方向盘零偏角确定方法、装置、电子设备和可读介质与流程

1.本公开的实施例涉及计算机技术领域，具体涉及方向盘零偏角确定方法、装置、电子设备和可读介质。


背景技术：

2.由于传统车辆的机械安装误差及自动驾驶控制系统存在的方向盘左右不对称的问题。使得当方向盘信号显示为0时，车辆在行驶过程中仍会产生向左右两侧中的某一侧跑偏的现象。方向盘零偏角的存在会增加车辆在行驶过程中的横向误差。目前，现有的方向盘零偏角标定方法，通常是采集车辆在行驶过程中维持直线行驶的方向盘角度信息，并进行人工标定矫正。
3.然而，发明人发现，当采用上述方式时，经常会存在如下技术问题：第一，车辆在行驶过程中存在的机械磨损往往也会导致方向盘零偏角的变化，仅采用人工标定，标定效率低下，无法保证车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度，导致车辆的行驶安全性较低。
4.第二，在进行方向盘零偏角自动标定的过程中，随着标定次数的增多，旧的数据会产生积累，从而造成自动标定失败。
5.该背景技术部分中所公开的以上信息仅用于增强对本发明构思的背景的理解，并因此，其可包含并不形成本国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
7.本公开的一些实施例提出了方向盘零偏角确定方法、装置、电子设备和可读介质，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。
8.第一方面，本公开的一些实施例提供了一种方向盘零偏角确定方法，该方法包括：获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度；响应于确定上述车速信息对应的车速大于预设车速、且上述方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：根据上述目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵；根据上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵，确定预测残差；根据上述预测残差，确定上述目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值；响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角；根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。
9.第二方面，本公开的一些实施例提供了一种方向盘零偏角确定装置，装置包括：获取单元，被配置成获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息
和方向盘转角角度；执行单元，被配置成响应于确定上述车速信息对应的车速大于预设车速、且上述方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：根据上述目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵；根据上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵，确定预测残差；根据上述预测残差，确定上述目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值；响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角；根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。
10.第三方面，本公开的一些实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述第一方面任一实现方式所描述的方法。
11.第四方面，本公开的一些实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现上述第一方面任一实现方式所描述的方法。
12.本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的方向盘零偏角确定方法提高了标定效率、保证了车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度、以及提高了车辆的行驶安全性。具体来说，造成标定效率较低、无法保证车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度、以及车辆的行驶安全性较低的原因在于：车辆在行驶过程中存在的机械磨损往往也会导致方向盘零偏角的变化，仅采用人工标定，标定效率低下，无法保证车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度，导致车辆的行驶安全性较低。基于此，本公开的一些实施例的方向盘零偏角确定方法，首先，获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度。以此得到车辆的基础行驶数据。然后，响应于确定上述车速信息对应的车速大于预设车速、且上述方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：第一步，根据上述目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵。第二步，根据上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵，确定预测残差。第三步，根据上述预测残差，确定上述目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值。以此得到前轮零偏角的估计值。第四步，响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角。当前轮零偏角估计值收敛时，可以认定为前轮零偏角估计值为当前前轮的实际零偏角。因此，可以根据车辆的转向传动比，换算得到方向盘零偏角。第五步，根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。以此实时更新方向盘对应的方向盘零偏角参数，达到针对方向盘的标定的目的。通过此种方式，实现了车辆的方向盘零偏角的自动标定，保证了车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度、以及提高了车辆的行驶安全性。
附图说明
13.结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
14.图1是根据本公开的方向盘零偏角确定方法的一些实施例的流程图；图2是根据本公开的方向盘零偏角确定装置的一些实施例的结构示意图；
图3是适于用来实现本公开的一些实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
15.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
16.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
17.需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
18.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
