一种监控横向控制能力的方法、系统、车辆及存储介质与流程

1.本发明属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种监控横向控制能力的方法、系统、车辆及存储介质。


背景技术：

2.随着汽车技术的迅猛发展，尤其是近年来特斯拉等电动汽车的强势崛起，自动驾驶技术作为智能汽车的核心技术之一，扮演着越来越关键的技术。但是由于当前传感器感知能力的局限，以及制动、转向执行器响应时间及控制精度的限制，导致车辆在自动驾驶过程中出现偏离车道，尤其是在高速经过弯道时发生冲出车道的交通事故。因此，一种能对自动驾驶横向控制能力进行实时监控的方法是解决此类问题的迫切需要。
3.如专利文献cn110027547a公开的一种车辆横向控制方法和装置，本方法是基于本车实际位置与目标位置的横向位置偏差和航向角偏差作为反馈，并迭代计算出目标转角的开发思路。又如专利文献cn107097785a公开的一种预瞄距离自适应的智能车辆横向控制方法，本方法是基于分层式横向控制器，在道路曲率连续变化工况下，采用预瞄距离自适应的方式来进行横向控制的开发思路。但以上两种方法都是基于横向控制的正向开发思路，并未考虑道路环境、控制执行偏差等对本车实际造成的结果进行实时监控。
4.因此，有必要开发一种新的监控横向控制能力的方法、系统、车辆及存储介质。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种监控横向控制能力的方法、系统、车辆及存储介质，能实时监控自动驾驶中的横向控制能力。
6.第一方面，本发明所述的一种监控横向控制能力的方法，包括以下步骤：根据本车车道宽度、本车车速、道路曲率以及本车所在车道确定出本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
，并规划出横向控制允许的偏离边界；根据车辆是否进入偏离边界来判断横向控制的合理性。
7.可选地，根据本车车道宽度、本车车速、道路曲率以及本车所在车道确定出本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
，具体为：获取道路中各车道线信息；获取道路两侧的路沿、护栏信息；获取车辆周边各目标信息，对各目标进行区域划分，输出本车周边的各区域的目标车；根据车道线信息、路沿信息、护栏信息以及区域目标信息对本车在当前道路内的车道定位，并根据所处的车道对本车左、右侧安全距离进行补偿；根据本车车速确定预瞄时间t1，并计算出在t1时刻所在位置的道路曲率c1，根据道路曲率c1对本车左、右侧安全距离进行补偿；
根据车速对本车左、右侧安全距离进行补偿；根据车道线信息计算出本车道车宽，并根据车宽对本车左、右侧安全距离进行补偿；确定本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
，并规划出左侧横向控制偏离边界、右侧横向控制偏离边界。
8.可选地，所述规划出横向控制允许的偏离边界，包括：a）横向控制允许的左侧偏离边界a
max
规划：a
max
=︱final_a0
ꢀ–ꢀ
left_a0︱
ꢀ‑
1/2*lane_width
ꢀ–ꢀ
d
leftsafe
；b）横向控制允许的右侧偏离边界a
min
规划：a
min
=︱final_a0
ꢀ–ꢀ
right_a0︱
‑
1/2*lane_width
ꢀ–ꢀ
d
rightsafe
；其中：final_a0表示规划出的最终轨迹方程系数；left_a0表示左侧车道线方程系数；lane_width表示本车车道宽度；right_a0表示右侧车道线方程系数。
9.可选地，根据车辆是否进入偏离边界来判断横向控制的合理性，具体为：若（a
min
<final_a0 && final_a0 < a
max
）==1 ，表示横向控制合理；否则，表示横向控制不合理。
10.可选地，以本车前保中心为坐标原点o，以车辆前向行驶方向为x轴，以垂直前向行驶方向为y轴,建立整车坐标系；通过前摄像头识别车道线，并以三次多项式对车道线信息进行拟合，拟合出的车道线方程为：y1=a0 a1*x1 a2*x
12
a3*x
13
；其中，y1为车道线到本车前保中心的横向距离；x1为车道线上的点到本车前保中心的纵向距离；a0为车辆在当前位置到车道线的横向距离；a1为车道线航向角系数；a2为车道线曲率系数；a3为车道线曲率的变化率系数；通过角雷达识别车道两侧路沿、护栏，并以三次多项式对路沿、护栏信息进行拟合，拟合出路沿护栏线方程为：y2=b0 b1*x2 b2*x
