转向辅助装置、方法以及存储介质与流程

1.本发明涉及车辆试验认证技术领域，具体而言，涉及一种转向辅助装置、转向辅助方法以及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在汽车研发过程中，为了验证整车性能、耐久性等指标是否满足研发预期并及时发现所研发车辆的潜在故障，本领域中需要对车辆进行整车道路认证试验。整车道路认证试验中存在大量的对方向盘进行操作的试验，例如车辆耐久性试验、操纵稳定性试验、动态性能试验等。试验中还可能存在对车辆方向盘的长时间重复性操作的需求，也可能存在对车辆的转向角度、转向速度极高的精度要求，在这些场景下，设计一套转向辅助控制机制来代替试验员的人工操作是一个可行的选择。


技术实现要素：

3.为了能够高效、精确地完成转向操作，本发明提出了一种转向辅助机制，具体而言：根据本发明的一方面，提供一种转向辅助装置，其包括：接收单元，其配置成接收车辆信息，所述车辆信息包括车辆方位信息和车辆状态信息；控制单元，其配置成根据所述车辆信息生成关于试验任务的控制命令；以及执行单元，其配置成根据所述控制命令驱动车辆的转向系统。
4.可选地，在本发明的一些实施例中，所述方位信息包括坐标、航向；所述车辆状态信息包括速度、转角；以及所述试验任务包括循迹、转舵。
5.可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制单元还配置成基于所述车辆信息判断是否满足转舵任务的开始条件，以及若满足的话则生成关于所述转舵任务的控制命令；其中，所述开始条件是触发所述转舵任务的条件。
6.可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制单元还配置成基于所述车辆信息设定循迹任务的目标点，所述目标点用于构建所述循迹任务的轨迹。
7.可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制单元还配置成基于路径的曲率设置所述目标点。
8.可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制单元基于所述车辆信息判断是否满足转舵任务的停止条件，以及若满足的话则生成控制命令以停止所述转舵任务；其中，所述停止条件是停止所述转舵任务的条件。
9.可选地，在本发明的一些实施例中，所述车辆信息还包括定时信息；以及所述控制单元基于所述车辆信息判断是否满足预设的终止条件，若满足的话则生成所述控制命令以终止所述试验任务；其中，所述终止条件是强制结束试验任务的条件。
10.根据本发明的另一方面，提供一种转向辅助方法，所述方法包括：接收车辆信息，所述车辆信息包括车辆方位信息和车辆状态信息；根据所述车辆信息生成关于试验任务的
控制命令；以及根据所述控制命令驱动车辆的转向系统。
11.可选地，在本发明的一些实施例中，所述方位信息包括坐标、航向；所述车辆状态信息包括速度、转角；以及所述试验任务包括循迹、转舵。
12.根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的任意一种方法。
附图说明
13.从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
14.图1示出了根据本发明的一个实施例的转向辅助装置。
15.图2示出了根据本发明的一个实施例的转向辅助方法。
16.图3示出了根据本发明的一个实施例的转向辅助机制的原理。
具体实施方式
17.根据本发明的一方面，提供一种转向辅助装置。图1示出了根据本发明的一个实施例的转向辅助装置10，如图所示，转向辅助装置10包括接收单元102、控制单元104以及执行单元106。
18.转向辅助装置10的接收单元102被配置成接收车辆的信息，此处以及本技术中他处的“车辆”皆指代进行道路试验的车辆，除非另有说明或者根据上下文能推断出其用于指代一般意义上的、不一定用作道路试验的车辆。车辆信息包括车辆方位信息和车辆状态信息。车辆方位信息是指与车辆的位置、角度等有关的信息，其可以用于例如推断车辆相对于物理世界的相对关系。车辆状态信息是指可以通过传感器等感知设备可以获取的反映车辆当前状态的信息，其可以用于例如推断车辆的运动状态。在本发明的一些实施例中，方位信息包括坐标、航向等（例如，从差分rtk模块获取），车辆状态信息包括速度、转角等（例如，从各类传感器获取）。