19.本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
20.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
21.参考图1，示出了根据本公开的方向盘零偏角确定方法的一些实施例的流程100。该方向盘零偏角确定方法，包括以下步骤：步骤101，获取目标车辆的车辆运行数据。
22.在一些实施例中，方向盘零偏角确定方法的执行主体（例如，计算设备）可以通过有线连接或无线连接的方式获取目标车辆的车辆运行数据。其中，上述目标车辆可以是待进行方向盘零偏角确定的车辆。实践中，上述目标车辆可以是具有自动驾驶功能的车辆。上述车辆运行数据可以是上述目标车辆行驶过程中的车辆数据。上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度。实践中，车速信息可以包括：上述目标车辆在连续时间段内的各个时间点上的车速值。上述方向盘转角角度可以包括：上述目标车辆在连续时间段内的各个时间点上的方向盘转角角度值。
23.需要指出的是，上述无线连接方式可以包括但不限于3g/4g/5g连接、wifi连接、蓝牙连接、wimax连接、zigbee连接、uwb（ultra wideband）连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。
24.需要说明的是，上述计算设备可以是硬件，也可以是软件。当计算设备为硬件时，可以实现成单个终端设备。实践中，上述计算设备可以是车机控制设备。当计算设备体现为软件时，可以安装在上述所列举的硬件设备中。其可以实现成单个软件或软件模块。实践中，上述计算设备可以是车技控制系统。在此不做具体限定。
25.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体在上述获取目标车辆的车辆运行数据之后，还可以包括：读取上述目标车辆对应的配置文件中的上述预设车速和上述预设转角阈值。
26.其中，上述配置文件可以是上述目标车辆对应的用于车辆控制的配置文件。上述预设车速可以是预先配置在上述配置文件中的车速阈值。上述预设转角阈值可以是预先配置在上述配置文件中的方向盘转角阈值。
27.步骤102，响应于确定车速信息对应的车速大于预设车速、且方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：步骤1021，根据目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵。
28.在一些实施例中，上述执行主体可以根据目标车辆对应的车辆航向角，通过各种方式确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵。
29.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体根据目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵，可以包括以下步骤：第一步，根据上述目标车辆对应的车辆航向角、上述车速信息、上述目标车辆对应的车辆轴距、车辆前轮角观测值和初始前轮角观测值，确定目标等式。
30.作为示例，上述执行主体可以根据上述目标车辆对应的车辆航向角、上述车速信息、上述目标车辆对应的车辆轴距、车辆前轮角观测值和初始前轮角观测值，通过以下公式，确定目标等式：其中，表示车速信息对应的车速。表示道路半径。表示车辆航向角。表示车辆轴距。表示前轮转角。表示前轮转角观测值。表示前轮零偏角。联立式子（1.1）、式子（1.2）和式子（1.3）得到目标等式（1.4）。
31.第二步，对上述目标等式进行离散化处理，以生成离散化目标等式。
32.其中，上述执行主体可以对上述目标等式采用前向欧拉法进行离散处理，以生成离散化目标等式。
33.作为示例，上述离散化目标等式可以是：其中，表示控制周期。表示时刻的车辆航向角。表示时刻的车辆航向角。表示时刻的车速信息对应的车速。表示时刻的前轮转角观测值。
34.第三步，根据上述离散化目标等式、最小二乘等式和带有遗忘因子的迭代方程，确定上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵。
35.作为示例，最小化二乘等式可以是：其中，表示因变量。表示待估计的参数。表示观测矩阵。其中，结合最小化二乘等式和上述离散化目标等式，上述最小化二乘等式中的各个参数可以转换为：
上述带有遗忘因子的迭代方程可以是：其中，表示时刻的待估计的参数。表示时刻的待估计的参数。表示时刻的增益矩阵。表示时刻的预测残差。表示时刻的观测矩阵。表示遗忘因子。表示时刻的观测矩阵的转置矩阵。表示时刻的协方差矩阵。表示时刻的协方差矩阵。表示时刻的因变量。实践中，时刻可以是当前时刻。
36.步骤1022，根据观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵，确定预测残差。
37.在一些实施例中，上述执行主体可以根据观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵，对上述带有遗忘因子的迭代方程迭代一定次数，当待估计的参数收敛时，得到预测残差。
38.步骤1023，根据预测残差，确定目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值。
39.在一些实施例中，当待估计的参数收敛时，上述执行主体将上述带有遗忘因子的迭代方程中的值确定为当前时刻的前轮零偏角估计值。实践中，前轮零偏角估计是也可以用的值表征。其中，表示在时刻的前轮零偏角。
40.在一些实施例的一些可选的实现方式中，在上述响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角之前，上述方法还包括：第一步，响应于确定上述前轮零偏角估计值未收敛，更新遗忘因子，得到更新后的遗忘因子。
41.可选地，响应于确定上述前轮零偏角估计值未收敛，更新遗忘因子，得到更新后的遗忘因子，可以包括以下步骤：第一子步骤，响应于确定上述目标车辆对应的残差观测值大于预设估计误差阈值，将最小遗忘因子确定为上述更新后的遗忘因子。
42.第二子步骤，响应于确定上述残差观测值小于等于上述预设估计误差阈值，根据
上述残差观测值，确定上述更新后的遗忘因子。
43.作为示例，上述第一子步骤和第二子步骤可以通过以下遗忘因子更新公式表征：其中，表示更新后的遗忘因子。表示预测残差。表示预设估计误差阈值。表示最小遗忘因子。
44.步骤1021和步骤1024中的内容作为本公开的一个发明点，解决了背景技术提及的技术问题二，即“在进行方向盘零偏角自动标定的过程中，随着标定次数的增多，旧的数据会产生积累，从而造成自动标定失败”。通过引入带有遗忘因子的迭代方程，使得可以通过遗忘因子调整旧数据和新数据的比重，避免旧的数据积累所造成的标定失败的问题。此外，考虑到随着数据量的增加，标定速度一定程度上会受到影响，因此，引入了遗忘因子更新公式动态调整收敛速度。即当采用较小的遗忘因子时可以加速收敛速度，当采用较大的遗忘因子时可以提高估计精度。通过此种方式保证了自动标定的准确率和成功率。
45.第二步，根据上述更新后的遗忘因子和上述目标车辆对应的车辆航向角，重新确定上述目标车辆的方向盘零偏角。
46.作为示例，上述执行主体可以重新执行步骤1021至步骤1024的内容，以根据上述更新后的遗忘因子和上述目标车辆对应的车辆航向角，重新确定上述目标车辆的方向盘零偏角。
47.步骤1024，响应于确定前轮零偏角估计值收敛，根据前轮零偏角估计值和目标车辆对应的转向传动比，确定目标车辆的方向盘零偏角。
48.在一些实施例中，上述执行主体可以响应于确定前轮零偏角估计值收敛，根据前轮零偏角估计值和目标车辆对应的转向传动比，确定目标车辆的方向盘零偏角。
