车辆控制方法、装置、设备和计算机可读介质与流程

1.本公开的实施例涉及计算机技术领域，具体涉及车辆控制方法、装置、设备和计算机可读介质。


背景技术：

2.车辆横向控制，对车辆进行路径跟踪具有重要意义。目前，在进行车辆横向控制时，通常采用的方式为：首先，采用基于模型预测控制或线性二次调节器等相关算法进行控制。然后，采用二次规划的方法进行求解，得到车辆前轮转角，以供驱动车轮转向进行路径跟踪。
3.然而，发明人发现，当采用上述方式进行车辆控制时，经常会存在如下技术问题：第一，采用二次规划的方法进行求解，计算量大，使得车辆前轮转角生成速度较慢，从而，导致车辆转向实时性差，进而，导致车辆对路径轨迹的跟踪能力较差；第二，线性二次调节器算法虽然计算量相对小，但预测时域内只求解一次，且求解过程并难以对控制量进行约束，容易导致车辆在终端时刻航向跟踪能力较差，从而，降低了车辆路径跟踪的稳定性。
4.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：

5.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。
6.本公开的一些实施例提出了车辆控制方法、装置、设备和计算机可读介质，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。
7.第一方面，本公开的一些实施例提供了一种车辆控制方法，该方法包括：获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息；将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集；基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集；基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数；将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。
8.第二方面，本公开的一些实施例提供了一种车辆控制装置，装置包括：获取单元，被配置成获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息；第一传输以及生成单元，被配置成将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集；构建单元，被配置成基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最
优控制约束条件集；生成单元，被配置成基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数；第二传输单元，被配置成将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。
9.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。
10.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，上述计算机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。
11.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车辆控制方法，可以提高车辆转向的实时性，以及提高车辆对路径轨迹的跟踪能力。具体来说，造成车辆转向实时性差，且车辆对路径轨迹的跟踪能力较差的原因在于：采用二次规划的方法进行求解，计算量大，使得车辆前轮转角生成速度较慢，从而，导致车辆转向实时性差，进而，导致车辆对目标航向的跟踪能力较差。基于此，本公开的一些实施例的车辆控制方法，首先，获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息。在这里，可以得到车辆及周围道路环境的信息，便于后续进行轨迹规划，以及针对轨迹上的车辆航向进行跟踪控制。其次，将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集。由此，可以得到期望的车辆轨迹。然后，基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集。由此，可以根据极小值原理，将车辆航向的跟踪控制问题转化为关于前轮转向的最优控制问题。便于后续在预测时域上快速得到目标前轮转角度数，从而，以供车辆转向，对路径轨迹进行及时跟踪。最后，基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数。将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。由此，车辆可以根据目标前轮转角度数进行转向以实现对路径轨迹进行跟踪。因此，本公开的车辆控制方法，可以通过对目标极小控制函数进行求解，较快地得到目标前轮转角度数，使得车辆能够及时转向，以及更好地进行路径跟踪。又因为不仅可以在预测时域内对上述期望轨迹上的航向进行跟踪，且可以进行滚动优化，使得在对车辆路径轨迹进行跟踪时，可以同时兼顾前馈控制和反馈控制。从而，可以提高车辆转向的实时性。进而，可以提高车辆对路径轨迹的跟踪能力。
附图说明
12.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。
