车辆掉头控制方法、电子设备、车辆及存储介质与流程

本技术涉及车辆控制，尤其涉及一种车辆掉头控制方法、电子设备、车辆及存储介质。

背景技术：

1、随着汽车电动化与智能化技术的发展，分布式驱动车辆，特别是具备四轮独立转向与四轮独立驱动的角模块车辆，为车辆运动控制带来了全新的技术路径。这类车辆通过四个车轮的独立控制，能够实现传统车辆无法完成的特殊机动功能，如原地掉头、蟹行运动，在一定程度提升了车辆在狭小空间内的机动灵活性。

2、相关技术中，对于车辆的原地掉头控制，通过使车辆绕定点进行零半径转向。然而，上述原地掉头控制方式，存在车辆运动自由度不足的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种车辆掉头控制方法、电子设备、车辆及存储介质，用以实现车辆位置与朝向的协同调整，从而提升车辆运动自由度，增强车辆在各类场景下的机动灵活性与技术表现力，拓展了车辆运动控制技术的展示价值与场景适应性。

2、第一方面，本技术提供一种车辆掉头控制方法，包括：

3、响应检测到行星掉头控制指令，获取预设公转半径、预设公转角速度与预设自转角速度；

4、根据预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角；

5、根据预设公转角速度、预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动轮速；

6、根据目标行星运动轮速和目标行星运动转角，控制车辆进行行星掉头运动，行星掉头运动为车辆绕公转圆心公转的同时绕自身质心自转的复合运动。

7、在一种可能的实施方式中，根据预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角，包括：

8、根据预设自转角速度，确定目标自转角速度；

9、根据目标自转角速度对时间的积分，确定车辆的车身方向与公转轨迹切线方向的实时夹角；

10、基于阿克曼转向几何中所有车轮速度方向的垂线相交于公转圆心的几何约束，根据实时夹角以及预设公转半径，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角。

11、在一种可能的实施方式中，根据预设公转角速度、预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动轮速，包括：

12、根据预设自转角速度，确定目标自转角速度；

13、根据目标自转角速度对时间的积分，确定车辆的车身方向与公转轨迹切线方向的实时夹角；

14、根据实时夹角、车辆的几何参数以及预设公转半径，确定车轮的轮心至公转圆心的瞬时距离；

15、将预设公转角速度与瞬时距离相乘，得到车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动轮速。

16、在一种可能的实施方式中，在确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角之前，还包括：

17、根据预设公转角速度和预设公转半径，控制车辆执行公转运动；

18、在公转运动过程中，确定车辆满足行星掉头运动条件；

19、以及，在根据目标行星运动轮速和目标行星运动转角，控制车辆进行行星掉头运动之前，还包括：从公转运动，平滑切换至行星掉头运动；

20、其中，行星掉头运动条件包含：

21、行星掉头功能开关保持开启状态；

22、预设公转半径、预设公转角速度和预设自转角速度保持不变；

23、车辆的实际公转角速度等于预设公转角速度，且持续时长大于或等于预设时长阈值；

24、和，车辆的制动踏板未被踩下。

25、在一种可能的实施方式中，根据预设公转角速度和预设公转半径，控制车辆执行公转运动，包括：

26、根据预设公转半径和车辆的几何参数，确定车轮在公转运动时的车轮公转半径；

27、根据车轮公转半径和预设公转角速度，确定车轮的目标公转运动轮速；

28、基于阿克曼转向几何，根据几何参数和预设公转半径，确定车轮的目标公转运动转角；

29、根据目标公转运动轮速和目标公转运动转角，控制车辆执行公转运动。

30、在一种可能的实施方式中，根据目标公转运动轮速和目标公转运动转角，控制车辆执行公转运动，包括：

31、获取车轮的实际公转运动轮速；

32、确定实际公转运动轮速与目标公转运动轮速之间的公转运动轮速误差；

33、基于比例-积分-微分（proportional-integral-derivative，pid）控制算法，根据公转运动轮速误差，确定车轮对应的目标公转运动电机扭矩；

34、根据目标公转运动电机扭矩，控制车轮的驱动电机，并根据目标公转运动转角控制车轮的转向角，以使车辆执行公转运动。

35、在一种可能的实施方式中，在控制车辆执行公转运动前，还包括：确定车辆满足公转运动条件；

36、公转运动条件包括：

37、车辆处于静止状态；

38、行星掉头功能开关保持开启状态；

39、预设公转半径、预设公转角速度和预设自转角速度保持不变；

40、车轮的实际转角等于目标公转运动转角；

41、和，车辆的制动踏板未被踩下。

42、在一种可能的实施方式中，车辆掉头控制方法还包括以下至少一项：

43、在车辆行星掉头过程中，响应检测到行星掉头功能待机，控制车轮对应的驱动电机的输出扭矩为零；并控制车轮的转角回正；

44、在车辆行星掉头过程中，响应检测到行星掉头功能就绪，控制车轮的实际转角不变，并控制车轮对应的驱动电机的输出扭矩为零。

45、在一种可能的实施方式中，根据目标行星运动轮速和目标行星运动转角，控制车辆进行行星掉头运动，包括：

46、获取车轮的实际行星运动轮速；

47、确定实际行星运动轮速与目标行星运动轮速之间的行星运动轮速误差；

48、基于pid控制算法，根据行星运动轮速误差，确定车轮对应的目标行星运动电机扭矩；

49、根据目标行星运动电机扭矩，控制车轮的驱动电机，并根据目标行星运动转角控制车轮的转向角，以使车辆执行行星掉头运动。

50、第二方面，本技术提供一种车辆掉头控制装置，包括：

51、获取模块，用于响应检测到行星掉头控制指令，获取预设公转半径、预设公转角速度与预设自转角速度；

52、确定模块，用于根据预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角；

53、确定模块，还用于根据预设公转角速度、预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动轮速；

54、控制模块，用于根据目标行星运动轮速和目标行星运动转角，控制车辆进行行星掉头运动，行星掉头运动为车辆绕公转圆心公转的同时绕自身质心自转的复合运动。

55、在一种可能的实施方式中，确定模块具体用于：根据预设自转角速度，确定目标自转角速度；根据目标自转角速度对时间的积分，确定车辆的车身方向与公转轨迹切线方向的实时夹角；基于阿克曼转向几何中所有车轮速度方向的垂线相交于公转圆心的几何约束，根据实时夹角以及预设公转半径，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角。

