一种车辆横向控制方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及自动驾驶，特别涉及一种车辆横向控制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、使用模型预测控制（mpc，model predictive controller）进行智能汽车横向控制的基本思想是以模型为基础，预测未来状态，并对预测出的未来状态与期望状态的误差进行整体优化，得到使目标最优的系统输入。

2、由于模型预测控制收益的前提是预测出的未来状态要尽可能准确，如果预测不准确，会导致智能汽车在跟随未来轨迹线时完成的横向控制存在偏差。因此，如何提高模型预测控制中智能汽车横向控制的精度，以精准的完成驾驶行为，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车辆横向控制方法、装置、设备及介质，能够提高车辆横向控制的精度，并使车辆的安全性和舒适性得到进一步提升，其具体方案如下：

2、第一方面，本技术公开了一种车辆横向控制方法，包括：

3、根据车辆的参考轨迹、车辆的当前时刻状态与第一横摆角速度确定车辆的预测轨迹；所述第一横摆角速度为前一时刻确定的横摆角速度；

4、通过所述参考轨迹与所述预测轨迹构建目标函数，并根据所述目标函数计算目标控制序列；所述目标控制序列使所述目标函数满足预设最小误差；

5、对所述目标控制序列中的目标控制量进行限幅，得到第二横摆角速度，根据所述第二横摆角速度计算与线性区对应的第一方向盘转角以及与非线性区对应的第二方向盘转角；

6、根据所述第一方向盘转角与所述第二方向盘转角确定目标方向盘转角，并基于所述目标方向盘转角实现车辆的横向控制。

7、可选的，所述通过所述参考轨迹与所述预测轨迹构建目标函数，包括：

8、确定所述参考轨迹上的轨迹点的第一横向位置与所述预测轨迹上的轨迹点的第二横向位置，确定所述第一横向位置与所述第二横向位置的位置差；

9、确定第一目标时域与第二目标时域；其中，所述第一目标时域为与所述预测轨迹对应的预测时长，所述第二目标时域为施加控制序列的控制时长；

10、根据所述第一目标时域、所述第二目标时域、所述位置差、目标权重矩阵及与横摆角速度有关的控制序列构建所述目标函数；其中，所述目标权重矩阵为与横摆角速度有关的权重矩阵。

11、可选的，所述对所述目标控制序列中的目标控制量进行限幅，得到第二横摆角速度，包括：

12、基于预设限幅范围对所述目标控制序列中的所述目标控制量进行处理，得到第一处理后横摆角速度，并根据所述第一处理后横摆角速度及目标周期确定第二处理后横摆角速度；

13、从所述参考轨迹上的轨迹点中确定出与车辆最接近的目标轨迹点，并对所述目标轨迹点的所述第一横向位置、车辆行驶速度与所述目标周期的第一乘积运算结果进行线性差值运算，得到第三处理后横摆角速度；

14、根据所述第二处理后横摆角速度与所述第三处理后横摆角速度确定第四处理后横摆角速度，并基于预设限幅参数确定第五处理后横摆角速度；

15、基于所述第四处理后横摆角速度与所述第五处理后横摆角速度的关系确定所述第二横摆角速度。

16、可选的，所述基于所述第四处理后横摆角速度与所述第五处理后横摆角速度的关系确定所述第二横摆角速度，包括：

17、若所述第四处理后横摆角速度大于所述第五处理后横摆角速度，则将所述第五处理后横摆角速度确定为所述第二横摆角速度；

18、若所述第四处理后横摆角速度小于所述第五处理后横摆角速度的负数，则将所述第五处理后横摆角速度的负数确定为所述第二横摆角速度。

19、可选的，所述车辆横向控制方法，还包括：

20、若所述第二处理后横摆角速度大于所述第五处理后横摆角速度，则将所述第五处理后横摆角速度确定为所述第一横摆角速度；

21、若所述第二处理后横摆角速度小于所述第五处理后横摆角速度的负数，则将所述第五处理后横摆角速度的负数确定为所述第一横摆角速度。

22、可选的，所述根据所述第二横摆角速度计算与线性区对应的第一方向盘转角以及与非线性区对应的第二方向盘转角，包括：

23、确定所述线性区的横摆角速度增益，并根据所述第二横摆角速度以及所述横摆角速度增益计算与所述线性区对应的所述第一方向盘转角；

24、计算所述非线性区中的过渡区与所述线性区之间的第一临界角度，并计算所述非线性区中的饱和区与所述过渡区之间的第二临界角度；

25、根据所述第一临界角度、所述第二临界角度、所述第二横摆角速度、所述横摆角速度增益计算与所述过渡区对应的所述第二方向盘转角以及与所述饱和区对应的所述第二方向盘转角。