22
b3*x
23
；其中，y2为路沿护栏线到本车前保中心的横向距离；x2为路沿护栏线上的点到本车前保中心的纵向距离；b0为车辆在当前位置到路沿护栏线的横向距离；b1为路沿护栏线航向角系数；b2为路沿护栏线曲率系数；b3为路沿护栏线曲率的变化率系数。
11.可选地，所述目标车包括1号目标车
‑
6号目标车，其中：1号目标车为本车道内与本车纵向距离最近的车辆；2号目标车为本车道内与本车纵向距离次近的车辆；3号目标车为本车的左侧相邻车道内与本车纵向距离最近的车辆；4号目标车为本车的右侧相邻车道内与本车纵向距离最近的车辆；5号目标车为本车的左侧相邻车道内位于3号目标车前方且与3号目标车最近的车辆；6号目标车为本车的右侧相邻车道内位于4号目标车前方且与4号目标车最近的车辆。
12.可选地，根据车道线信息、路沿信息、护栏信息以及区域目标信息对本车在当前道路内的车道定位，具体为：左侧存在车道的判断逻辑：（a1 或 b1 或 c1）==1；
a1为左车道线方程系数a0大于第一设定系数阈值，且连续预设个周期；b1为3号目标车类型为汽车或卡车，且3号目标车纵向距离小于设定距离阈值；c1为左前侧路沿护栏线方程系数b0大于第二设定系数阈值，且连续预设个周期；右侧存在车道线的判断逻辑：（a2 或 b2 或c2）==1；a2为右车道线方程系数a0大于第一设定系数阈值，且连续预设个周期；b2为4号目标车类型为汽车或卡车，且4号目标车纵向距离小于设定距离阈值；c2为右前侧路沿护栏线方程系数b0大于第二设定系数阈值，且连续预设个周期；本车处于最左侧车道left_lane的判断逻辑：（a1 或 b1 或 c1）==0；本车处于最右侧车道right_lane判断逻辑：（a2 或 b2 或c2）==0；本车处于中间车道middle_lane判断逻辑：（a1 或 b1 或 c1）==1 &&（a2 或 b2 或c2）==1。
13.第二方面，本发明所述的一种监控横向控制能力的系统，包括：采集模块，用于识别道路中各车道信息、道路两侧护栏信息以及车辆周边各目标信息；储存器，其内存储有计算机可读程序；以及控制器；所述控制器调用计算机可读程序，能执行如权利要求1至7任一所述的监控横向控制能力的方法的步骤。
14.第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的监控横向控制能力的系统。
15.第四方面，本发明所述的一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如本发明所述的监控横向控制能力的方法的步骤。
16.本发明具有以下优点：本发明能够通过计算本车行驶过程中与两侧障碍物（如护栏、路沿、车辆等）的横向距离是否满足安全距离要求来实时监控自动驾驶中的横向控制能力。
附图说明
17.图1为横向控制监控逻辑流程图。
18.图2为整车电器架构图；图3为整车坐标系及车道信息示意图；图4为横向控制允许的控制偏离边界示意；图5为本车及其余区域目标车定义示意图：图中：1、自动驾驶系统控制器，2、自动驾驶系统前雷达，3、自动驾驶系统前摄像头，4、自动驾驶系统角雷达，5、自动泊车系统，6、网关，7、adas地图，8、智能车身控制器，9、仪表，10、车载显示器，11、电动助力转向系统，12、电子换挡系统，13、发动机管理系统，14、车身稳定系统，15、变速器系统，16、转角传感器、17、自动驾驶系统开关，18、本车，19、本车道左侧车道线，20、左侧横向控制偏离边界，21、目标轨迹，22、右侧横向控制偏离边界，23、
本车道右侧车道线，24、本车到右车道线的安全距离，25、本车到左车道线的安全距离，26、横向控制合理区间，27、3号目标，28、4号目标，29、1号目标，30、6号目标，31、2号目标，32、5号目标。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明作进一步说明。
20.如图1和图2所示，本实施例中，一种监控横向控制能力的方法，包括以下步骤：根据本车车道宽度、本车车速、道路曲率以及本车所在车道确定出本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