56、在一种可能的实施方式中，确定模块还用于：根据预设自转角速度，确定目标自转角速度；根据目标自转角速度对时间的积分，确定车辆的车身方向与公转轨迹切线方向的实时夹角；根据实时夹角、车辆的几何参数以及预设公转半径，确定车轮的轮心至公转圆心的瞬时距离；将预设公转角速度与瞬时距离相乘，得到车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动轮速。

57、在一种可能的实施方式中，控制模块还用于：在确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角之前，根据预设公转角速度和预设公转半径，控制车辆执行公转运动；在公转运动过程中，确定车辆满足行星掉头运动条件；以及，在根据目标行星运动轮速和目标行星运动转角，控制车辆进行行星掉头运动之前，从公转运动，平滑切换至行星掉头运动；其中，行星掉头运动条件包含：

58、行星掉头功能开关保持开启状态；

59、预设公转半径、预设公转角速度和预设自转角速度保持不变；

60、车辆的实际公转角速度等于预设公转角速度，且持续时长大于或等于预设时长阈值；

61、和，车辆的制动踏板未被踩下。

62、在一种可能的实施方式中，控制模块还用于：根据预设公转半径和车辆的几何参数，确定车轮在公转运动时的车轮公转半径；根据车轮公转半径和预设公转角速度，确定车轮的目标公转运动轮速；基于阿克曼转向几何，根据几何参数和预设公转半径，确定车轮的目标公转运动转角；根据目标公转运动轮速和目标公转运动转角，控制车辆执行公转运动。

63、在一种可能的实施方式中，控制模块还用于：获取车轮的实际公转运动轮速；确定实际公转运动轮速与目标公转运动轮速之间的公转运动轮速误差；基于pid控制算法，根据公转运动轮速误差，确定车轮对应的目标公转运动电机扭矩；根据目标公转运动电机扭矩，控制车轮的驱动电机，并根据目标公转运动转角控制车轮的转向角，以使车辆执行公转运动。

64、在一种可能的实施方式中，确定模块还用于：确定车辆满足公转运动条件；公转运动条件包括：车辆处于静止状态；行星掉头功能开关保持开启状态；预设公转半径、预设公转角速度和预设自转角速度保持不变；车轮的实际转角等于目标公转运动转角；和，车辆的制动踏板未被踩下。

65、在一种可能的实施方式中，控制模块还用于以下至少一项：

66、在车辆行星掉头过程中，响应检测到行星掉头功能待机，控制车轮对应的驱动电机的输出扭矩为零；并控制车轮的转角回正；

67、在车辆行星掉头过程中，响应检测到行星掉头功能就绪，控制车轮的实际转角不变，并控制车轮对应的驱动电机的输出扭矩为零。

68、在一种可能的实施方式中，控制模块还用于：获取车轮的实际行星运动轮速；确定实际行星运动轮速与目标行星运动轮速之间的行星运动轮速误差；基于pid控制算法，根据行星运动轮速误差，确定车轮对应的目标行星运动电机扭矩；根据目标行星运动电机扭矩，控制车轮的驱动电机，并根据目标行星运动转角控制车轮的转向角，以使车辆执行行星掉头运动。

69、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：存储器，处理器；

70、存储器存储计算机执行指令；

71、处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

72、第四方面，本技术提供一种车辆，包括车辆本体和第三方面的电子设备。

73、第五方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

74、第六方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

75、本技术提供的车辆掉头控制方法、电子设备、车辆及存储介质，包括：响应检测到行星掉头控制指令，获取预设公转半径、预设公转角速度与预设自转角速度，根据预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动转角；根据预设公转角速度、预设公转半径和预设自转角速度，确定车辆行星掉头运动时车轮的目标行星运动轮速；根据目标行星运动轮速和目标行星运动转角，控制车辆进行行星掉头运动，行星掉头运动为车辆绕公转圆心公转的同时绕自身质心自转的复合运动。在该行星掉头控制过程中，通过获取预设公转半径、预设公转角速度与预设自转角速度，并据此分别确定目标行星运动转角和目标行星运动轮速，实现了对公转与自转两种运动的独立参数化设置与协同控制。公转使车辆质心绕外部圆心产生位置移动，自转使车身朝向相对公转轨迹切线发生主动偏转，两者复合后，车辆在改变空间位置的同时能够同步调整自身方向，从而突破了原地掉头仅能绕固定点旋转、质心位置基本不变的运动局限，将车辆掉头过程中的运动自由度从单一的自转提升为公转与自转的双自由度复合运动，有效提高车辆运动自由度，从而达到车辆位置与朝向的同步协同调整。相较于相关技术中仅能原地掉头（即仅自转）的方案，本技术在复杂受限空间内显著提升了车辆的机动灵活性与场景适应性，同时这种复合运动轨迹也具备独特的运动形态和视觉表现力，能够满足车辆技术展示中对运动形式创新性和观赏性的更高要求。