一种基于自动驾驶的车辆控制方法及装置与流程

1.本技术涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种基于自动驾驶的车辆控制方法及装置。


背景技术：

2.随着计算机技术的快速发展，自动驾驶技术也成为了热门研究方向之一。自动驾驶技术中占据重要地位的技术难关是控制车辆在车道上正常安全行驶。可以利用车辆控制系统规划车辆行驶轨迹，并且根据该车辆行驶轨迹，确定车辆的行驶方向，以便车辆按照该车辆行驶轨迹正常行驶。
3.但是当前根据车辆行驶轨迹确定车辆行驶方向时，由于实际路况信息较为复杂，导致在实际自动驾驶过程中，车辆行驶方向确定不准确的情况出现，不能精准控制车辆的行驶方向。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种基于自动驾驶的车辆控制方法及装置，能够提高确定车辆行驶方向的准确性，实现精准控制车辆的行驶方向。
5.本技术实施例提供一种基于自动驾驶的车辆控制方法，所述方法包括：
6.获取车辆所在车道的车道线信息，所述车道线信息至少包括车道线有效识别范围；
7.根据所述车道线信息确定待行驶轨迹和位于所述待行驶轨迹中的当前预瞄点；
8.根据所述车道线有效识别范围和车辆的目标速度，确定位于所述待行驶轨迹中的目标预瞄点；
9.根据所述车道线信息对应的路况，为所述当前预瞄点和所述目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点；
10.确定所述待行驶轨迹中最终预瞄点所在位置的道路曲率，根据所述道路曲率控制车辆行驶方向。
11.可选地，所述目标速度包括横向速度限制值和纵向车速，所述纵向车速和所述车辆的行驶方向的速度；
12.所述根据所述车道线有效识别范围和车辆的目标速度，确定位于所述待行驶轨迹中的目标预瞄点包括：
13.判断所述车道线有效识别范围是否大于第一时间阈值和所述纵向车速的乘积，若小于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为所述第一时间阈值和所述纵向车速的乘积；
14.若大于，则判断所述车道线有效识别范围是否小于第二时间阈值和所述横向速度限制值的乘积，若小于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为所述车道线有效识别范围以及所述第一时间阈值和所述横向速度限制值的乘积中的最大值；
15.若大于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为第二时间阈值和所述横向
速度限制值的乘积。
16.可选地，所述方法还包括：
17.根据所述纵向车速所处的速度区间，确定所述横向速度限制值，其中，所述速度区间是根据预先设置的横向最小允许车速确定的。
18.可选地，所述根据所述车道线信息确定待行驶轨迹和位于所述待行驶轨迹中的当前预瞄点包括：
19.根据所述车道线信息确定车辆所在车道的中心线信息，将所述中心线信息确定为待行驶轨迹；
20.确定所述车道线有效识别范围的近端前视点为所述当前预瞄点。
21.可选地，所述根据所述道路曲率控制车辆行驶方向包括：
22.根据所述道路曲率确定车辆的方向盘转角前馈值；
23.根据所述方向盘转角前馈值和预先获取的当前的方向盘转角反馈值，确定车辆行驶方向。
24.可选地，所述车道线信息是利用安装在车辆前方的摄像装置获取的。
25.本技术实施例还提供一种基于自动驾驶的车辆控制装置，所述装置包括：
26.获取单元，用于获取车辆所在车道的车道线信息，所述车道线信息至少包括车道线有效识别范围；
27.第一确定单元，用于根据所述车道线信息确定待行驶轨迹和位于所述待行驶轨迹中的当前预瞄点；
28.第二确定单元，用于根据所述车道线有效识别范围和车辆的目标速度，确定位于所述待行驶轨迹中的目标预瞄点；
29.分配单元，用于根据所述车道线信息对应的路况，为所述当前预瞄点和所述目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点；
30.控制单元，用于确定所述待行驶轨迹中最终预瞄点所在位置的道路曲率，根据所述道路曲率控制车辆行驶方向。
31.可选地，所述目标速度包括横向速度限制值和纵向车速，所述纵向车速和所述车辆的行驶方向的速度；
32.所述第二确定单元，具体用于：
