用于自主车辆的稳健性轨迹控制的方法和设备技术

提供了一种用于执行车辆的自主操作的方法。该方法由至少一个处理器识别车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；由至少一个处理器获得用于车辆的自主操作的输入轨迹数据；由至少一个处理器基于输入轨迹数据计算前馈后转向角；由至少一个处理器计算前馈后转向角的反馈信号；由至少一个处理器使用前馈后转向角和反馈信号计算最终转向角命令；以及使用最终转向角命令操作车辆的转向机构以根据最终转向角命令自主地操纵车辆。

Method and equipment for robust trajectory control for autonomous vehicles

A method for the autonomous operation of the vehicle is provided. The method of electric power steering by at least one processor on the vehicle identification (EPS) error condition of the device; the input trajectory data obtained from independent operation for a vehicle by at least one processor; by at least one processor input trajectory data based on feedforward calculation after the steering angle; by at least one processor computing feed-forward steering angle the feedback signal; by at least one processor using a feedforward feedback signal after steering angle and steering angle calculation command; and ultimately to the steering angle command to operate the vehicle according to the final steering angle command self operated vehicle.

【技术实现步骤摘要】
用于自主车辆的稳健性轨迹控制的方法和设备
本文所述的主题的实施例总体上涉及车辆，并且更具体地，该主题的实施例涉及用于自主车辆的轨迹控制。
技术介绍
自主车辆是能够感测其环境并且以很少或不用用户输入导航的车辆。在电动助力转向故障期间，自主车辆将需要使用辅助转向机构来控制。由于问题的瞬时性，自主车辆可能需要以更高横向加速度和/或通过快速改变纵向速度来控制。另外，前转向装置可由于驾驶员指派转向控制、计算流体动力学(CFD)未保持前转向装置、高道路载荷等而移动。具有调整这种动态可变性的能力的稳健性控制器可能需要适应此类环境。因此，希望提供用于改进对自主车辆的转向的控制的技术。另外，希望提供引入此类技术的方法、系统以及车辆。另外，其它理想特征和特性从以下结合附图和前面的
及
技术介绍
进行的详细描述和所附权利要求中将变得显而易见。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例提供了一种用于执行车辆的自主操作的方法。该方法由至少一个处理器识别该车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；由该至少一个处理器获得用于该车辆的该自主操作的输入轨迹数据；由该至少一个处理器基于该输入轨迹数据计算前馈后转向角；由该至少一个处理器计算该前馈后转向角的反馈信号；由该至少一个处理器使用该前馈后转向角和该反馈信号计算最终转向角命令；以及使用该最终转向角命令操作该车辆的转向机构以根据该最终转向角命令自主地操纵该车辆。某些实施例提供了一种用于执行车辆的自主操作的系统。该系统包括系统存储器元件；用于该车辆的转向机构，该转向机构配置成根据最终转向角命令自主地操纵该车辆；以及至少一个处理器，其通信地联接至该系统存储器元件和该转向机构，该至少一个处理器配置成：识别该车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；获得用于该车辆的该自主操作的输入轨迹数据；基于该输入轨迹数据计算前馈后转向角；计算该前馈后转向角的反馈信号；使用该前馈后转向角和该反馈信号计算该最终转向角命令；以及使用该最终转向角命令起始该转向机构的操作。某些实施例提供了一种配置成用于自主操作的车辆上的轨迹控制系统。该轨迹控制系统包括路径规划控制器，其配置成：接收输入轨迹数据；并且基于该输入轨迹数据计算该车辆的期望路径，该期望路径包括曲率数据、前进方向数据以及横向偏移数据；准前馈路径跟踪控制器，其通信地联接至该路径规划控制器，该准前馈路径跟踪控制器配置成：接收包括该曲率数据和前转向角数据的输入值；并且基于该输入值计算前馈后转向角命令；模型预测控制(MPC)反馈控制器，其通信地联接至该路径规划控制器和该准前馈路径跟踪控制器，该MPC反馈控制器配置成：接收至少该前馈后转向角命令、前转向角、该期望路径数据以及车辆传感器数据；并且使用至少该前馈后转向角命令、该前转向角、该期望路径数据以及车辆传感器数据来计算最终转向角命令；以及用于该车辆的转向机构，该转向机构通信地联接至该PMC反馈控制器、该转向机构配置成：从该MPC反馈控制器接收该最终转向角命令；并且根据该最终转向角命令操纵该车辆。本
技术实现思路
的提供是为了以简化形式引入下文在详细描述中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
不旨在标示所述主题的关键特征或本质特征，也不旨在用作对确定所述主题的范围的辅助。附图说明通过参考结合以下图式考虑时取得的详细描述和权利要求书可推导对本主题的更完整理解，其中全部图中的相同附图标号是指类似元件。图1是根据所公开实施例的自主车辆的功能框图，该自主车辆包括用于控制自主车辆的转向的控制系统；图2是说明用于执行车辆的自主操作的处理程序的实施例的流程图；以及图3是用于图2的处理程序的概念框架的示例性实施例的流程图。具体实施方式以下详细描述仅仅具有说明性本质并且不旨在限制主题的实施例或这些实施例的应用和用途。如本文所使用，单词“示例性”意味着“用作实例、范例或说明”。本文描述为示例性的实施方案并不一定被解释为相比其它实施方案更优选或更有利。另外，不存在被任何前述的
、上下文、摘要或以下详细描述中提出的任何表述的或暗示的理论约束的意图。本文提出的主题涉及用于在电动助力转向(EPS)故障的情况下自主地控制车辆的设备和方法。更具体地，该主题涉及计算适当的转向命令以及使用所计算的转向命令来自主地控制车辆。对本专利技术的各个实施例使用某些术语。自主车辆是能够感测其环境并且以很少或不用用户输入导航的车辆。自主车辆使用诸如雷达、激光雷达、图像传感器等感测装置来感测其环境。自主车辆系统进一步使用来自诸如全球定位系统(GPS)的系统的信息来进行导航。转向机构是用于根据预定轨迹自主地操纵车辆的任何装置、硬件或其它仪器。转向机构可以使用后转向机构、前转向机构、差速制动器机构或可操作以自主地操纵车辆的任何其它部件或系统来实施。现在转向图式，图1是根据所公开实施例的自主车辆100的功能框图，该自主车辆包括用于控制自主车辆100的转向的控制系统102。自动车辆100可以是许多不同类型的汽车(轿车、货车、卡车、摩托车、运动型多用途车、货车等)、航空车辆(诸如飞机、直升机等)、水上运输工具(船只、船、摩托艇等)、火车、全地形车(雪地车、四轮车等)、军用车(悍马、坦克、卡车等)、救护车(消防车、云梯消防车、警车、紧急医疗卡车和救护车等)、航天器、气垫船等中的任一种。控制系统102可以使用任何车载计算系统或平台来实施。控制系统102通常包括但不限于：至少一个处理器104；系统存储器元件106；导航系统108；一个或多个相机110；多个车载传感器112；车辆轨迹计算模块114；以及转向机构116。控制系统102的这些元件和特征可以彼此操作地相关联、彼此联接，或以其它方式配置成根据需要彼此配合以支持期望的功能-具体是车辆100的自主操作，如本文所述。为了便于说明和清楚，图1中未描绘用于这些元件和特征的各种物理、电和逻辑联接和互连。另外，应当明白的是，控制系统102的实施例将包括配合以支持期望功能的其它元件、模块和特征。为了简单起见，图1仅描绘了与下文更详细描述的自主车辆100操作技术有关的某些元件。至少一个处理器104可以用一个或多个通用处理器、内容寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或设计成执行这里描述的功能的任何组合。具体地，至少一个处理器104可以被实现为一个或多个微处理器、控制器、微控制器或状态机。另外，至少一个处理器104可以被实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、结合数字信号处理器核心的一个或多个微处理器或任何其它这样的配置。至少一个处理器104与系统存储器元件106通信。系统存储器元件106可以使用适合于该实施例的任何数量的装置、部件或模块来实现。另外，根据特定实施例，控制系统102可包括集成在其中的系统存储器元件106和/或可操作地联接至其的系统存储器元件106。实际上，系统存储器元件106可被实现为RAM存储器、闪速存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域已知的任何其它形式的存储介质。在某些实施例中，系统存储器元件106包括硬盘，其也可以用于支持控制系统102的功能。系统存储器元件106可联接至该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于执行车辆的自主操作的方法，所述方法包括：由至少一个处理器识别所述车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；由所述至少一个处理器获得用于所述车辆的所述自主操作的输入轨迹数据；由所述至少一个处理器基于所述输入轨迹数据计算前馈后转向角；由所述至少一个处理器计算所述前馈后转向角的反馈信号；由所述至少一个处理器使用所述前馈后转向角和所述反馈信号计算最终转向角命令；以及使用所述最终转向角命令操作所述车辆的转向机构以根据所述最终转向角命令自主地操纵所述车辆。