19.转向辅助装置10的控制单元104被配置成可以根据车辆信息生成关于试验任务的控制命令。控制单元104通信地耦合到接收单元102，并可以借助通信链路获取车辆信息。在本发明的一些示例中，控制单元104可以是基于通用处理平台构建的，例如，可以通过安装windows操作系统的x86或者x64处理平台构建，也可以通过安装linux操作系统的嵌入式处理平台构建。控制单元104根据车辆信息生成控制命令来开展试验任务，进而验证车辆是否满足设计要求。这里的试验任务包括整个试验过程的各个阶段，例如包括准备阶段、执行阶段、评价阶段等，控制单元104因而可以分别针对这些阶段生成对应的控制命令，进而也可以分别验证车辆是否满足各阶段的设计要求。
20.在本发明的一些示例中，试验任务可以包括循迹、转舵（或称为转向）等。其中循迹任务可能是试验任务的准备阶段，循迹任务所依循的线路可以是预先制定的，也可以是根据场地特点（例如，通过控制单元104）现场制定的。转舵任务是试验任务的执行阶段，转舵任务主要用于验证车辆的方向响应特性，以用于验证车辆是否满足设计要求。
21.转向辅助装置10的执行单元106被配置成根据控制命令驱动车辆的转向系统。在
接收到控制单元104发出的控制命令后，执行单元106将据此执行具体的试验操作。执行单元106可以实现为电力等机械力驱动的装置以及与之配合的系统（例如，可以实现为电机）。执行单元106耦合至车辆的转向系统（例如，方向盘），并驱动转向系统动作，实现对车辆的方向控制。在一些示例中，执行单元106可以例如以齿轮等方式耦合至转向系统的轴，进而驱动转向系统；在其他示例中，执行单元106也可以以非破坏性的方式直接驱动转向系统的部件，例如可以模拟驾驶员操作方向盘上的多个点位。
22.在本发明的一些实施例中，控制单元104还配置成基于车辆信息判断是否满足转舵任务的开始条件，以及若满足的话则生成关于转舵任务的控制命令；其中，开始条件是触发转舵任务的条件，其用于判定转向动作是否开始执行，可以根据试验车辆的车辆信息（包括车辆方位信息和车辆状态信息）进行设置。在一些示例中，例如试验车辆到达某gps位置点和/或试验车辆速度到达70km/h等可以作为转舵任务的开始条件；满足开始条件后，试验车辆将进行后续的过程控制。在本发明的一些示例中，试验车辆在执行如下文将详细描述的循迹任务（或称为跟随操作）的同时将判断当前试验车辆是否满足转舵任务的（或者，具体而言，第一个转向动作的）开始条件，若不满足则继续轨迹跟随动作，若满足则停止轨迹跟随，进入该转向动作的过程控制。本技术中所称的过程控制为试验规范规定试验车辆需要执行的动作，如以300rmp的速度左打方向盘至540度、以800rpm的速度将方向盘打至0度等。
23.进入转舵任务的过程控制后，控制单元104向执行单元106发送控制命令，控制命令可以包括方向盘转角、方向盘转速，执行单元106（具体而言，可以是执行电机）可以控制方向盘完成精确的转向动作。
24.在本发明的一些实施例中，控制单元104还配置成基于车辆信息设定循迹任务的目标点，目标点用于构建循迹任务的轨迹。循迹任务所依循的线路可以是根据场地特点（例如，通过控制单元104）现场制定的。具体而言，线路的各个点位可以由诸如控制单元104根据车辆信息（包括车辆方位信息和车辆状态信息）来现场制定。
25.在本发明的一些实施例中，控制单元104还配置成基于路径的曲率设置目标点。在本发明的一些实施例中，控制单元104还配置成在循迹任务中设定目标点。试验开始后，试验车辆开始进行试验gps轨迹的循迹任务（或称为跟随操作）。此时，控制单元104可以根据当前的车速（属于车辆信息）以及前方路径的曲率，在试验车辆当前位置的前方计算出一个合适的目标点，以该点为目标，通过pid控制算法计算出当前试验车辆驶向该点需要转向的角度发送给转向辅助装置的执行电机，通过电机控制方向盘达到路径跟随的效果。
