车辆控制方法、装置、车辆及存储介质与流程

1.本技术涉及自动驾驶技术，尤其涉及一种车辆控制方法、装置、车辆及存储介质。


背景技术：

2.随着物流运输业的不断发展，当今社会对大型车辆的需求也越来越多，例如，由牵引车和半挂车组成的重型集卡等，此类大型车辆具有载重量大、车体长、视角差等特点，其驾驶难度较高。
3.相关技术中，为了降低驾驶难度，将自动驾驶技术引入此类大型车辆，目前的自动驾驶技术中通常采用横向控制算法来控制车辆的行驶。然而，在倒车过程中，牵引车和半挂车两个刚体之间的连接是非线性的，二者的连接不够稳定，会使得车辆产生折叠、碰撞的现象。


技术实现要素：

4.本技术提供一种车辆控制方法、装置、车辆及存储介质，用以解决大型车辆在倒车过程中容易产生折叠、碰撞的问题。
5.第一方面，本技术提供一种车辆控制方法，该车辆包括车头和挂车，该控制方法包括：获取挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息；获取车辆的期望倒车轨迹上的目标点对应的第二坐标信息；根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定车辆的期望铰接角度；根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆当前的前轮转向角度，以使车辆根据前轮转向角度行驶；
6.其中，期望铰接角度为车辆的尾端中心点到达目标点的过程中，车头和挂车之间的期望夹角，实际铰接角度为车头和挂车之间当前的实际夹角。
7.一些实施例中，获取挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息，包括：获取车头的重心点的第三坐标信息和实际铰接角度；根据第三坐标信息和实际铰接角度，确定挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息。
8.一些实施例中，获取车辆的期望倒车轨迹上的目标点对应的第二坐标信息，包括：确定期望倒车轨迹上，与尾端中心点距离为目标距离的点为目标点，目标距离是根据车辆与期望倒车轨迹的偏离距离得到的；根据目标距离和第一坐标信息，确定目标点对应的第二坐标信息。
9.一些实施例中，根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定车辆的期望铰接角度，包括：根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定目标角度，目标角度为尾端中心点和目标点的连线与挂车的中心线之间的夹角；根据目标角度，确定车辆的期望铰接角度。
10.一些实施例中，根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆的前轮转向角度，包括：
11.获取车辆的实际铰接角度；若实际铰接角度小于或等于安全阈值，则根据第一反馈系数、车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆的前轮转向角度；若实际铰接角度
大于安全阈值，则根据第二反馈系数和实际铰接角度获取车辆的前轮转向角度；其中，所述第一反馈系数和所述第二反馈系数是根据所述车辆的方向盘调节情况获得的。
12.第二方面，本技术提供一种车辆控制装置，该车辆包括车头和挂车，该车辆控制装置包括：
13.获取模块，用于获取挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息，获取车辆的期望倒车轨迹上的目标点对应的第二坐标信息；
14.确定模块，用于根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定车辆的期望铰接角度，根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆当前的前轮转向角度，以使车辆根据前轮转向角度行驶；其中，期望铰接角度为车辆的尾端中心点到达目标点的过程中，车头和挂车之间的期望夹角，实际铰接角度为车头和挂车之间当前的实际夹角。
15.一些实施例中，获取模块具体用于：获取车头的重心点的第三坐标信息和实际铰接角度；根据第三坐标信息和实际铰接角度，确定挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息。
16.一些实施例中，获取模块具体用于：确定期望倒车轨迹上，与尾端中心点距离为目标距离的点为目标点，目标距离是根据车辆与期望倒车轨迹的偏离距离得到的；根据目标距离和第一坐标信息，确定目标点对应的第二坐标信息。