13.图1是根据本公开的车辆控制方法的一些实施例的流程图；图2是根据本公开的车辆控制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
14.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。
15.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。
16.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。
17.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”。
18.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。
19.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
20.图1示出了根据本公开的车辆控制方法的一些实施例的流程100。该车辆控制方法，包括以下步骤：步骤101，获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息。
21.在一些实施例中，车辆控制方法的执行主体（例如整车控制器）可以通过有线连接方式或者无线连接方式获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息。其中，上述车速值可以是从车速传感器获取的当前时刻车辆行驶的速度值。上述方向盘转角度数可以是从方向盘转角传感器获取的当前时刻车辆方向盘的转动角度。上述传感器道路融合信息可以是传感器融合服务器输出的当前时刻各个车辆传感器采集到的车辆周围各个交通要素的信息。其中，上述传感器融合服务器可以是将激光雷达传感器和摄像头传感器采集的各个交通要素汇集在一起形成组成关于车辆周围环境的模型的服务器。上述交通要素可以包括但不限于以下至少一项：行人、车辆、车道。上述车辆位置信息可以是车载高精地图输出的当前时刻车辆所在道路位置的信息。上述车辆位置信息可以包括坡度和车辆横向位移值。上述车辆横向位移值可以是当前时刻车辆的横向位移值。上述横向位移值可以是车辆偏离所在车道的车道中心线的距离。例如，上述横向位移值可以是-1或0.5，上述横向位移值的单位可以是米，-1可以表征车辆在车道中心线左侧且距离车道中心线1米，0.5可以表征车辆在车道中心线右侧且距离车道中心线0.5米。
22.步骤102，将车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集。
23.在一些实施例中，上述执行主体可以将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集。其中，上述路径规划服务器可以是根据上述当前车辆的车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息，规划车辆行驶路径轨迹的服务器。上述期望路径轨迹点信息集中的期望路径轨迹点信息可以是规划的路径轨迹上的点的信息。上述期望路径轨迹点信息集中的期望路径轨迹点信息可以包括：车辆航向角度、轨迹点横向
位移值和轨迹点坐标。上述车辆航向角度可以是车辆真实运动方向与预设车辆坐标系的纵轴之间的夹角。上述车辆坐标系可以是以车辆质心为中心，以车辆前进方向为纵轴，以车辆前进方向的左侧为横轴，以车辆垂向为垂直轴的坐标系。上述轨迹点横向位移值可以是车辆期望的轨迹点坐标对应的横向位移值。上述轨迹点坐标可以用于表征路径轨迹上的点。可以通过can（controller area network，控制器局域网）总线将上述当前车辆的车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器，以及路径规划服务器可以通过预设的路径规划算法，生成期望路径轨迹点信息集。
24.作为示例，上述预设的路径规划算法可以包括但不限于以下至少一项：多项式曲线、贝塞尔曲线、状态格算法。
25.步骤103，基于车速值和期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集。
26.在一些实施例中，上述执行主体可以通过各种方式，基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集。其中，上述目标极小控制函数可以是求解最优控制问题的函数。上述最优控制问题就是求解一类带有约束条件的泛函极值的问题。上述最优控制约束条件集可以是上述目标极小控制函数包括的性能指标取极值的必要条件的集合。上述最优控制约束条件集可以包括最优控制必要条件和终端必要条件。上述最优控制必要条件可以是上述目标极小控制函数需要满足预先设置的协态方程。上述终端必要条件可以是上述目标极小控制函数需要满足终端约束时的横截条件。
27.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体可以通过以下步骤，基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集：第一步，基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，生成目标横向速度误差和目标航向速度误差。其中，上述目标横向速度误差可以是当前时刻车辆的横向速度误差。上述目标航向速度误差可以是当前时刻车辆的航向速度误差。上述横向速度误差可以是车辆实际轨迹与期望轨迹之间横向速度的偏差。上述航向速度误差可以是车辆实际轨迹与期望轨迹之间航向速度的偏差。
