确定挂车偏航角的方法和装置与流程

本公开涉及自动驾驶，具体涉及确定挂车偏航角的方法和装置。

背景技术：

1、在制造企业中，大型货车（由牵引车头和挂车组成）负责厂区内的运输工作。复杂的路况和如钢材等货物的紧急送达要求（必须在温度降低前到达其他厂房继续加工）对司机的驾驶技巧和对环境的熟悉度提出了高要求。

2、自动驾驶技术与辅助驾驶技术的应用依托于已经构建的地图数据信息及根据当前路况进行决策的人工智能技术能够更高效地进行路径规划，进而提高运输效率。

3、在车辆行驶过程中，由于大型货车仅由牵引车头提供动力，挂车通过鞍座与牵引车连接，在连接方式上属于铰连接，使得挂车可以在水平面内相对牵引车头进行旋转，因此挂车的运动轨迹及当前偏转状态无法依靠牵引车直接判断。如图1a中所示，牵引车①与挂车②之间的夹角的α，对路径规划至关重要。

4、牵引车与挂车的夹角是指牵引车中轴线与挂车中轴线两条线所成的夹角，也称为挂车的偏航角，其准确数据对于路径规划是必需的。因此，如何准确获取牵引车与挂车的夹角数据，是当前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种确定挂车的偏航角的方法，以解决如何准确获取牵引车与挂车的夹角数据的问题。

2、第一方面，本公开提供了一种确定挂车的偏航角的方法，方法包括：获取当前周期的挂车平面点云数据，点云数据中各点的三维坐标表示以采集设备为原点、在采集设备的水平方向、竖直方向和纵深方向的空间位置；采集设备设置于牵引车的后壁面的预设区域；基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线；基于挂车平面直线，生成牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角。

3、本公开实施例中的确定挂车的偏航角的方法，通过获取当前周期的挂车平面点云数据中各点的三维坐标，之后基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线，最后基于挂车平面直线，生成牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角，在此过程中由于基于挂车平面点云数据拟合了准确的挂车平面直线，进而基于挂车平面直线与拟合偏航角的数学变换关系，生成当前周期的拟合偏航角，从而提升了拟合偏航角的准确率。

4、在一些可选的实施方式中，方法还包括：基于当前周期的拟合偏航角和采集偏差夹角，确定当前周期的修正偏航角，其中，采集偏差夹角基于以下步骤确定：在预设数量的周期的拟合偏航角的角度变化值小于预设阈值时，基于预设数量的周期的拟合偏航角确定采集偏差夹角。

5、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，在预设数量的周期的拟合偏航角的角度变化值小于预设阈值时，基于预设数量的周期的拟合偏航角确定采集偏差夹角，说明在多个周期的拟合偏航角变化较小时，挂车处于直行状态，此时的当前拟合偏航角为固定的安装偏差，也即采集偏差夹角，在此基础上基于当前周期的拟合偏航角和采集偏差夹角，确定当前周期的修正偏航角，可以提升修正偏航角的准确度。

6、在一些可选的实施方式中，基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线，包括：在初次拟合时，采用全部竖直方向的挂车平面点云数据的水平方向坐标和纵深方向坐标，采用随机采样一致性算法拟合挂车平面直线。

7、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，通过在初次拟合时，采用全部竖直方向的挂车平面点云数据的水平方向坐标和纵深方向坐标，采用随机采样一致性算法拟合挂车平面直线，从而可以采用全幅点云数据来提升拟合结果的准确性，并在初次拟合数据时，考虑到排除激光点云数据中的线束干扰等情形，采用随机采样一致性算法通过多次循环迭代得到涵盖最多数据的直线挂车平面直线，从而提升拟合的挂车平面直线的准确性。

8、在一些可选的实施方式中，基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线，包括：在非初次拟合且上一周期的修正偏航角小于第一预设角度时，获取水平方向的所有挂车平面点云数据的水平方向坐标和纵深方向坐标，采用随机采样一致性算法拟合所有挂车平面点云数据，生成挂车平面直线。

9、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，在非初次拟合且上一周期的修正偏航角小于第一预设角度时，说明偏航角逐渐变大但此时小于第一预设角度，此时不考虑挂车的侧壁面数据的影响，可以从当前周期的挂车平面点云数据中，获取水平方向的所有挂车平面点云数据的水平方向坐标和纵深方向坐标，采用随机采样一致性算法拟合挂车平面直线，从而得到更为准确的挂车平面直线。

10、在一些可选的实施方式中，基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线，包括：基于以下皮尔逊相关系数中符合预期条件的皮尔逊相关系数所对应的直线，拟合挂车平面直线：在非初次拟合且上一周期的修正偏航角大于第一预设角度、小于第二预设角度时，从上一周期记录的挂车平面点云数据在当前旋转方向的水平方向极值点开始，反向截取预设长度作为当前拟合范围；采用最小二乘法基于当前拟合范围的点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合初始挂车平面直线，确定当前拟合范围的点云数据与初始挂车平面直线之间的初始皮尔逊相关系数；其中，预设长度是初次拟合时的挂车平面点云数据在水平方向的长度；从当前拟合范围向左移动预设距离，确定左移拟合范围；采用最小二乘法基于左移拟合范围的点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合左移挂车平面直线，确定左移拟合范围内的点云数据与左移挂车平面直线之间的左移皮尔逊相关系数；从当前拟合范围向右移动预设距离，确定右移拟合范围；采用最小二乘法基于右移拟合范围的点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合右移挂车平面直线，确定右移拟合范围内的点云数据与右移挂车平面直线之间的右移皮尔逊相关系数。