，并规划出横向控制允许的偏离边界；根据车辆是否进入偏离边界来判断横向控制的合理性。
21.本实施例中，根据本车车道宽度、本车车速、道路曲率以及本车所在车道确定出本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
，具体为：获取道路中各车道线信息；获取道路两侧的路沿、护栏信息；获取车辆周边各目标信息，对各目标进行区域划分，输出本车周边的各区域的目标车；根据车道线信息、路沿信息、护栏信息以及区域目标信息对本车在当前道路内的车道定位，并根据所处的车道对本车左、右侧安全距离进行补偿；根据本车车速确定预瞄时间t1，并计算出在t1时刻所在位置的道路曲率c1，根据道路曲率c1对本车左、右侧安全距离进行补偿；根据车速对本车左、右侧安全距离进行补偿；根据车道线信息计算出本车道车宽，并根据车宽对本车左、右侧安全距离进行补偿；确定本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
。
22.如图3所示，根据本车车道宽度、本车车速、道路曲率以及本车所在车道确定出本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
，详细步骤如下：（1）以本车18前保中心为坐标原点o，以车辆前向行驶方向为x轴，以垂直前向行驶方向为y轴,建立整车坐标系；（2）通过前摄像头识别车道线，并以三次多项式对车道线信息进行拟合，拟合出的车道线方程为：y1=a0 a1*x1 a2*x
12
a3*x
13
；其中，y1为车道线到本车前保中心的横向距离；x1为车道线上的点到本车前保中心的纵向距离；a0为车辆在当前位置到车道线的横向距离；a1为车道线航向角系数；a2为车道线曲率系数；a3为车道线曲率的变化率系数。
23.（3）通过角雷达识别车道两侧路沿、护栏，并以三次多项式对路沿、护栏信息进行拟合，拟合出路沿护栏线方程为：y2=b0 b1*x2 b2*x
22
b3*x
23
。
24.其中，y2为路沿护栏线到本车前保中心的横向距离；x2为路沿护栏线上的点到本车前保中心的纵向距离；b0为车辆在当前位置到路沿护栏线的横向距离；b1为路沿护栏线航向角系数；b2为路沿护栏线曲率系数；b3为路沿护栏线曲率的变化率系数。
25.（4）获取车辆周边各目标信息，对各目标进行区域划分，输出本车周边的各区域的
目标车，所述目标车包括1号目标车
‑
6号目标车，参见图5其中：1号目标车29为本车道内与本车纵向距离最近的车辆；2号目标车31为本车道内与本车纵向距离次近的车辆；3号目标车27为本车的左侧相邻车道内与本车纵向距离最近的车辆；4号目标车28为本车的右侧相邻车道内与本车纵向距离最近的车辆；5号目标车32为本车的左侧相邻车道内位于3号目标车前方且与3号目标车最近的车辆；6号目标车30为本车的右侧相邻车道内位于4号目标车前方且与4号目标车最近的车辆。
26.（5）根据车道线信息、路沿信息、护栏信息以及区域目标信息对本车在当前道路内的车道定位，具体为：左侧存在车道的判断逻辑：（a1 或 b1 或 c1）==1；a1为左车道线方程系数a0大于第一设定系数阈值，且连续预设个周期；b1为3号目标车类型为汽车或卡车，且3号目标车纵向距离小于设定距离阈值；c1为左前侧路沿护栏线方程系数b0大于第二设定系数阈值，且连续预设个周期；右侧存在车道线的判断逻辑：（a2 或 b2 或c2）==1；a2为右车道线方程系数a0大于第一设定系数阈值，且连续预设个周期；b2为4号目标车类型为汽车或卡车，且4号目标车纵向距离小于设定距离阈值；c2为右前侧路沿护栏线方程系数b0大于第二设定系数阈值，且连续预设个周期；本车处于最左侧车道left_lane的判断逻辑：（a1 或 b1 或 c1）==0；本车处于最右侧车道right_lane判断逻辑：（a2 或 b2 或c2）==0；本车处于中间车道middle_lane判断逻辑：（a1 或 b1 或 c1）==1 &&（a2 或 b2 或c2）==1。
27.（6）根据本车所处车道确定车道对安全距离的补偿f(lane)。
28.（7）道路曲率对安全距离的补偿规划：（a）系统根据当前车速，预瞄时间t1时车辆所在位置，即x
t1
=v*t1。
29.（b）根据理论公式获得在t1时刻道路的曲率c1为：c1=（2*a2 6*a3*x
t1
）/（1 a1 2*a2*x
t1