【技术特征摘要】
2016.08.11 US 15/2344131.一种用于执行车辆的自主操作的方法，所述方法包括：由至少一个处理器识别所述车辆上的电动助力转向(EPS)装置的误差状况；由所述至少一个处理器获得用于所述车辆的所述自主操作的输入轨迹数据；由所述至少一个处理器基于所述输入轨迹数据计算前馈后转向角；由所述至少一个处理器计算所述前馈后转向角的反馈信号；由所述至少一个处理器使用所述前馈后转向角和所述反馈信号计算最终转向角命令；以及使用所述最终转向角命令操作所述车辆的转向机构以根据所述最终转向角命令自主地操纵所述车辆。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：由所述至少一个处理器基于所述输入轨迹数据计算所述车辆的理论路径，所述理论路径包括曲率数据；其中所述前馈后转向角是使用所述曲率数据、所述车辆的纵向加速度以及所述车辆的前转向角来计算。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：由所述处理器获得车辆传感器数据；以及使用所计算的参数和所述车辆传感器数据来计算所述反馈信号。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述所计算的参数包括至少所述前馈后转向角、前进方向数据、横向偏移数据、前转向角、实时成本函数以及实时状态空间矩阵。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述车辆传感器数据包括至少所述车辆的横向速度以及所述车辆的偏航率。6.根据权利要求2所述的方法，其进...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·古皮塔，JW·李，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US