28.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，可以通过以下步骤，生成目标横向速度误差和目标航向速度误差：第一步，基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，生成横向加速度误差、航向加速度误差、横向速度误差、航向速度误差和航向误差。其中，上述横向加速度误差可以是车辆实际轨迹与期望轨迹之间横向加速度的偏差。上述航向加速度误差可以是车辆实际轨迹与期望轨迹之间航向加速度的偏差。上述航向误差可以是车辆实际轨迹与期望轨迹之间航向角的偏差。具体可以执行以下步骤：第一子步骤，从惯导获取车辆的位姿矩阵，以及通过预设的位姿解算方法，基于上述位姿矩阵，得到当前坐标和当前航向角度。其中，上述当前坐标可以是当前时刻车辆的定位坐标。上述当前航向角度可以是当前时刻的车辆航向角度。
29.作为示例，上述预设的位姿解算方法可以包括但不限于以下至少一项：位姿矩阵法、欧拉角法。
30.第二子步骤，从上述期望路径轨迹点信息集包括的各个轨迹点坐标中选出与上述
当前坐标相匹配的轨迹点坐标作为目标轨迹点坐标。其中，与上述当前坐标相匹配可以是与上述当前坐标之间的距离值为各个轨迹点坐标与当前坐标之间的各个距离值中的最小值。可以通过预设的距离算法，选出与上述当前坐标相匹配的轨迹点坐标作为目标轨迹点坐标。
31.作为示例，上述预设的距离算法可以包括但不限于以下至少一项：欧氏距离、切比雪夫距离。
32.第三子步骤，将上述车辆横向位移值与上述目标轨迹点坐标对应的轨迹点横向位移值的差确定为横向误差，以及将上述当前航向角度与上述目标轨迹点坐标对应的车辆航向角度的差确定为航向误差。
33.第四子步骤，将上述横向误差的一阶导数确定为横向速度误差，以及将上述横向误差的二阶导数确定为横向加速度误差。
34.第五子步骤，将上述航向误差的一阶导数确定为航向速度误差，以及将上述航向误差的二阶导数确定为横向加速度误差。
35.第六子步骤，根据车辆横向动力学模型，横向加速度误差、航向加速度误差、横向速度误差、航向速度误差和航向误差可以用以下公式表示：。
36.其中，表示车辆的横向加速度误差；表示车辆的横向速度误差。表示车辆的航向误差。表示车辆的航向速度误差。表示预设的车辆所需的前轮转角角度，为未知项。表示期望值。表示当前航向角度。表示当前时刻的航向角速度。表示车辆期望的车辆航向角度。表示车辆期望的航向角速度。表示预设的车辆整备质量。表示上述车速值。表示预设的车辆前轴等效侧偏刚度。表示预设的车辆后轴等效侧偏刚度。表示预设的车辆质心到前轴的距离。表示预设的车辆质心到后轴的距离。表示车辆的航向加速度误差。表示预设的车辆整车的转动惯量。表示车辆横向速度。
37.第二步，对上述横向加速度误差和上述航向加速度误差分别进行离散化处理，得
到预测横向速度误差和预测航向速度误差。其中，上述预测横向速度误差可以是预测时域内下一时刻的横向速度误差。上述预测航向速度误差可以是预测时域内下一时刻的航向速度误差。可以通过前向欧拉法，对上述横向加速度误差和上述航向加速度误差分别进行离散化处理，得到预测横向速度误差和预测航向速度误差，以及上述预测横向速度误差和上述预测航向速度误差可以用以下公式表示：。
38.其中，和分别表示车辆时刻的横向速度误差和航向速度误差。和分别表示车辆时刻的横向误差和航向误差。和分别表示车辆时刻的横向速度误差和航向速度误差。表示车辆时刻的车速值。表示一个物理量的变化。表示从采样开始到采样结束的时长。
39.第三步，基于上述横向速度误差、上述航向速度误差和上述航向误差，对上述预测横向速度误差和上述预测航向速度误差分别进行变换处理，得到目标横向速度误差和目标航向速度误差。可以将上述横向速度误差、上述航向速度误差和上述航向误差代入上述预测横向速度误差和上述预测航向速度误差，得到目标横向速度误差和目标航向速度误差，以及上述目标横向速度误差和上述目标航向速度误差可以用以下公式表示：。
40.第二步，基于上述期望路径轨迹点信息集、上述目标横向速度误差和上述目标航向速度误差，构建车辆路径跟踪目标函数。其中，上述车辆路径跟踪目标函数可以是输出预测时域上横向控制误差的目标函数。可以在预测时域内，将上述目标横向速度误差和上述目标航向速度误差分别作为状态变量，同时将终端时刻的航向误差作为附加参考项，得
到车辆路径跟踪目标函数。上述车辆路径跟踪目标函数可以用以下公式表示：。
41.其中，表示状态量，。表示时刻车辆的状态量，即和。表示控制量，。表示时刻车辆的控制量，即。表示终端约束的权重系数。表示终端时刻车辆的航向角。表示横向控制总误差。表示航向跟踪的权重系数。表示时刻车辆的航向角。
42.第三步，基于上述车辆路径跟踪目标函数，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集。可以根据极小值原理，基于上述车辆路径跟踪目标函数，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集。其中，上述目标极小控制函数可以用以下公式表示：。
43.其中，和分别表示时刻车辆的横向速度误差和航向速度误差。、分别表示关于横向位移和航向角在时刻的协态变量。
44.最优控制约束条件集包括的最优控制必要条件可以用以下公式表示：。
45.最优控制约束条件集包括的终端必要条件可以用以下公式表示：。
46.其中，表示终端时刻的协态变量。
47.步骤104，基于目标极小控制函数和最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数。