3*a3*x
t12
）
3/2
。
30.（c）根据t1时刻的曲率确定道路曲率对安全距离的补偿f（curve）。
31.（8）车道宽度对安全距离的补偿规划：（a）根据左右车道线方程计算出本车道车宽width_lane；（b)根据本车道宽度确定对安全距离的补偿f（width_lane）；（9）车速对安全距离的补偿的规划：通过本车esp系统获取车速，并根据不同车速对安全距离进行补偿f(vehicle_spd)。
32.（10）综上得到本车到左车道线的安全距离d
leftsafe
和本车到右车道线的安全距离d
rightsafe
。
33.本实施例中，所述规划出横向控制允许的偏离边界，包括：（a）横向控制允许的左侧偏离边界a
max
规划：a
max
=︱final_a0
ꢀ–ꢀ
left_a0︱
ꢀ‑
1/2*lane_width
ꢀ–ꢀ
d
leftsafe
；（b）横向控制允许的右侧偏离边界a
min
规划：a
min
=︱final_a0
ꢀ–ꢀ
right_a0︱
‑
1/2*lane_width
ꢀ–ꢀ
d
rightsafe
；其中：final_a0表示规划出的最终轨迹方程系数；left_a0表示左侧车道线方程系数；lane_width表示本车车道宽度；right_a0表示右侧车道线方程系数。
34.本实施例中，根据车辆是否进入偏离边界来判断横向控制的合理性，具体为：若（a
min
<final_a0 && final_a0 < a
max
）==1 ，表示横向控制合理；否则，表示横向控制不合理。
35.本实施例中，一种监控横向控制能力的系统，包括：采集模块，用于识别道路中各车道信息、道路两侧护栏信息以及车辆周边各目标信息；储存器，其内存储有计算机可读程序；以及控制器；所述控制器调用计算机可读程序，能执行如本发明所述的监控横向控制能力的方法的步骤。
36.本实施例中，控制器采用自动驾驶系统控制器1，采集模块包括前雷达2，前摄像头3，角雷达4。
37.如图2所示，涉及的硬件还包括自动泊车系统5、网关6、adas地图 7、智能车身控制器8、仪表9、车载显示器10、电动助力转向系统11、电子换挡系统12、发动机管理系统13、车身稳定系统14、变速器系统15、转角传感器16和自动驾驶系统开关17。
38.本系统的工作原理如下：1）整车启动，系统自检正常后，通过按压自动驾驶系统开关17，系统激活。
39.2）前摄像头3识别道路中个车道信息，并以三阶多项式分别对两侧车道线信息进行拟合。
40.3）角雷达4识别道路两侧护栏信息，并以三阶多项式分别对两侧路沿护栏信息进行拟合。
41.4）通过前摄像头3、前雷达2、角雷达4识别车辆周边各目标信息，经自动驾驶系统控制器1内置算法处理后，对各目标进行区域划分，最终输出本车周边的1
‑
6号区域目标。
42.5）自动驾驶系统控制器1根据车道信息、护栏信息以及区域目标信息对本车在当前道路内的车道定位，并根据所处的不同车道对本车左、右侧安全距离进行补偿。
43.6）系统根据车身稳定系统14发出的本车车速确定预瞄时间t1，并计算出在t1时刻所在位置的道路曲率c1。
44.7）自动驾驶系统控制器1根据道路曲率c1对本车左、右侧安全距离进行补偿。
45.8）自动驾驶系统控制器1根据车身稳定系统14发出的不同车速，对左、右侧安全距离进行补偿。
46.9）自动驾驶系统控制器1根据前摄像头3输入的车道线信息计算本车道车宽，并根据不同的车宽对左、右侧安全距离进行补偿。
47.10）综上，自动驾驶系统控制器1确定本车到左车道线的安全距离25和本车到右车道线的安全距离24，并规划出左侧横向控制偏离边界20、右侧横向控制偏离边界22，参见图3。
48.11）自动驾驶系统控制器1根据车辆实时位置，判断本车是否超出横向控制合理区间26（附图4）来监控横向控制能力。
49.本实施例中，若本车在横向控制合理区间26内，表示横向控制能力合理，否则表示横向控制能力不合理。
50.本实施例中，如图4所示，图4中还包括本车道左侧车道线19、本车道右侧车道线23和目标轨迹21。
51.本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的监控横向控制能力的系统。
52.本实施例中，一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如本实施例中所述的监控横向控制能力的方法的步骤。