33.判断所述车道线有效识别范围是否大于第一时间阈值和所述纵向车速的乘积，若小于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为所述第一时间阈值和所述纵向车速的乘积；
34.若大于，则判断所述车道线有效识别范围是否小于第二时间阈值和所述横向速度限制值的乘积，若小于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为所述车道线有效识别范围以及所述第一时间阈值和所述横向速度限制值的乘积中的最大值；
35.若大于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为第二时间阈值和所述横向速度限制值的乘积。
36.可选地，所述装置还包括：
37.第三确定单元，用于根据所述纵向车速所处的速度区间，确定所述横向速度限制值，其中，所述速度区间是根据预先设置的横向最小允许车速确定的。
38.可选地，所述第一确定单元，具体用于：
39.根据所述车道线信息确定车辆所在车道的中心线信息，将所述中心线信息确定为待行驶轨迹；
40.确定所述车道线有效识别范围的近端前视点为所述当前预瞄点。
41.本技术实施例提供一种基于自动驾驶的车辆控制方法，获取车辆所在车道的至少包括车道线有效识别范围的车道线信息，根据车道线信息确定车辆的待行驶轨迹和位于待行驶轨迹中的当前预瞄点，之后根据车道线有效识别范围和车辆的目标速度共同确定待行驶轨迹中的目标预瞄点，根据车道线信息对应的当前的路况，为当前预瞄点和目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点，根据最终预瞄点所在位置的道路曲率控制车辆行驶方向，也就是说，针对不同的车道线信息对应的路况，能够确定不同的目标预瞄点，并且结合路况由当前预瞄点和最终预瞄点重新确定最终预瞄点，使得车辆最终的行驶方向充分结合实际路况，能够提高在实际自动驾驶过程中确定车辆行驶方向的准确性，实现精准控制车辆的行驶方向。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
43.图1为本技术实施例提供的一种基于自动驾驶的车辆控制方法的流程图；
44.图2为本技术实施例提供的一种基于自动驾驶的车辆行驶轨迹示意图；
45.图3为本技术实施例提供的一种目标预瞄距离的确定流程示意图；
46.图4为本技术实施例提供的一种基于自动驾驶的车辆控制装置的结构框图。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.自动驾驶技术中占据重要地位的技术难关是控制车辆在车道上正常安全行驶。可以利用车辆控制系统规划车辆行驶轨迹，并且根据该车辆行驶轨迹，确定位于车辆行驶轨迹上的单个预瞄点，利用该单个预瞄点预瞄固定距离，根据该单个预瞄点确定车辆的行驶方向，以便车辆按照该车辆行驶轨迹正常行驶。
49.但是当前根据车辆行驶轨迹以及单个预瞄点确定车辆行驶方向时，单个预瞄点是经验值，由于实际路况信息较为复杂，导致该预瞄点的选取不准确，例如，选择过近的预瞄点易出现车辆“画龙”现象，即车辆在行驶过程中左右摆动的情况，选择过远的预瞄点易落在车辆行驶轨迹中纯拟合的精度较低位置，导致车辆当前横向误差变大。最终导致在实际自动驾驶过程中，车辆行驶方向确定不准确的情况出现，不能精准控制车辆的行驶方向。
50.基于此，本技术实施例提供一种基于自动驾驶的车辆控制方法，获取车辆所在车
道的至少包括车道线有效识别范围的车道线信息，根据车道线信息确定车辆的待行驶轨迹和位于待行驶轨迹中的当前预瞄点，之后根据车道线有效识别范围和车辆的目标速度共同确定待行驶轨迹中的目标预瞄点，根据车道线信息对应的当前的路况，为当前预瞄点和目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点，根据最终预瞄点所在位置的道路曲率控制车辆行驶方向，也就是说，针对不同的车道线信息对应的路况，能够确定不同的目标预瞄点，并且结合路况由当前预瞄点和最终预瞄点重新确定最终预瞄点，使得车辆最终的行驶方向充分结合实际路况，能够提高在实际自动驾驶过程中确定车辆行驶方向的准确性，实现精准控制车辆的行驶方向。
51.为了更好地理解本技术的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
52.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种基于自动驾驶的车辆控制方法的流程图。
53.本实施例提供的基于自动驾驶的车辆控制方法包括如下步骤：
