用于车辆的运动控制安全监测和校正策略的制作方法

1.本技术涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的运动控制安全监测和校正策略。


背景技术：

2.现有技术中，横向控制安全检测方法中不能根据工况和车辆状态进行变化调整，容易造成转向不足；在变化曲率的道路行驶，尤其在大曲率道路行驶时会造成横向控制转角阈值限制不合理，不能保证自动驾驶系统的安全性。
3.另外，在自动驾驶车辆稳定行驶工况下没有考虑进行横向控制安全校正策略，如车辆跑偏角的校正和纠偏，无法保证自动驾驶车辆在车道中心稳定行驶；纵向控制中对输出的期望加速度值只进行了极值限制，无法满足不同的工况和车辆状态的舒适性要求，造成车辆在行驶过程中会出现突兀和滞后的现象。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种用于车辆的运动控制安全监测和校正策略，该运动控制安全监测和校正策略，可以根据道路情况和车辆情况实时计算并确定方向盘的转角阈值，保证方向盘在转动过程中不会超出转角阈值，车辆始终处于舒适且安全的状态。
5.根据本技术的用于车辆的运动控制安全监测和校正策略，包括至少如下步骤：计算前方道路的预描曲率；获取不同纵向速度下预描曲率所对应的横向加速度并与安全加速度进行实时比较以得到最大横向加速度；实时计算不同纵向速度、最大横向加速度所对应的最大方向盘转角。
6.根据本技术的用于车辆的运动控制安全监测和校正策略，可以根据道路情况(例如，道路预描曲率)和车辆情况(车辆的纵向速度)实时计算并确定方向盘的转角阈值，保证方向盘在转动过程中不会超出转角阈值，车辆始终处于舒适且安全的状态。
7.根据本技术的一个实施例，所述最大方向盘转角与横向加速度和纵向速度之间的关系为：
8.其中
9.δ
sw
表示为所述方向盘转角，l为车辆轴距，a
y
为所述横向加速度，u表示为纵向速度，i为转向系统传动比。
10.根据本技术的一个实施例，所述横向加速度a
y
根据实时预描道路曲率ρ获得；
[0011][0012]
其中，a
y
为横向加速度，ν为纵向速度。
[0013]
根据本技术的一个实施例，根据车辆当前预描距离和车道线方程参数获取预描道
路曲率ρ，ρ＝r1*a3*d+r2*a2；其中d为预描距离，r1、r2为常规参数，a3、a2为车道线方程参数。
[0014]
根据本技术的一个实施例，计算所述预描距离的公式为：
[0015][0016]
其中，d表示为预瞄距离；d0为固定预瞄距离；t0为预瞄距离系数；ν为纵向速度。
[0017]
根据本技术的一个实施例，横向加速度与安全加速度进行实时比较以得到最大横向加速度，包括：
[0018]
将实时计算获得的横向加速度a
y
与舒适安全加速度a
sc
(0.15～0.3g)进行比较，当0.15g≥|a
y
|≤0.3g，选择最大横向加速度为a
ymax
＝0.25g；当|a
y
|>0.3g时，选择最大横向加速度a
ymax
＝0.3g；当|a
y
|<0.15g，选择最大横向加速度a
ymax
＝0.15g。
[0019]
根据本技术的一个实施例，还包括：对车辆跑偏角在自动驾驶正常行驶过程中进行动态校正。
[0020]
根据本技术的一个实施例，对车辆跑偏角在自动驾驶正常行驶过程中进行动态校正，包括：
[0021]
实时获取实际方向盘转角并根据公式求得目标横摆角速度taryawrate；
[0022]
通过车辆传感器获得车辆实际横摆角速度yawrate，根据目标横摆角速度和实际横摆角速度的差值可再次求得方向盘转角，经过滤波后得到的转角可作为车辆跑偏角。
[0023]
根据本技术的一个实施例，所述横摆角速度的计算公式为：
[0024]
其中，a为横摆角速度，δ为实际的方向盘转角，l为车辆轴距，ν为纵向速度，ν
ch
为特征速度。
[0025]
根据本技术的一个实施例，还包括：对纵向加速度的幅值进行限制的同时对纵向加速度的变化率进行限制。
[0026]
本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0027]
本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]
图1是根据本技术的运动控制安全监测和校正策略的流程图。
具体实施方式
[0029]
下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0030]
下面参考图1描述根据本技术实施例的用于车辆的运动控制安全监测和校正策略。
[0031]
根据本技术的用于车辆的运动控制安全监测和校正策略可以包括至少如下步骤：
[0032]
计算前方道路的预描曲率；
[0033]
获取不同纵向速度下预描曲率所对应的横向加速度并与安全加速度进行实时比较以得到最大横向加速度；
[0034]
实时计算不同纵向速度、最大横向加速度所对应的最大方向盘转角。
[0035]
本技术的加速度极限值不再为固定值，可以更加适应不同曲率的道路工况不断变化的车辆状态，使得车辆的最大横向加速度根据道路及车辆自身情况进行变更，大大提升了车辆的安全性能。
[0036]
具体地，根据车辆运动学模型和车辆动力学参数，建立横向加速度与车辆纵向速度和方向盘转角之间的关系，根据感知模块信息实时计算车辆前方道路的预描曲率；然后通过车辆运动学关系式获得在不同速度下预描曲率所对应的横向加速度，并与定义的既舒适有安全的加速度a
sc
(0.15～0.3g)进行实时比较，得到最大横向加速度，保证车辆具有最大横向加速的同时车辆能够在转弯时舒适且安全。
[0037]