17.一些实施例中，确定模块具体用于：根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定目标角度，目标角度为尾端中心点和目标点的连线与挂车的中心线之间的夹角；根据目标角度，确定车辆的期望铰接角度。
18.一些实施例中，该车辆控制装置还包括处理模块，该获取模块还用于：获取车辆的实际铰接角度；该处理模块用于：若实际铰接角度大于安全阈值，则根据实际铰接角度获取车辆的前轮转向角度；若实际铰接角度小于或等于安全阈值，则根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆的前轮转向角度。
19.一些实施例中，该处理模块具体用于：获取车辆的实际铰接角度；若实际铰接角度小于或等于安全阈值，则根据第一反馈系数、车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆的前轮转向角度；若实际铰接角度大于安全阈值，则根据第二反馈系数和实际铰接角度获取车辆的前轮转向角度；其中，所述第一反馈系数和所述第二反馈系数是根据所述车辆的方向盘调节情况获得的。
20.第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储程序指令；处理器用于调用存储器中的程序指令执行如第一方面的车辆控制方法。
21.第四方面，本技术实施例提供一种车辆，包括：车头、挂车以及第三方面的车辆控制设备。
22.第五方面，本技术实施例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第一方面车辆控制方法。
23.本技术提供的车辆控制方法、装置、车辆及存储介质，通过获取挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息，获取车辆的期望倒车轨迹上的目标点对应的第二坐标信息；根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定车辆的期望铰接角度；根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆当前的前轮转向角度，以使车辆根据前轮转向角度行驶。本技术实施例中，通过期望倒车轨迹上的目标点和车辆当前的坐标实时的计算车辆的期望铰接角度，从而根据期望铰接角度实时调节车辆的前轮转向角度，可以有效的提升车辆在倒车过程中的
平稳度，并防止挂车偏离期望倒车轨迹，进而保证车辆安全且准确的达到期望倒车位置。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
25.图1为本技术实施例提供的场景示意图；
26.图2为本技术实施例提供的车辆控制方法的流程示意图一；
27.图3为本技术实施例提供的车辆控制过程的原理示意图；
28.图4为本技术实施例提供的车辆控制方法的流程示意图二；
29.图5为本技术实施例提供的车辆控制装置的结构示意图；
30.图6为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
31.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
32.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
33.图1为本技术实施例提供的车辆控制方法的原理示意图。如图1所示，车辆包括车头和挂车部分。
34.在车辆倒车过程中，会根据车辆在当前的位置以及目标倒车位置，得出期望倒车轨迹，其中，期望倒车轨迹是车辆从当前位置倒车至目标倒车位置的过程中车头的重心点所经过的轨迹。
35.在实际应用中，车辆实际的倒车轨迹与车头的前轮转向角度相关，通过实时的调整前轮转向角度，可以保证车辆按照该期望倒车轨迹进行倒车，通过该期望倒车轨迹实时的调整车辆的前轮转向角度，可以使得车辆按照该期望倒车轨迹倒车至目标倒车位置，从而实现精准倒车。
36.相关技术中，为了降低大型车辆的驾驶难度，将自动驾驶技术引入了大型车辆，目前的自动驾驶技术中通常采用横向控制算法来控制车辆的行驶。然而，在倒车过程中，牵引车头和半挂车两个刚体之间的连接是非线性的，二者的连接不够稳定，在倒车过程中，会出现车辆的车头和挂车之间产生折叠、碰撞等现象。
37.有鉴于此，本技术实施例提供一种车辆控制方法、装置、车辆及存储介质，在车辆倒车过程中，通过期望倒车轨迹上的目标点和车辆当前的坐标实时的计算车辆的期望铰接角度，从而根据期望铰接角度实时调节车辆的前轮转向角度，从而有效的提升车辆在倒车过程中的平稳度，并防止挂车偏离期望倒车轨迹，进而保证车辆安全且准确的达到期望倒车位置。