26.在本发明的一些实施例中，控制单元104基于车辆信息判断是否满足转舵任务的停止条件，以及若满足的话则生成控制命令以停止转舵任务；其中，停止条件是停止转舵任务的条件。停止条件用于判断试验车辆是否结束当前转向动作，可以根据试验车辆当前状态进行设置，停止条件例如可以为试验车辆方向盘角度达到540度、试验车辆已累计行驶200米等。
27.在本发明的一些实施例中，车辆信息还包括定时信息；以及控制单元104基于车辆信息判断是否满足预设的终止条件，若满足的话则生成控制命令以终止试验任务；其中，终止条件是强制结束试验任务的条件。在本发明的一些示例中，定时信息（或称为累计时间增量）表明了车辆的一些工况自开始起的持续时间，可以作为评估车辆状态的车辆信息，因而
可以将其引入作为试验任务的终止条件。终止条件是为了防止停止条件无法满足而设置的强制结束当前动作的条件，终止条件可以为累计时间增量或累计里程增量，如车辆累计行驶2分钟等。在一些示例中，例如，若停止条件已满足，则不会进行终止条件的判定，若停止条件未满足而终止条件已满足，则转舵任务的过程控制将会被强行结束。
28.根据以上示例，在本发明的一些方面中，在执行过程控制时可以持续对停止条件与终止条件进行判定，若两者皆不满足，则继续过程控制，若停止条件或终止条件满足，则结束该过程控制。在该动作过程控制结束之后，判断是否存在下一个转向动作，若存在则判断是否满足下一个动作的开始条件，若满足，则开始下一个动作的过程控制，若不满足，则继续路径跟随动作。在规范执行过程（具体而言，转舵任务）中，车辆当前位置会出现与试验规范要求的现实路线存在偏差的情况，对此设置一个阈值，当偏差在阈值之内时，继续由pid算法进行轨迹跟随控制，若偏差超出阈值，则视为试验规范执行失败。
29.根据本发明的另一方面，提供一种转向辅助方法。根据本发明的一个实施例的转向辅助方法，如图所示，转向辅助方法包括接收车辆信息（步骤s22），根据车辆信息生成关于试验任务的控制命令（步骤s24）以及根据控制命令驱动车辆的转向系统（步骤s26）。
30.转向辅助方法在步骤s22中接收车辆信息，此处以及本技术中他处的“车辆”皆指代进行道路试验的车辆，除非另有说明或者根据上下文能推断出其用于指代一般意义上的、不一定用作道路试验的车辆。车辆信息包括车辆方位信息和车辆状态信息。车辆方位信息是指与车辆的位置、角度等有关的信息，其可以用于例如推断车辆相对于物理世界的相对关系。车辆状态信息是指可以通过传感器等感知设备可以获取的反映车辆当前状态的信息，其可以用于例如推断车辆的运动状态。在本发明的一些实施例中，方位信息包括坐标、航向等（例如，从差分rtk模块获取），车辆状态信息包括速度、转角等（例如，从各类传感器获取）。
31.转向辅助方法在步骤s24中根据车辆信息生成关于试验任务的控制命令。诸如控制单元之类的处理单元可以借助通信链路获取车辆信息。在本发明的一些示例中，控制单元可以是基于通用处理平台构建的，例如，可以通过安装windows操作系统的x86或者x64处理平台构建，也可以通过安装linux操作系统的嵌入式处理平台构建。控制单元根据车辆信息生成控制命令来开展试验任务，进而验证车辆是否满足设计要求。这里的试验任务包括整个试验过程的各个阶段，例如包括准备阶段、执行阶段、评价阶段等，控制单元因而可以分别针对这些阶段生成对应的控制命令，进而也可以分别验证车辆是否满足各阶段的设计要求。
32.在本发明的一些示例中，试验任务可以包括循迹、转舵（或称为转向）等。其中循迹任务可能是试验任务的准备阶段，循迹任务所依循的线路可以是预先制定的，也可以是根据场地特点（例如，通过上文描述的控制单元）现场制定的。转舵任务是试验任务的执行阶段，转舵任务主要用于验证车辆的方向响应特性，以用于验证车辆是否满足设计要求。
33.转向辅助方法在步骤s26中根据控制命令驱动车辆的转向系统。在接收到诸如控制单元发出的控制命令后，执行机构将据此执行具体的试验操作。执行机构可以实现为电力等机械力驱动的装置以及与之配合的系统（例如，可以实现为电机）。执行机构耦合至车辆的转向系统（例如，方向盘），并驱动转向系统动作，实现对车辆的方向控制。在一些示例中，执行机构可以例如以齿轮等方式耦合至转向系统的轴，进而驱动转向系统；在其他示例