26、可选的，所述根据所述第一方向盘转角与所述第二方向盘转角确定目标方向盘转角，包括：

27、若所述第二横摆角速度的绝对值满足第一条件，则将与所述线性区对应的所述第一方向盘转角确定为所述目标方向盘转角；

28、其中，所述第一条件包括所述第二横摆角速度的绝对值不大于所述横摆角速度增益与所述第一临界角度的第二乘积运算结果；

29、若所述第二横摆角速度的绝对值满足第二条件，则将与所述过渡区对应的所述第二方向盘转角确定为所述目标方向盘转角；

30、其中，所述第二条件包括所述第二横摆角速度的绝对值不小于所述第二乘积运算结果，且不大于所述过渡区的目标转角参数；

31、若所述第二横摆角速度的绝对值不满足所述第一条件及所述第二条件，则将与所述饱和区对应的所述第二方向盘转角确定为所述目标方向盘转角。

32、第二方面，本技术公开了一种车辆横向控制装置，包括：

33、预测轨迹确定模块，用于根据车辆的参考轨迹、车辆的当前时刻状态与第一横摆角速度确定车辆的预测轨迹；所述第一横摆角速度为前一时刻确定的横摆角速度；

34、目标控制序列确定模块，用于通过所述参考轨迹与所述预测轨迹构建目标函数，并根据所述目标函数计算目标控制序列；所述目标控制序列使所述目标函数满足预设最小误差；

35、横摆角速度限幅模块，用于对所述目标控制序列中的目标控制量进行限幅，得到第二横摆角速度，根据所述第二横摆角速度计算与线性区对应的第一方向盘转角以及与非线性区对应的第二方向盘转角；

36、横向控制模块，用于根据所述第一方向盘转角与所述第二方向盘转角确定目标方向盘转角，并基于所述目标方向盘转角实现车辆的横向控制。

37、第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：

38、存储器，用于保存计算机程序；

39、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的车辆横向控制方法。

40、第四方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的车辆横向控制方法。

41、可见，本技术提出一种车辆横向控制方法，包括：根据车辆的参考轨迹、车辆的当前时刻状态与第一横摆角速度确定车辆的预测轨迹；所述第一横摆角速度为前一时刻确定的横摆角速度；通过所述参考轨迹与所述预测轨迹构建目标函数，并根据所述目标函数计算目标控制序列；所述目标控制序列使所述目标函数满足预设最小误差；对所述目标控制序列中的目标控制量进行限幅，得到第二横摆角速度，根据所述第二横摆角速度计算与线性区对应的第一方向盘转角以及与非线性区对应的第二方向盘转角；根据所述第一方向盘转角与所述第二方向盘转角确定目标方向盘转角，并基于所述目标方向盘转角实现车辆的横向控制。综上可见，本技术中的预测轨迹是根据车辆的参考轨迹、车辆的当前时刻状态与前一时刻的横摆角速度综合确定的，这样一来，本技术能够结合车辆的期望状态、车辆的当前状态与车辆的前一时刻状态共同预测车辆的预测轨迹，提高了预测过程的准确性。进一步的，本技术根据参考轨迹与预测轨迹构建出目标函数，并计算出使目标函数满足最小误差的目标控制序列，然后通过目标控制序列使预测轨迹与参考轨迹之间的误差达到整体最优。此外，本技术还对目标控制序列中的目标控制量进行限幅处理，以避免目标控制量过大而造成的横向控制不稳定，如此一来，在提高车辆横向控制的精度的基础上，使车辆的安全性和舒适性得到进一步提升。