

22、可选地，所述根据所述目标扭矩和所述汽车纵向速度，确定目标纵向力的步骤，包括：

23、将所述目标扭矩输入至预置比例积分微分控制器进行调节，输出纵向力需求；

24、采用预置轮胎纵向力函数根据所述汽车纵向速度，确定轮胎纵向力；

25、采用所述纵向力需求和所述轮胎纵向力，计算目标纵向力。

26、可选地，在所述获取汽车横向数据和汽车纵向速度的步骤之前，包括：

27、获取待训练汽车横向数据和待训练汽车纵向速度，并将所述待训练汽车横向数据输入至初始区间二型模糊横向控制器进行横向控制，确定待训练转向角；

28、基于运动动力学，构建所述自动驾驶汽车对应的车辆模型，并采用所述车辆模型根据所述待训练转向角，确定调整汽车横向数据；

29、采用所述调整汽车横向数据对所述初始区间二型模糊横向控制器进行优化，确定所述预置区间二型模糊横向控制器；

30、采用所述待训练汽车纵向速度对初始区间二型模糊纵向控制器进行优化，确定所述预置区间二型模糊纵向控制器。

31、可选地，所述采用所述调整汽车横向数据对所述初始区间二型模糊横向控制器进行优化，确定所述预置区间二型模糊横向控制器的步骤，包括：

32、根据所述调整汽车横向数据、预置参考横向位移和预置参考横摆角，计算横向损失值；

33、采用所述横向损失值对所述初始区间二型模糊横向控制器的超参数进行更新，确定中间区间二型模糊横向控制器，并实时统计迭代次数；

34、判断所述迭代次数是否达到预置训练次数；

35、若所述迭代次数达到所述预置训练次数，则将所述中间区间二型模糊横向控制器作为所述预置区间二型模糊横向控制器。

36、本发明第二方面提供的一种自动驾驶汽车纵横向控制装置，包括：

37、获取模块，用于获取汽车横向数据和汽车纵向速度；

38、横向控制模块，用于将所述汽车横向数据输入至预置区间二型模糊横向控制器进行横向控制，输出目标转向角；

39、纵向控制模块，用于采用预置区间二型模糊纵向控制器对所述汽车纵向速度进行纵向控制，生成目标扭矩；

40、根据模块，用于根据所述目标扭矩和所述汽车纵向速度，确定目标纵向力；

41、行驶模块，用于通过所述目标转向角和所述目标纵向力控制自动驾驶汽车行驶。

42、本发明第三方面提供的一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的自动驾驶汽车纵横向控制方法的步骤。

43、本发明第四方面提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任一项所述的自动驾驶汽车纵横向控制方法的步骤。

44、本发明第五方面提供的一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任一项所述的自动驾驶汽车纵横向控制方法的步骤。

45、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

46、本发明的上述技术方案提供了一种自动驾驶汽车纵横向控制方法，获取汽车横向数据和汽车纵向速度；将汽车横向数据输入至预置区间二型模糊横向控制器进行横向控制，输出目标转向角；采用预置区间二型模糊纵向控制器对汽车纵向速度进行纵向控制，生成目标扭矩；根据目标扭矩和汽车纵向速度，确定目标纵向力；通过目标转向角和目标纵向力控制自动驾驶汽车行驶；基于上述方案，通过将汽车横向数据输入至预置区间二型模糊横向控制器进行横向控制，以及结合采用预置区间二型模糊纵向控制器对汽车纵向速度进行纵向控制，从而得到目标转向角和目标纵向力并控制自动驾驶汽车行驶，该过程能够同时控制自动驾驶汽车的纵向运动和横向运动，考虑了速度跟踪的重要特性，进一步地提升了车辆整体性能的稳定性。