中，执行机构也可以以非破坏性的方式直接驱动转向系统的部件，例如可以模拟驾驶员操作方向盘上的多个点位。
34.在本发明的一些实施例中，转向辅助方法还包括：基于车辆信息判断是否满足转舵任务的开始条件，以及若满足的话则生成关于转舵任务的控制命令；其中，开始条件是触发转舵任务的条件，，其用于判定转向动作是否开始执行，可以根据试验车辆的车辆信息（包括车辆方位信息和车辆状态信息）进行设置。在一些示例中，例如试验车辆到达某gps位置点和/或试验车辆速度到达70km/h等可以作为转舵任务的开始条件；满足开始条件后，试验车辆将进行后续的过程控制。在本发明的一些示例中，试验车辆在执行如下文将详细描述的循迹任务（或称为跟随操作）的同时将判断当前试验车辆是否满足转舵任务的（或者，具体而言，第一个转向动作的）开始条件，若不满足则继续轨迹跟随动作，若满足则停止轨迹跟随，进入该转向动作的过程控制。本技术中所称的过程控制为试验规范规定试验车辆需要执行的动作，如以300rmp的速度左打方向盘至540度、以800rpm的速度将方向盘打至0度等。
35.进入转舵任务的过程控制后，诸如控制单元向执行机构发送控制命令，控制命令可以包括方向盘转角、方向盘转速，执行机构（具体而言，可以是执行电机）可以控制方向盘完成精确的转向动作。
36.在本发明的一些实施例中，转向辅助方法还包括：基于车辆信息设定循迹任务的目标点，目标点用于构建循迹任务的轨迹。循迹任务所依循的线路可以是根据场地特点（例如，通过诸如控制单元）现场制定的。具体而言，线路的各个点位可以由诸如控制单元根据车辆信息（包括车辆方位信息和车辆状态信息）来现场制定。
37.在本发明的一些实施例中，转向辅助方法还包括：基于路径的曲率设置目标点。在本发明的一些实施例中，还可以在循迹任务中设定目标点。试验开始后，试验车辆开始进行试验gps轨迹的循迹任务（或称为跟随操作）。此时，诸如控制单元可以根据当前的车速（属于车辆信息）以及前方路径的曲率，在试验车辆当前位置的前方计算出一个合适的目标点，以该点为目标，通过pid控制算法计算出当前试验车辆驶向该点需要转向的角度发送给转向辅助装置的执行电机，通过电机控制方向盘达到路径跟随的效果。
38.在本发明的一些实施例中，转向辅助方法还包括：基于车辆信息判断是否满足转舵任务的停止条件，以及若满足的话则生成控制命令以停止转舵任务；其中，停止条件是停止转舵任务的条件。停止条件用于判断试验车辆是否结束当前转向动作，可以根据试验车辆当前状态进行设置，停止条件例如可以为试验车辆方向盘角度达到540度、试验车辆已累计行驶200米等。
39.在本发明的一些实施例中，车辆信息还包括定时信息；转向辅助方法还包括：基于车辆信息判断是否满足预设的终止条件，若满足的话则生成控制命令以终止试验任务；其中，终止条件是强制结束试验任务的条件。在本发明的一些示例中，定时信息（或称为累计时间增量）表明了车辆的一些工况自开始起的持续时间，可以作为评估车辆状态的车辆信息，因而可以将其引入作为试验任务的终止条件。终止条件是为了防止停止条件无法满足而设置的强制结束当前动作的条件，终止条件可以为累计时间增量或累计里程增量，如车辆累计行驶2分钟等。在一些示例中，例如，若停止条件已满足，则不会进行终止条件的判定，若停止条件未满足而终止条件已满足，则转舵任务的过程控制将会被强行结束。
40.根据以上示例，在本发明的一些方面中，在执行过程控制时可以持续对停止条件与终止条件进行判定，若两者皆不满足，则继续过程控制，若停止条件或终止条件满足，则结束该过程控制。在该动作过程控制结束之后，判断是否存在下一个转向动作，若存在则判断是否满足下一个动作的开始条件，若满足，则开始下一个动作的过程控制，若不满足，则继续路径跟随动作。在规范执行过程（具体而言，转舵任务）中，车辆当前位置会出现与试验规范要求的现实路线存在偏差的情况，对此设置一个阈值，当偏差在阈值之内时，继续由pid算法进行轨迹跟随控制，若偏差超出阈值，则视为试验规范执行失败。