54.s101，获取车辆所在车道的车道线信息，所述车道线信息至少包括车道线有效识别范围。
55.在本技术的实施例中，车辆在实际驾驶过程中需要在规定的车道线内进行行驶，可以获取车辆所在车道的车道线信息，车道线信息至少包括左侧车道线信息、右侧车道线信息和车道线有效识别范围，参考图2所示。车道线有效识别范围为车辆能够识别到的车道线的距离，参考图2中的车道线中的灰色颜色区域，为一种车道线有效识别范围的举例，车道线有效识别范围的单位为米。车道线信息可以利用安装在车辆前方的摄像装置进行获取。
56.车道线有效识别范围在不同的路况中不同，路况可以分为直路、弯路、车道线清晰程度、前方障碍物是否遮挡车道线等情况信息。例如，弯道时车道线识别范围较小。
57.s102，根据所述车道线信息确定待行驶轨迹和位于所述待行驶轨迹中的当前预瞄点。
58.在本技术的实施例中，在获取得到车道线信息之后，可以根据车道线信息确定待行驶轨迹，待行驶轨迹即为自动驾驶的车辆的规划轨迹。具体的，在获取得到左侧车道线信息和右侧车道线信息之后，就可以根据左侧车道线信息和右侧车道线信息确定车辆所在车道的中心线信息，并且可以将中心线信息确定为待行驶轨迹。
59.作为一种示例，参考图2所示，可以以车辆为原点建立车辆坐标系，以车辆前进方向为x轴正方向，垂直车辆前进方向向左为车辆y轴正方向，由此可得到车道的中心线方程，即待行驶轨迹，其中x轴方向为纵向，y轴为横向。
60.在本技术的实施例中，在利用车道线信息确定车辆的待行驶轨迹之后，可以利用车道线有效识别范围确定当前预瞄点，即将车道线有效识别范围的近端前视点为当前预瞄点，当前预瞄点位于待行驶轨迹中。由于车道线有效识别范围是利用安装在车辆前方的摄像装置获取的，因此车辆的位置、摄像装置的参数和摄像装置具体的安装位置都会影响车道线有效识别范围的近端前视点，即影响当前预瞄点在待行驶轨迹中的位置。
61.当前预瞄点与车辆的纵向距离为当前预瞄距离d2，参考图2所示，当前预瞄距离d2为当前预瞄点与车辆坐标系的t轴之间的距离。
62.s103，根据所述车道线有效识别范围和车辆的目标速度，确定位于所述待行驶轨迹中的目标预瞄点。
63.在本技术的实施例中，可以根据车道线有效识别范围和车辆的目标速度，共同确定位于待行驶轨迹中的目标预瞄点。也就是说，可以根据实际路况和车辆的速度确定目标预瞄点。车辆的目标速度包括横向速度限制值和纵向车速，即y轴方向的速度限制值和x轴方向的车速。
64.可以判断车道线有效识别范围和目标速度的大小，确定目标预瞄点的位置。具体的，判断所述车道线有效识别范围是否大于第一时间阈值和纵向车速的乘积，若小于，代表车道线有效识别范围过小，远距离的车道线拟合参数不够精确，则确定目标预瞄点对应的目标预瞄距离为第一时间阈值和纵向车速的乘积，若大于，则继续判断车道线有效识别范围是否小于第二时间阈值和横向速度限制值的乘积，若小于，代表车道线有效识别范围较大，则确定目标预瞄点对应的目标预瞄距离为车道线有效识别范围以及第一时间阈值和横向速度限制值的乘积中的最大值，若大于，则确定目标预瞄点对应的目标预瞄距离为第二时间阈值和横向速度限制值的乘积。其中，第一时间阈值为前视时间最小值，前视时间最小值是由车辆执行器的延迟决定，例如可以是400毫秒(ms)。第二时间阈值为前视时间标称值，前视时间标称值正常状态下为1，代表驾驶员预瞄距离和车速为正比关系。
65.上述判断车道线有效识别范围和目标速度的大小，确定目标预瞄点的位置时主要关注到车道线识别有效范围在各种路况下不同，例如针对直路、弯路、车道线清晰程度、前方障碍物是否遮挡等路况时，车道线有效识别范围差距较大，所以基于车道线有效识别范围去判断目标预瞄点的位置，能够充分结合路况的情况，以便后续提高确定车辆行驶方向的准确性。
66.目标预瞄点与车辆的纵向距离为目标预瞄距离d1，参考图2所示，目标预瞄距离d1为目标预瞄点与车辆坐标系的y轴之间的距离。
67.参考图3所示，为本技术实施例提供的一种目标预瞄距离的确定流程示意图。图中validrange为摄像装置识获取的车道线有效识别范围，speed为纵向车速，speedlim为横向速度限制值，nomtime为前视时间标称值，mintime为前视时间最小值。
68.在图3中，首先判断所述车道线有效识别范围是否大于前视时间最小值和纵向车速的乘积，若小于，代表车道线有效识别范围过小，远距离的车道线拟合参数不够精确，则确定目标预瞄距离d为前视时间最小值和纵向车速的乘积，若大于，则继续判断车道线有效识别范围是否小于前视时间标称值和横向速度限制值的乘积，若小于，代表车道线有效识别范围较大，则确定目标预瞄距离d为车道线有效识别范围以及前视时间最小值和横向速度限制值的乘积中的最大值，若大于，则确定目标预瞄距离d为前视时间标称值和横向速度限制值的乘积。