11、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，通过在偏航角度较大、点云数据中有概率出现挂车的侧壁面数据时，采用最小二乘法的拟合结果并以皮尔逊相关系数作为线性度，评估此时拟合的质量，并将所选择的拟合范围进行左右移动，最后将线性度最好的拟合范围对应的挂车平面直线，作为输出测角结果的挂车平面直线，从而确定了合适的拟合范围，提升了拟合结果的准确性。

12、在一些可选的实施方式中，基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线，包括：在非初次拟合且上一周期的修正偏航角大于第二预设角度时，从上一周期记录的挂车平面点云数据中与当前旋转方向反向的水平方向极值点开始，反向截取第一固定长度的点云数据作为挂车平面数据，采用最小二乘法基于挂车平面数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线；其中，第一固定长度是初次拟合时的挂车平面点云数据在水平方向的长度；基于挂车平面直线，生成牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角包括：基于当前挂车平面直线，生成第一拟合偏航角；从挂车平面点云数据中，自与当前旋转方向同向的水平方向极值点开始，反向截取第二固定长度的点云数据作为侧壁平面数据，采用最小二乘法基于侧壁平面数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合侧壁平面直线；基于侧壁平面直线，生成第二拟合偏航角；基于第一拟合偏航角与第二拟合偏航角的余角，生成牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角；其中，第二固定长度基于采集设备的视场角和采集设备距挂车侧壁的距离计算确定；其中，在采用最小二乘法分别拟合挂车平面直线和侧壁平面直线时，分别采用皮尔逊相关系数作为拟合的约束。

13、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，当角度进一步增大，可能出现仅保留侧壁平面数据的情况，因此可以对挂车平面数据和侧壁数据的拟合结果分别进行计算，并确定拟合偏航角。具体地，当角度偏转较大时，取当前旋转方向反向的水平方向极值点反向截取第一固定长度的点云数据作为挂车平面数据；取当前旋转方向上的水平方向的极值点到所选择挂车面数据之间的第二固定长度作为侧壁平面数据。该方法针对侧壁平面数据较多的情形，优化了拟合范围，并确定拟合挂车平面直线和侧壁平面直线，并根据与其对应的第一拟合偏航角和第二拟合偏航角的余角，确定牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角，提升所确定的拟合偏航角的准确性。

14、在一些可选的实施方式中，基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线，包括：在挂车平面点云数据的竖直方向进行区域划分，得到点云区域集合；基于点云区域集合中的各个点云区域，分别拟合挂车区域直线，得到挂车区域直线集合；基于挂车平面直线，生成牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角，包括：基于挂车区域直线集合中的各个直线，生成对应的区域拟合偏航角，得到区域拟合偏航角集合；基于区域拟合偏航角集合，确定牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角。

15、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，通过将挂车平面点云数据在竖直方向进行区域划分，从而细化了各区域的拟合结果，避免了个别区域的数据噪声影响整体的偏航角的拟合结果，从而提升了牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角的准确性。

16、在一些可选的实施方式中，基于区域拟合偏航角集合，确定牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角，包括以下任意一项：将区域拟合偏航角集合中各个偏航角的中值，作为牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角；将区域拟合偏航角集合中各个偏航角的平均值，作为牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角；将区域拟合偏航角集合中各个偏航角的众数，作为牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角。

17、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，通过进一步限定如何基于区域拟合偏航角集合确定牵引车与挂车的拟合偏航角，提升了所确定的拟合偏航角的准确性。

18、在一些可选的实施方式中，基于区域拟合偏航角集合，确定牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角，还包括：在区域拟合偏航角集合中存在区域拟合偏航角与对应的上一周期的区域拟合偏航角的差值大于角度差值阈值时，确定该区域拟合偏航角错误；在区域拟合偏航角集合中的区域拟合偏航角全部错误时，基于当前周期之前预定数量的周期的拟合偏航角的平均值，确定牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角。

19、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，明确了剔除错误偏航角数据、修正错误偏航角数据的内容，从而提升了所确定的牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角的准确性。

20、在一些可选的实施方式中，基于当前周期之前预设数量的周期的拟合偏航角的平均值，确定牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角，包括：对当前周期之前预定数量的周期的拟合偏航角的平均值与当前周期的拟合偏航角做均值平滑处理，得到更新后的牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角。

21、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，明确了修正错误偏航角数据的具体处理过程，进一步所确定的牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角的准确性。

22、在一些可选的实施方式中，采集设备设置于牵引车与挂车相对的壁面的预设区域包括：采集设备设置于牵引车的后壁面的中心位置；中心位置对应后壁面在水平方向和竖直方向的中心。

23、本实施方式中的确定挂车的偏航角的方法，通过限定采集设备的位置，从而可以获取更为简洁明确的点云数据，进而提升了后续所确定的牵引车与挂车之间的当前周期的拟合偏航角的准确度。

24、第二方面，本公开提供了一种确定挂车的偏航角的装置，装置包括：获取模块，用于获取挂车平面点云数据，点云数据中各点的三维坐标表示以采集设备为原点、在采集设备的水平方向、竖直方向和纵深方向的空间位置；采集设备设置于牵引车的后壁面的预设区域；拟合模块，用于基于挂车平面点云数据中的水平方向坐标和纵深方向坐标，拟合挂车平面直线；生成模块，用于基于挂车平面直线，生成牵引车与挂车之间的当前拟合偏航角。

25、第三方面，本公开提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的确定挂车的偏航角的方法。

26、第四方面，本公开提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的确定挂车的偏航角的方法。

27、第五方面，本公开提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的确定挂车的偏航角的方法。