48.在一些实施例中，上述执行主体可以通过各种方式，基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数。其中，上述目标前轮转角度数可以是预测时域内下一时刻当前车辆实际需要的前轮转角的度数。
49.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体可以通过以下步骤，基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数：第一步，基于上述目标极小控制函数，生成目标二次函数。其中，上述目标二次函
数可以是以控制变量为自变量的二次函数。可以将时刻车辆的控制变量前轮转角角度作为自变量，将上述目标极小控制函数表示为控制变量前轮转角角度的函数，可以用以下公式表示：。
50.其中，、和可以用以下公式表示：。
51.其中，、、、和可以用以下公式表示：。
52.其中，、、、、、可以用以下公式表示：。
53.第二步，基于上述期望路径轨迹点信息集，构建与上述目标二次函数对应的目标约束条件。其中，上述目标约束条件可以是对目标二次函数的自变量进行约束的条件。上述目标约束条件可以包括转角取值约束和前轮转角速度约束。上述转角取值约束可以是车辆
的前轮转角角度在第一预设取值区间内。上述第一预设取值区间可以是预先设置的取值区间。上述前轮转角速度约束可以是对前轮转角速度的约束。上述前轮转角速度可以是每秒前轮转过的角度。首先，将车辆的前轮转角角度的一阶导数确定为前轮转角速度。其次，根据上述转角取值约束，确定前轮转角速度的初始取值区间。其中，上述初始取值区间可以是前轮转角速度的取值区间。然后，对上述期望路径轨迹点信息集包括的各个轨迹点坐标进行拟合，得到轨迹曲线。其中，上述轨迹曲线可以用于表征规划的期望路径。之后，根据上述轨迹曲线，确定上述目标轨迹点坐标对应的曲率。接着，根据上述曲率和车辆的车速值，从上述初始取值区间中选取前轮转角速度的最大值和最小值。最后，根据所选取的前轮转角速度的最大值和最小值，确定前轮转角速度约束。上述目标约束条件可以用以下公式表示：。
54.其中，表示最小值。表示最大值。表示前轮转角的最小值。表示前轮转角的最大值。
55.在实践中，为适应高速和城区不同工况需求，关于前轮转角速度的约束，可以需要根据曲率和车速的二维插值进行自适应调整，具体为当预测时域内平均曲率大于0.02，且车速小于40km/h时，取较大的、，即绝对值取较大。当预测时域内平均曲率大于0.02，且车速大于40km/h时，取中等的、，即绝对值取中等；当预测时域内平均曲率小于0.02的路径，且车速大于40km/h时，取较小的、，即绝对值取较小；当预测时域内平均曲率小于0.02的路径，且车速小于40km/h时，取中等的、，即绝对值取中等。
56.同样的，实践中，针对预测时域进行自适应调整时，当规划路线上平均曲率小于0.005（可以针对不同车辆调整的值）时，取较小的预测时域，以减少计算量，同时获得较好的路径跟踪性能；当规划路线上平均曲率大于0.005且小于0.02时，取中等的预测时域；当规划路线上平均曲率大于0.02时，取较大的预测时域，以提高终端路径跟踪的能力。
57.第三步，基于上述目标二次函数、上述最优控制约束条件集和上述目标约束条件，生成目标前轮转角度数。上述执行主体可以通过各种方式，生成目标前轮转角度数。
58.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述执行主体可以通过以下步骤，基于上述目标二次函数、上述最优控制约束条件集和上述目标约束条件，生成目标前轮转角度数：
第一步，基于上述目标二次函数，生成前轮转角最优解。其中，上述前轮转角最优解可以是前轮转角的最优解。可以通过预设的二次函数求极值方法，生成前轮转角最优解。其中，当前轮转角角度大于等于0时，前轮转角最优解可以表示为：。
59.当前轮转角角度小于0时，前轮转角最优解可以表示为：。其中，表示最优解。表示求解出的前轮转角最优解。
60.第二步，基于上述最优控制约束条件集，生成目标航向角协态变量值。其中，上述目标航向角协态变量值可以是最优协态变量的初值。
61.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述最优控制约束条件集包括最优控制必要条件和终端必要条件。上述执行主体可以通过以下步骤，生成目标航向角协态变量值：第一步，基于预设的边界条件和上述最优控制必要条件，生成初始航向角协态变量值和终端航向角协态变量值。其中，上述预设的边界条件可以是初始时刻存在协态变量的两个边界值和满足关系。上
述初始航向角协态变量值可以是初始时刻的航向角协态变量的值。上述终端航向角协态变量值可以是终端时刻的航向角协态变量的值。首先，根据预设的边界条件，将或边界值赋值给初始时刻的航向角协态变量。然后，根据极小值原理，求解最优控制必要条件，得到终端时刻的航向角协态变量。
62.第二步，基于上述终端航向角协态变量值、上述初始航向角协态变量值和上述终端必要条件，生成目标航向角协态变量值。具体可以执行以下步骤：第一子步骤，将上述终端必要条件转换为以下形式：。
63.其中，上述函数可以是以最优协态变量的初值为自变量的函数。表示迭代终止误差。
64.第二子步骤，将上述终端航向角协态变量值、上述初始航向角协态变量值代入上述函数，以及采用二分法对函数进行求解，得到目标航向角协态变量值。
65.需要说明的是，若满足迭代终止条件，则输出此时的并得到最优解；如果不满足迭代终止条件，判断和的大小，并取和的中间值，通过二分法将查找区间进行更新得到新的二分区间或，并将赋值给，重复上述过程，直到满足迭代终止条件。其中，上述可以用以下公式表示：。