69.图3中在判断车道线有效识别范围是否小于前视时间标称值和横向速度限制值的乘积时，还额外判断了车道线有效识别范围是否大于前视时间标称值和纵向车速的乘积，后续还继续判断了车道线有效识别范围是否小于前视时间标称值和纵向车速的乘积，当二者皆为是时，代表车道线有效识别范围较大，则确定目标预瞄距离d为车道线有效识别范围以及前视时间最小值和横向速度限制值的乘积中的最大值，若车道线有效识别范围不属于上述任何一种情况，则确定目标预瞄距离d为前视时间标称值和横向速度限制值的乘积。
70.在本技术的实施例中，横向速度限制值是根据纵向车速确定的。具体的，根据纵向车速所处的速度区间，确定横向速度限制值，其中，速度区间是根据预先设置的横向最小允许车速确定的。
71.作为一种示例，首先预先设置横向最小允许车速vmin和平滑过渡半径delta，该平滑过渡半径delta为常数。
72.当纵向车速speed小于vmin-delta这一速度区间时，横向速度限制值为横向最小允许车速vmin，即speedlim＝vmin。
73.当纵向车速speed大于vmin delta这一速度区间时，横向速度限制值为纵向车速speed，即speedlim＝speed。
74.当纵向车速speed介于vmin-delta与vmin delta这一速度区间时，设置平滑函数并得
[0075][0076]
b＝-vmin delta
[0077][0078]
此时，横向速度限制值可以平滑函数获得：
[0079]
speedlim＝(a*speed2 b*speed c)/(2*delta)
[0080]
s104，根据所述车道线信息对应的路况，为所述当前预瞄点和所述目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点。
[0081]
在本技术的实施例中，不同的车道线信息对应不同的路况，因此可以进一步根据实际路况，为当前预瞄点和目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点，使得最终预瞄点更加符合实际的路况。
[0082]
参考图2所示，设置不同权重系数计算得到最终预瞄点，不同权重系数下的最终预瞄点如图2中p1，p2...pn所示。
[0083]
作为一种示例，针对弯道或车速较小的路况，可以选择为目标预瞄点分配更高的权重，例如确定图2中的pn为最终预瞄点。
[0084]
作为另一种示例，针对直道或车速较大的路况，可以选择为当前预瞄点分配更高的权重，例如确定图2中的p1为最终预瞄点。
[0085]
s105，确定所述待行驶轨迹中最终预瞄点所在位置的道路曲率，根据所述道路曲率控制车辆行驶方向。
[0086]
在本技术的实施例中，在确定待行驶轨迹中的最终预瞄点之后，可以直接计算得到最终预瞄点所在位置的道路曲率，而后根据道路曲率控制车辆行驶方向。
[0087]
具体可以通过最终预瞄点所在位置的道路曲率确定车辆的方向盘转角前馈值，而后根据方向盘转角前馈值和预先获取的当前的方向盘转角反馈值，确定车辆行驶方向。也就是说，根据计算得到的后续方向盘转角以及当前车辆的方向盘转角共同确定实际方向盘转角，并利用该实际方向盘转角控制车辆行驶方向。
[0088]
方向盘转角前馈值可以由车辆自身参数及道路曲率决定。
[0089]
作为一种示例，方向盘转角前馈值计算公式为
[0090][0091]
其中，δ
ff
为前轮转角，l为车辆轴距，r为道路曲率半径，ay为车辆最大侧向加速度，c
αr
为后轮侧偏刚度，lf为前悬长度，lr为后悬长度，m为汽车质量，v
x
为纵向车速，k
x
为与车速相关的标定值，kv为常数。
[0092]
经过以上具体介绍，可以看出本技术实施例提供的基于自动驾驶的车辆控制方法能够结合不同车速及车道线有效范围选取合适的预瞄距离，避免因为车道线拟合误差造成的预瞄点落在车道线有效范围之外时车辆横向偏差跳跃问题，通过选取目标预瞄点与当前预瞄点之间不同的权重系数，能够进一步结合实际路况控制车辆行驶，能够使控制更加平稳，尤其针对弯道场景能够有效提高车辆跟随可靠性，能够较好的减小车辆横向误差同时避免车辆“画龙”。
[0093]