41.为了更清晰地说明上文描述的转向辅助机制的原理，图3示出了根据本发明的一个实施例的转向辅助机制。该试验路线（图中虚线）为一例瞬态横摆响应试验。试验车辆302启动后，经过一段直线加速（虚线31段），随后对方向盘施加一个阶跃转角（在a点处），以观察试验车辆302的瞬态响应。该试验过程中每次试验都需要给试验车辆302施加一个固定的角度，用试验辅助装置代替试验员来进行操作能都得到更为精确的结果。
42.首先，可以获取整段试验规范的轨迹，构成图中所示路线的一连串gps点（图中虚线，由31段、32段以及33段组成），交通锥304为试验项目中转舵任务的起始标志。另一方面，可以将转舵任务的转向动作拆分出来，本规范只有一个转向动作，即车辆的阶跃转角动作。转舵任务的开始条件可设置为试验车辆302位置点到达a点，转舵任务的过程控制为试验车辆302方向盘左打90度，其停止条件为试验车辆302方向盘角度达到90度，终止条件可以设为累计时间达到1秒。
43.试验开始后，识别出有转向动作，但当前未满足转向动作的开始条件（未到达a点），于是试验车辆302继续执行循迹任务（轨迹跟随动作）。在执行轨迹跟随的过程中，控制系统根据当前车速与前方路线的曲率，从试验规范的轨迹上取出一点作为目标点，并随着试验车辆302前进不断更新该目标点并计算当前车辆位置与目标点位置连线的方向，以该方向为目标，应用pid算法计算出车辆到达目标点所需要的方向盘转角值，并发送给转向辅助装置来对方向盘进行控制。以上方式构成的实际路线可以如虚线31段所示，其中示出为直线段，在其他示例中也可能并非完全笔直。
44.当试验车辆302行驶到a点时，满足转向动作的开始条件，开始执行转舵任务的转向动作，控制系统直接将左转90度这条指令发送给转向辅助装置，转动方向盘，此时理想状态下试验车辆302将按照虚线32、33段行驶。
45.在试验车辆302方向盘转角达到90度时，转舵任务的停止条件满足，控制系统不再发送左转90度这条指令，试验车辆302重新开始轨迹跟随动作，直到终点（b）。若执行转向动作的过程中出现意外情况，导致1秒内方向盘转角没有达到左90度，则1秒后切换条件满足，控制系统不再发送左转90度这条指令，试验车辆302重新开始轨迹跟随动作，直到终点（b'）。此时，由于转向不足，试验车辆302实际按照34段行驶。
46.根据本发明的另一方面，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指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得处理器执行如上文所述的任意一种方法。本发明中所称的计算机可读介质包括各种类型的计算机存储介质，可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，计算机可读介质可以包括ram、rom、eprom、e2prom、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够
由通用或特定用途计算机、或者通用或特定用途处理器进行存取的任何其他临时性或者非临时性介质。如本文所使用的，盘（disk）和碟（disc）包括紧致碟（cd）、激光碟、光碟、数字多用途光碟（dvd）、软盘和蓝光碟，其中盘通常磁性地复制数据，而碟则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
47.以上例子主要说明了本发明的转向辅助机制，具体而言涉及转向辅助装置、转向辅助方法以及计算机可读存储介质。本技术利用转向辅助机制代替试验员进行试验中的转向操作，能达到更高的操作精度，减轻试验员负担。根据本技术的一些方面，能够结合车辆状态信息、车辆位置信息等来实现试验过程中的逻辑判断，并且可以进一步结合自动驾驶控制算法完成试验中的路径跟随。根据本技术的一些方面，本技术的转向辅助机制能严格执行试验规范，能应用试验规范的分解方法，将试验中的转向操作拆分为具体的执行动作并精确执行该的动作。此外，本技术的适用范围广，在能够诸如接收到gps信号等的环境下对大部分试验对转向的控制要求。
48.尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。