38.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述
技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
39.图2为本技术实施例提供的车辆控制方法的流程示意图一。应理解，该车辆控制方法的执行主体可以为车辆或者车辆的控制装置，例如，车载电脑、平板电脑等。
40.如图2所示，本技术实施例提供的车辆控制方法包括如下步骤：
41.s201、获取挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息。
42.其中，第一坐标信息可以为车辆在倒车过程中，通过车辆尾端中心点的传感器进行实时测量得到的。
43.s202、获取车辆的期望倒车轨迹上的目标点对应的第二坐标信息。
44.其中，期望倒车轨迹为车辆从当前位置进行直角转弯，并倒车至目标倒车位置的过程中，车头的重心点所经过的轨迹。相应的，目标点为车辆在按照该期望轨迹倒车时，与挂车的尾端中心点之间的距离为d的点，应理解的是，至于d的具体值，本公开实施例不做具体限定。
45.一方面，可以根据车辆的实际长度，确定d的值，例如，车辆的长度越长，其转弯半径越大，可以将d设置为较大值。
46.另一方面，也可以根据期望倒车轨迹的长度，来确定d的值。例如，期望倒车轨迹越长，可以将d设置为较大值。
47.在其他实施例中，还可以根据当前时刻车辆与所述期望倒车轨迹的偏离距离实时的修正距离d。
48.可选的，对于牵引车和半挂车而言，d的值可以为15米。
49.进一步的，根据车辆当前位置，实时的在期望倒车轨迹上找到当前位置对应的目标点，再根据d的值以及第一坐标信息，来确定目标点对应的第二坐标信息。
50.图3为本技术实施例提供的车辆控制过程的原理示意图。如图3所示，在车辆的倒车过程中，实时的确定车辆的尾端中心点的第一坐标信息(xr，yr，θr)，并在期望倒车轨迹上实时的获取与尾端中心点距离为d的目标点，并根据距离d和尾端中心点的第一坐标信息，实时的确定车辆在当前位置对应的目标点的第二坐标信息(xg，yg)。
51.s203、根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定车辆的期望铰接角度。
52.其中，铰接角度为车辆在转弯倒车过程中，车头与挂车之间的铰接角度；期望铰接角度为车辆在倒车过程中，车辆若要到达该目标停车位置，车辆在当前位置时车头与挂车之间应当保持的铰接角度。
53.在实际应用中，可以通过车辆在当前位置时车头的中轴线与车辆在目标点时车头的中轴线之间的夹角，确定期望铰接角度。
54.首先，根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定车辆的尾端中心点与目标点之间的目标角度α，其中，目标角度α为车辆在当前位置的车头中轴线与车辆在目标点时车头中轴线之间的夹角。
55.请继续参考图3，如图3所示，以车头在当前位置的中轴线为l1，车头在目标点位置的中轴线为l2为例，通过目标点的第二坐标信息以及车辆尾端中心点的坐标信息，即可获得目标角度α。
56.应当理解的是，可以根据目标点和尾端中心点的几何关系获取目标角度α，此处对
于具体计算方式不做限定。
57.进一步的，在获得l1与l2的目标角度α之后，即可根据如下公式得出车辆在当前位置对应的期望铰接角度
[0058][0059]
其中，d为目标距离，d1为挂车的轴距。
[0060]
s204、根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆当前的前轮转向角度，以使车辆根据前轮转向角度行驶。
[0061]
其中，实际铰接角度为车辆在当前位置时，车头和挂车之间当前的实际夹角，实际铰接角度可以通过车头和挂车的连接点处的传感器进行测量，本技术实施例不做具体限定。
[0062]
应理解的是，根据实际铰接角度和期望铰接角度确定车辆当前的前轮转向角度的方案，在后续实施例中示出。
[0063]
本技术提供的车辆控制方法中，通过期望倒车轨迹上的目标点和车辆当前的坐标实时的计算车辆的期望铰接角度，从而根据期望铰接角度实时调节车辆的前轮转向角度，可以有效的提升车辆在倒车过程中的平稳度，并防止挂车偏离期望倒车轨迹，进而保证车辆安全且准确的达到期望倒车位置。
[0064]
图4为本技术实施例提供的车辆控制方法的流程示意图二。本实施例中，将在图2所示实施例的基础上，进行更详细的说明。如图4所示，本实施例提供的车辆控制方法包括如下步骤：