49.作为示例，上述执行主体可以根据前轮零偏角估计值和目标车辆对应的转向传动比，通过以下公式，确定目标车辆的方向盘零偏角：其中，表示前轮零偏角估计值。表示转向传动比。表示方向盘零偏角。
50.步骤1025，根据方向盘零偏角，更新目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。
51.在一些实施例中，上述执行主体可以根据方向盘零偏角，更新目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。
52.作为示例，上述执行主体可以将方向盘零偏角作为上述车辆配置文件中的方向盘零偏角参数的最新参数值。
53.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数，包括：第一步，确定上述车辆配置文件中的方向盘零偏角参数是否存在对应的参数值。
54.第二步，响应于不存在，将上述方向盘零偏角更新为上述方向盘零偏角参数对应的参数值。
55.第三步，响应于存在，确定上述参数值与上述方向盘零偏角是否一致。
56.第四步，响应于确定上述参数值与上述方向盘零偏角不一致，通过上述方向盘零偏角对上述参数值进行参数更新。
57.本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的方向盘零偏角确定方法提高了标定效率、保证了车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度、以及提高了车辆的行驶安全性。具体来说，造成标定效率较低、无法保证车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度、以及车辆的行驶安全性较低的原因在于：车辆在行驶过程中存在的机械磨损往往也会导致方向盘零偏角的变化，仅采用人工标定，标定效率低下，无法保证车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度，导致车辆的行驶安全性较低。基于此，本公开的一些实施例的方向盘零偏角确定方法，首先，获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度。以此得到车辆的基础行驶数据。然后，响应于确定上述车速信息对应的车速大于预设车速、且上述方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：第一步，根据上述目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵。第二步，根据上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵，确定预测残差。第三步，根据上述预测残差，确定上述目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值。以此得到前轮零偏角的估计值。第四步，响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角。当前轮零偏角估计值收敛时，可以认定为前轮零偏角估计值为当前前轮的实际零偏角。因此，可以根据车辆的转向传动比，换算得到方向盘零偏角。第五步，根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。以此实时更新方向盘对应的方向盘零偏角参数，达到针对方向盘的标定的目的。通过此种方式，实现了车辆的方向盘零偏角的自动标定，保证了车辆在自动驾驶过程中的横向控制精度、以及提高了车辆的行驶安全性。
58.进一步参考图2，作为对上述各图所示方法的实现，本公开提供了一种方向盘零偏角确定装置的一些实施例，这些装置实施例与图1所示的那些方法实施例相对应，该方向盘零偏角确定装置具体可以应用于各种电子设备中。
59.如图2所示，一些实施例的方向盘零偏角确定装置200包括：获取单元201和执行单元202。其中，获取单元201，被配置成获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度；执行单元202，被配置成响应于确定上述车速信息对应的车速大于预设车速、且上述方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：根据上述目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵；根据上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵，确定预测残差；根据上述预测残差，确定上述目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值；响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角；根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。
60.可以理解的是，该方向盘零偏角确定装置200中记载的诸单元与参考图1描述的方
protocol，超文本传输协议）之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信（例如，通信网络）互连。通信网络的示例包括局域网（“lan”），广域网（“wan”），网际网（例如，互联网）以及端对端网络（例如，ad hoc端对端网络），以及任何当前已知或未来研发的网络。
67.上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度；响应于确定上述车速信息对应的车速大于预设车速、且上述方向盘转角角度大于小于预设转角阈值，执行以下方向盘零偏角确定步骤：根据上述目标车辆对应的车辆航向角，确定观测矩阵、协方差矩阵和增益矩阵；根据上述观测矩阵、上述协方差矩阵和上述增益矩阵，确定预测残差；根据上述预测残差，确定上述目标车辆在当前时刻的前轮零偏角估计值；响应于确定上述前轮零偏角估计值收敛，根据上述前轮零偏角估计值和上述目标车辆对应的转向传动比，确定上述目标车辆的方向盘零偏角；根据上述方向盘零偏角，更新上述目标车辆对应的车辆配置文件中的方向盘零偏角参数。
68.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的一些实施例的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网（lan）或广域网（wan）——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
69.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
70.描述于本公开的一些实施例中的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括获取单元和执行单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，获取单元还可以被描述为“获取目标车辆的车辆运行数据，其中，上述车辆运行数据包括：车速信息和方向盘转角角度的单元”。
71.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列（fpga）、专
用集成电路（asic）、专用标准产品（assp）、片上系统（soc）、复杂可编程逻辑设备（cpld）等等。
72.以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。