由此可见，本技术实施例提供一种基于自动驾驶的车辆控制方法，获取车辆所在车道的至少包括车道线有效识别范围的车道线信息，根据车道线信息确定车辆的待行驶轨迹和位于待行驶轨迹中的当前预瞄点，之后根据车道线有效识别范围和车辆的目标速度共同确定待行驶轨迹中的目标预瞄点，根据车道线信息对应的当前的路况，为当前预瞄点和目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点，根据最终预瞄点所在位置的道路曲率控制车辆行驶方向，也就是说，针对不同的车道线信息对应的路况，能够确定不同的目标预瞄点，并且结合路况由当前预瞄点和最终预瞄点重新确定最终预瞄点，使得车辆最终的行驶方向充分结合实际路况，能够提高在实际自动驾驶过程中确定车辆行驶方向的准确性，实现精准控制车辆的行驶方向。
[0094]
基于以上实施例提供的一种基于自动驾驶的车辆控制方法，本技术实施例还提供了一种基于自动驾驶的车辆控制装置，下面结合附图来详细说明其工作原理。
[0095]
参见图4，该图为本技术实施例提供的一种基于自动驾驶的车辆控制装置的结构框图。
[0096]
本实施例提供的基于自动驾驶的车辆控制装置400包括：
[0097]
获取单元410，用于获取车辆所在车道的车道线信息，所述车道线信息至少包括车道线有效识别范围；
[0098]
第一确定单元420，用于根据所述车道线信息确定待行驶轨迹和位于所述待行驶轨迹中的当前预瞄点；
[0099]
第二确定单元430，用于根据所述车道线有效识别范围和车辆的目标速度，确定位于所述待行驶轨迹中的目标预瞄点；
[0100]
分配单元440，用于根据所述车道线信息对应的路况，为所述当前预瞄点和所述目标预瞄点分配相应的权重，得到最终预瞄点；
[0101]
控制单元450，用于确定所述待行驶轨迹中最终预瞄点所在位置的道路曲率，根据所述道路曲率控制车辆行驶方向。
[0102]
可选地，所述目标速度包括横向速度限制值和纵向车速，所述纵向车速和所述车辆的行驶方向的速度；
[0103]
所述第二确定单元，具体用于：
[0104]
判断所述车道线有效识别范围是否大于第一时间阈值和所述纵向车速的乘积，若
小于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为所述第一时间阈值和所述纵向车速的乘积；
[0105]
若大于，则判断所述车道线有效识别范围是否小于第二时间阈值和所述横向速度限制值的乘积，若小于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为所述车道线有效识别范围以及所述第一时间阈值和所述横向速度限制值的乘积中的最大值；
[0106]
若大于，则确定所述目标预瞄点对应的目标预瞄距离为第二时间阈值和所述横向速度限制值的乘积。
[0107]
可选地，所述装置还包括：
[0108]
第三确定单元，用于根据所述纵向车速所处的速度区间，确定所述横向速度限制值，其中，所述速度区间是根据预先设置的横向最小允许车速确定的。
[0109]
可选地，所述第一确定单元，具体用于：
[0110]
根据所述车道线信息确定车辆所在车道的中心线信息，将所述中心线信息确定为待行驶轨迹；
[0111]
确定所述车道线有效识别范围的近端前视点为所述当前预瞄点。
[0112]
可选地，所述控制单元，具体用于：
[0113]
根据所述道路曲率确定车辆的方向盘转角前馈值；
[0114]
根据所述方向盘转角前馈值和预先获取的当前的方向盘转角反馈值，确定车辆行驶方向。
[0115]
可选地，所述车道线信息是利用安装在车辆前方的摄像装置获取的。
[0116]
当介绍本技术的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“这个”和“所述”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都是包括性的并意味着除了列出的元件之外，还可以有其它元件。
[0117]
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory,rom)或随机存储记忆体(random access memory,ram)等。
[0118]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元及模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0119]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。