66.其中，上述表示最小值与最大值之间的中间值。
67.第三步，基于上述目标约束条件、上述前轮转角最优解和上述目标航向角协态变量值，生成目标前轮转角度数。首先，根据上述目标航向角协态变量值，在上述前轮转角最优解中确定对应的初始最优解。其中，上述初始最优解可以是与上述目标航向角协态变量值对应的目标二次函数的解。然后，确定上述初始最优解是否满足上述目标约束条件。最后，若上述初始最优解满足上述目标约束条件，将上述初始最优解确定为目标前轮转角度数。若上述初始最优解不满足上述目标约束条件，将上述目标约束条件对应的前轮转向角度最大值确定为目标前轮转角度数。
68.上述目标前轮转角度数生成步骤及其相关内容作为本公开的实施例的一个发明点，解决了背景技术提及的技术问题二“车辆在终端时刻航向跟踪能力较差”。导致车辆在终端时刻航向跟踪能力较差的因素往往如下：线性二次调节器算法虽然计算量相对小，但预测时域内只求解一次，且求解过程难以对控制量进行约束，容易导致车辆在终端时刻航向跟踪能力较差。如果解决了上述因素，就能达到提高车辆在终端时刻航向跟踪能力的效
果。为了达到这一效果，首先，针对目标极小控制函数，定义了最优控制约束条件集。其中，上述最优控制约束条件集可以包括终端必要条件。由此，便于后续在终端必要条件下，取得最优协态变量的初值，从而，确定与该最优协态变量的初值对应的最优前轮转角度数。其次，将上述终端必要条件转化为求解最优协态变量的初值的函数问题。便于后续得到满足终端时刻状态条件的最优协态变量的初值。然后，通过二分法对该函数问题进行求解。满足迭代终止条件，输出最优协态变量的初值，以及得到与最优协态变量的初值对应的初始最优解。最后，根据目标约束条件对初始最优解进行约束，得到目标前轮转角度数。因此，可以在预测时域内多次迭代求解，且能够在求解过程对控制量进行约束，尤其是对边界上终端时刻的状态进行约束。从而，可以提高车辆在终端时刻的航向跟踪能力。进而，提高了车辆路径跟踪的稳定性。
69.步骤105，将目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。
70.在一些实施例中，上述执行主体可以将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。其中，上述转向控制器可以是通过线性扩张状态观测器以得到关于纵向速度控制的补偿扰动的服务器。可以先通过can总线将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器。然后，上述转向控制器可以根据目标前轮转角度数进行扭矩响应控制，驱动转向轮实现车辆转向。
71.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车辆控制方法，可以提高车辆转向的实时性，以及提高车辆对路径轨迹的跟踪能力。具体来说，造成车辆转向实时性差，且车辆对路径轨迹的跟踪能力较差的原因在于：采用二次规划的方法进行求解，计算量大，使得车辆前轮转角生成速度较慢，从而，导致车辆转向实时性差，进而，导致车辆对目标航向的跟踪能力较差。基于此，本公开的一些实施例的车辆控制方法，首先，获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息。在这里，可以得到车辆及周围道路环境的信息，便于后续进行轨迹规划，以及针对轨迹上的车辆航向进行跟踪控制。其次，将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集。由此，可以得到期望的车辆轨迹。然后，基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集。由此，可以根据极小值原理，将车辆航向的跟踪控制问题转化为关于前轮转向的最优控制问题。便于后续在预测时域上快速得到目标前轮转角度数，从而，以供车辆转向，对路径轨迹进行及时跟踪。最后，基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数。将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。由此，车辆可以根据目标前轮转角度数进行转向以实现对路径轨迹进行跟踪。因此，本公开的车辆控制方法，可以通过对目标极小控制函数进行求解，较快地得到目标前轮转角度数，使得车辆能够及时转向，以及更好地进行路径跟踪。又因为不仅可以在预测时域内对上述期望轨迹上的航向进行跟踪，且可以进行滚动优化，使得在对车辆路径轨迹进行跟踪时，可以同时兼顾前馈控制和反馈控制。从而，可以提高车辆转向的实时性。进而，可以提高车辆对路径轨迹的跟踪能力。
72.进一步参考图2，作为对上述各图所示方法的实现，本公开提供了一种车辆控制装置的一些实施例，这些装置实施例与图1所示的那些方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
73.如图2所示，一些实施例的车辆控制装置200包括：获取单元201、第一传输以及生成单元202、构建单元203、生成单元204和第二传输单元205。其中，获取单元201，被配置成获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息；第一传输以及生成单元202，被配置成将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集；构建单元203，被配置成基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集；生成单元205，被配置成基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数；第二传输单元206，被配置成将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。