根据对应关系，实时获取不同纵向速度、最大横向加速度所对应的最大方向盘转角，实时检测期望方向盘转角，在期望转角超出限制值范围时，将输出的方向盘转角限制在转角阈值，否则正常输出期望方向盘转角用于车辆横向控制。
[0038]
根据本技术的用于车辆的运动控制安全监测和校正策略，可以根据道路情况(例如，道路预描曲率)和车辆情况(车辆的纵向速度)实时计算并确定方向盘的转角阈值，保证方向盘在转动过程中不会超出转角阈值，车辆始终处于舒适且安全的状态。
[0039]
在本技术的一些实施例中，最大方向盘转角与横向加速度和纵向速度之间的关系为：
[0040]
其中
[0041]
δ
sw
表示为所述方向盘转角，l为车辆轴距，a
y
为所述横向加速度，u表示为纵向速度，i为转向系统传动比。
[0042]
在计算得到最大横向加速度a
y
的数值后，可以根据上述供给计算车辆的最大方向盘转角。
[0043]
进一步地，最大横向加速度a
y
根据实时预描道路曲率ρ获得；
[0044][0045]
其中，a
y
为横向加速度，ν为纵向速度。
[0046]
也就是说，本技术中的横向加速度与道路的曲率相关联，在得到道路的预描曲率后，可以根据上述公式计算得到车辆的最大横向加速度。
[0047]
在本技术的一些实施例中，根据车辆当前预描距离和车道线方程参数获取预描道路曲率ρ，计算预描道路曲率的计算公司为：ρ＝r1*a3*d+r2*a2；其中d为预描距离，r1、r2为常规参数，a3、a2为车道线方程参数。
[0048]
需要说明的是，车道线方程为：y＝a3x3+a2x2+a1x+a0，其中a0：常数项，代表车辆中心点距离目标轨迹线的横向位置；a1：表示车辆航向角的反正切值，a1＝arctan(θ)；a2：表示目标轨迹的曲率，a3：表示目标轨迹曲率的变化率。
[0049]
其中x表示在车辆坐标系下沿x轴方向的预描距离，y为方程表达式，拟合的目标轨迹的三次多项式，即为f(x)。在车辆坐标系下，目标轨迹是一簇簇点，点云处理后是含有属
性(x，y,θ)，有这些信息，融合决策出目标轨迹方程f(x)，方程是由4个系数决定的，就是[a3、a2、a1、a0],
[0050]
计算预描距离的公式为：
[0051]
其中，d表示为预瞄距离；d0为固定预瞄距离；t0为预瞄距离系数；ν为纵向速度，v0为速度阈值，一般取2.7m/s。固定预描距离指的是不变的预描距离，是个固定值，不再随速度变化而变化，一般取5m。需要说明的是，上述的x和d均代表预描距离。
[0052]
在本技术的一些实施例中，横向加速度与安全加速度进行实时比较以得到最大横向加速度，包括：
[0053]
将实时计算获得的横向加速度a
y
与舒适安全加速度a
sc
(0.15～0.3g)进行比较，当0.15g≥|a
y
|≤0.3g，选择最大横向加速度为a
ymax
＝0.25g；当|a
y
|>0.3g时，选择最大横向加速度a
ymax
＝0.3g；当|a
y
|<0.15g，选择最大横向加速度a
ymax
＝0.15g。
[0054]
因此在不同的工况和车辆状态下，最大横向加速度a
ymax
可根据上述情况实时变化，从而保证了安全性和舒适性的要求，也可根据车辆的横向加速度值进行安全报警，例如在车辆的横向加速度超出最大横向加速度时，车辆可以发出报警信号，提醒驾驶人员车辆处于危险状态。
[0055]
在本技术的一些实施例中，运动控制安全监测和校正策略还包括：对车辆跑偏角在自动驾驶正常行驶过程中进行动态校正。
[0056]
具体地，对车辆跑偏角在自动驾驶正常行驶过程中进行动态校正，包括：
[0057]
实时获取实际方向盘转角并根据公式求得目标横摆角速度taryawrate；
[0058]
通过车辆传感器获得车辆实际横摆角速度yawrate，根据目标横摆角速度和实际横摆角速度的差值可再次求得方向盘转角，经过滤波后得到的转角可作为车辆跑偏角。由此，有效解决了车辆的跑偏角影响车辆行驶的稳定性。
[0059]
所述横摆角速度的计算公式为：
[0060]
其中，a为横摆角速度，δ为实际的方向盘转角，l为车辆轴距，ν为纵向速度，ν
ch
为特征速度。
[0061]
在获得方向盘的实际转角后，可以通过公式计算出目标横摆角速度a＝taryawrate，然后通过传感器获得车辆的实际横摆角速度yawrate，计算二者之间的差值δ＝taryawrate
‑
yawrate；将δ带入到上述公式中的δ，从而得到车辆的方向盘转角，经过滤波后即可得到车辆的跑偏角。
[0062]
在本技术的实施例中，运动控制安全监测和校正策略还包括：对纵向加速度的幅值进行限制的同时对纵向加速度的变化率进行限制。
[0063]
纵向控制计算得到的纵向加速度，不能直接输出给车辆进行响应，除了进行幅值限制外还需对纵向加速度变化率进行限制，一般设置为[paccupperrate，pacclowerrate]。由此，使得使输出的加速度更加平滑，提高了纵向舒适性。
[0064]
根据本技术的用于车辆的运动控制安全监测和校正策略，对横向控制安全检测方
法中不同速度、不同工况下对应的极限加速度采用变化值，而非固定值，在安全性的前提下，保证了驾驶人员和乘坐人员的舒适性；对稳态行驶过程中采用动态校正车辆方向盘跑偏角的方法，避免了对车辆调校和单独测试的工作，从而保证车辆居中稳定行驶的性能；对纵向控制输出的期望加速度进行合理的加速度变化率限制，使输出的加速度更加平滑，提高了纵向舒适性。
[0065]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0066]
尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。