[0065]
s401、获取车头的重心点的第三坐标信息和实际铰接角度。
[0066]
s402、根据第三坐标信息和实际铰接角度，确定挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息。
[0067]
其中，车头的重心点的第三坐标信息和实际铰接角度是车辆在倒车过程中，通过传感器进行实时测量得到的。
[0068]
本技术实施例中，在获得车头的重心点的第三坐标信息和车辆当前的实际铰接角度之后，可以通过如下公式得出挂车的尾端中心点对应的第一坐标信息(xr，yr，θr)，其中，车辆重心点的第三坐标信息为(x，y，θ)：
[0069]
xr＝x-d1cosθcosφ-hcosθ d1sinθsinφ
[0070]
yr＝y-d1sinθcosφ-hsinθ d1cosθsinφ
[0071]
θr＝θ φ
[0072]
其中，d1为挂车的轴距，h为挂车与车头的连接点到车头重心点的距离，φ为车头和挂车的实际铰接角度，应当理解的是，不同车辆的挂车轴距d1、挂车与车头的连接点到车头重心点的距离h不同，本技术实施例对于d1和h的具体取值不做限定。
[0073]
s403、确定期望倒车轨迹上，与尾端中心点距离为目标距离的点为目标点。
[0074]
s404、根据目标距离和第一坐标信息，确定目标点对应的第二坐标信息。
[0075]
s405、根据第一坐标信息和第二坐标信息，确定目标角度。
[0076]
其中，目标角度为车辆在当前位置的车头中轴线与车辆在目标点时车头中轴线之
间的夹角。
[0077]
s406、根据目标角度，确定车辆的期望铰接角度。
[0078]
其中，目标距离是根据车辆与期望倒车轨迹的偏离距离得到的，应当理解的是，步骤s403～s406的方案与图3所示实施例中的步骤s202～s203类似，此处不再赘述。
[0079]
s407、根据车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆的前轮转向角度。
[0080]
具体的，上述步骤s407包括如下步骤：
[0081]
(1)获取车辆的实际铰接角度。
[0082]
其中，实际铰接角度为车辆在当前位置时，车头和挂车之间当前的实际夹角，实际铰接角度可以通过车头和挂车的连接点处的传感器进行测量，本技术实施例不做具体限定。
[0083]
(2)若实际铰接角度小于或等于安全阈值，则根据第一反馈系数、车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，确定车辆的前轮转向角度。
[0084]
一些实施例中，安全阈值可以为避免车头和挂车发送折叠碰撞的经验值，本技术实施例对安全阈值的具体大小不做限定。
[0085]
具体的，当车辆当前的实际铰接角度小于或等于安全阈值时，说明当前车头和挂车的折叠和碰撞风险较小，此时，可以根据第一反馈系数、车辆的实际铰接角度和期望铰接角度，同步确定车辆的前轮转向角度。
[0086]
(3)若实际铰接角度大于安全阈值，则根据第二反馈系数和所述实际铰接角度获取所述车辆的前轮转向角度。
[0087]
而当实际铰接角度大于安全阈值时，也即挂车牵引夹角过大，说明此时的车头和挂车当前有折叠和碰撞的风险，需要先根据实际铰接角度调整车辆的前轮转向角度，将车头和挂车的牵引夹角调整在安全范围内，从而避免车头和挂车发生折叠或碰撞。
[0088]
进一步的，在获得前轮转向角度后，按照该前轮转向角度继续进行倒车，并按照步骤s401～s406的方案，实时的获取车辆在倒车过程中的期望铰接角度和实际铰接角度，当车辆的实际铰接角度调整到小于或等于安全阈值时，说明当前已消除车头和挂车的折叠和碰撞风险，此时，可以按照步骤(2)的方式对车辆的前轮转向角度进行调节。
[0089]
具体的，可以根据如下公式获取车辆的前轮转向角度：
[0090][0091]
其中，u为车辆的前轮转向角度，k1为第一反馈系数、k2为第二反馈系数、k3为第三反馈系数，为安全阈值，φ为车辆当前的实际铰接角度，φr为车辆当前的期望铰接角度，
[0092]
通过上述公式可以得出，安全阈值可以根据第三反馈系数k3进行实时调节。
[0093]
应当理解的是，本技术实施例对于第一反馈系数k1、第二反馈系数k2和第三反馈系数k3的调节方式不做具体限定。
[0094]
在实际应用中，第一反馈系数k1的值越大，前轮转向角度u的调节幅度越大，此时，挂车与期望倒车轨迹就越靠近，但在此过程中，会使得调节后得到的实际铰接角度距离安全阈值较近，从而出现安全隐患。
[0095]