74.可以理解的是，该装置200中记载的诸单元与参考图1描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作、特征以及产生的有益效果同样适用于装置200及其中包含的单元，在此不再赘述。
75.进一步参考图3，其示出了适于用来实现本公开的一些实施例的电子设备300的结构示意图。图3示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开的实施例的功能和使用范围带来任何限制。
76.如图3所示，电子设备300可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等）301，其可以根据存储在只读存储器（rom）302中的程序或者从存储装置308加载到随机访问存储器（ram）303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 303中，还存储有电子设备300操作所需的各种程序和数据。处理装置301、rom 302以及ram 303通过总线304彼此相连。输入/输出（i/o）接口305也连接至总线304。
77.通常，以下装置可以连接至i/o接口305：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置306；包括例如液晶显示器（lcd）、扬声器、振动器等的输出装置307；包括例如磁带、硬盘等的存储装置308；以及通信装置309。通信装置309可以允许电子设备300与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图3示出了具有各种装置的电子设备300，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图3中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
78.特别地，根据本公开的一些实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的一些实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的一些实施例中，该计算机程序可以通过通信装置309从网络上被下载和安装，或者从存储装置308被安装，或者从rom 302被安装。在该计算机程序被处理装置301执行时，执行本公开的一些实施例的方法中限定的上述功能。
79.需要说明的是，本公开的一些实施例上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（cd-rom）、光存储器件、磁
存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的一些实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的一些实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf（射频）等等，或者上述的任意合适的组合。
80.在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如http（hypertext transfer 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。
81.上述计算机可读介质可以是上述装置中所包含的；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：获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息；将上述车速值、上述方向盘转角度数、上述传感器道路融合信息和上述车辆位置信息传输至路径规划服务器以生成期望路径轨迹点信息集；基于上述车速值和上述期望路径轨迹点信息集，构建目标极小控制函数和最优控制约束条件集；基于上述目标极小控制函数和上述最优控制约束条件集，生成目标前轮转角度数；将上述目标前轮转角度数传输至转向控制器，以供控制车辆转向。
82.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）。
83.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。
84.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、第一传输以及生成单元、构建单元、生成单元和第二传输单元。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“获取当前车辆的车速值、方向盘转角度数、传感器道路融合信息和车辆位置信息的单元”。
85.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。
86.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。