因此，可以根据车头和挂车的实际铰接角度，实时的调节第一反馈系数k1，具体的，当实际铰接角度小于安全阈值，且二者的差值大于预设差值时，可以以较大的调节幅度调整前轮方向，从而使得挂车快速靠近期望倒车轨迹，示例性的，在车辆倒车过程中，若实际铰接角度小于安全阈值，且二者的差值大于预设差值，可以根据差值的大小线性的增大第一反馈系数k1(差值越大，k1的值越大)，以第一反馈系数k1的优选值为1、调节间隔为0.2为例，k1可以依次取值为1.2、1.4、1.6...。
[0096]
相应的，若实际铰接角度小于安全阈值，且二者的差值小于预设差值时，需要以较小的幅度调整前轮方向，以防止调节幅度过大造成安全隐患，具体的，可以根据差值的大小线性降低第一反馈系数k1(差值越小，k1的值越小)，仍以第一反馈系数k1的优选值为1、调节间隔为0.2为例，k1可以依次取值为0.8、0.6、0.4...
[0097]
对于第二反馈系数k2，当实际铰接角度大于安全阈值时，需要增大第二反馈系数k2以降低前轮转向角度u，从而降低车辆的铰接角度，但第二反馈系数k2越大，前轮转向角度u的调节幅度也越大(即方向回转角度越大)，当调节幅度过大时，也会出现安全隐患，因此，在倒车过程中，需要控制车辆方向盘的回转角度，以防止方向调节过快从而出现安全隐患，至于第二反馈系数k2和实际铰接角度的对应关系，本技术实施例不做具体限定，优选的，第二反馈系数k2的值为0.6。
[0098]
对于第三反馈系数k3，可以根据倒车过程中挂车偏离目标点的幅度和车辆能接受的最大铰接角度而定，若车辆可以接受的最大铰接角度较大，k3可以相应的减小，若车辆可以接受的最大铰接角度较小，k3可以相应的增大，至于第三反馈系数k3和最大铰接角度的对应关系，本技术实施例不做具体限定，优选的，第三反馈系数k3的值为6。
[0099]
需要说明的是，本技术实施例对于各反馈系数对应的优选值、调节间隔的值不做具体限定。
[0100]
本技术实施例中，通过上述公式，可以实现采用分段线性反馈的方法来获得车辆的前轮转向角度。
[0101]
具体的，当实际铰接角度大于安全阈值时，即大于0，也即挂车牵引夹角过大，说明此时的车头和挂车当前有折叠碰撞的风险，此时，通过将m的取值调节为0，以实现根据实际铰接角度φ调整车辆的前轮转向角度u，从而将车头和挂车的牵引夹角调整在安全范围内，避免车头和挂车发生折叠或碰撞。
[0102]
当车辆的实际铰接角度φ小于或等于安全阈值时，即小于或等于0时，说明车辆的车头和挂车当前不存在折叠和碰撞风险，此时，m的取值不为零，进而可以通过实际铰接角度φ和期望铰接角度φr同步调节车辆的前轮转向角度u。
only memory，简称：eeprom)等。其中，存储器601用于存储程序，处理器602在接收到执行指令后，执行程序。进一步地，上述存储器601内的软件程序以及模块还可包括操作系统，其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通信，从而提供其他软件组件的运行环境。
[0117]
处理器602可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器601可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称：cpu)、网络处理器(network processor，简称：np)等。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0118]
可选的，该电子设备可以为车辆或者车辆的控制装置，例如，车载电脑、平板电脑等。
[0119]
本技术实施例还提供一种车辆，包括：车头、挂车和图6所示实施例中的车辆控制设备。
[0120]
本技术的实施例还提供了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上述各方法实施例中车辆控制方法的步骤。
[0121]
本技术的实施例还提供了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上述各方法实施例中车辆控制方法。
[0122]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法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，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0123]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。