用于避免车道偏离的车辆控制方法、装置及车辆系统制造方法及图纸

本申请提供了一种用于避免车道偏离的车辆控制方法、装置及车辆系统，该方法包括：构建车辆横向动力学模型；构建约束模型；根据车辆横向动力学模型和约束模型，构建车辆控制模型；根据车辆控制模型控制车辆，以使得车辆的运行满足约束模型的限制。从而使得车辆在行驶的过程中不会出现车道偏移的情况，减小驾驶员接管频率，进而提高车辆安全性，得以解决了现有技术中在出现车道偏离的情况下，因提醒驾驶员接管方向盘而容易产生安全问题的问题。员接管方向盘而容易产生安全问题的问题。员接管方向盘而容易产生安全问题的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于避免车道偏离的车辆控制方法、装置及车辆系统


[0001]本申请涉及车辆控制
，具体而言，涉及一种用于避免车道偏离的车辆控制方法、装置、计算机可读存储介质及车辆系统。

技术介绍

[0002]车辆车道保持技术是重要的驾驶辅助技术，现有技术方案多包含感知模块、路径规划模块、路径跟踪控制模块。感知模块包含摄像头等传感器，车道线识别算法等，实现车道线准确识别；路径规划模块根据两侧车道线生成车道中心线，也即车辆行驶路径；路径跟踪控制模块采用PID、模型预测控制、滑模控制或线性二次型最优控制等路径跟踪控制算法实现车辆自动转向控制，存在由于路径跟踪控制误差大导致的车道偏离问题。现有技术方案的处理方式为：出现车道偏离的情况下，提醒驾驶员接管方向盘。这种方式会带来一定的安全隐患。

技术实现思路

[0003]本申请的主要目的在于提供一种用于避免车道偏离的车辆控制方法、装置、计算机可读存储介质及车辆系统，以解决现有技术中在出现车道偏离的情况下，因提醒驾驶员接管方向盘而容易产生安全问题的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种用于避免车道偏离的车辆控制方法，该方法包括：构建车辆横向动力学模型；构建约束模型，其中，所述约束模型用于对所述车辆进行约束，所述约束模型用于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标、左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率和右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系，第一最近点用于表征左车道线膨胀线上距离所述车辆的质心的最近点，第二最近点用于表征右车道线膨胀线上距离所述车辆的质心的最近点，所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率用于表征在车辆坐标系下左车道线上横坐标为v
x
的点的纵坐标与横坐标为0的点的纵坐标之差，右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系用于表征在车辆坐标系下右车道线上横坐标为v
x
的点的纵坐标与横坐标为0的点的纵坐标之差；根据所述车辆横向动力学模型和所述约束模型，构建车辆控制模型；根据所述车辆控制模型控制车辆，以使得所述车辆的运行满足所述约束模型的限制。
[0005]可选地，所述车辆横向动力学模型表示为参数矩阵公式；构建约束模型表示为第一等式约束参数公式、第二等式参数约束公式和第三等式参数约束公式；根据所述车辆横向动力学模型和所述约束模型，构建车辆控制模型，包括：根据所述参数矩阵公式、所述第一等式约束参数公式、所述第二等式参数约束公式和所述第三等式参数约束公式，构建约束控制公式，其中，所述第一等式约束参数公式用于表征第一最近点的y轴坐标和第二最近点的y轴坐标的关系，所述第二等式参数约束公式用于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标的相反数、所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率和所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系，所述第三等式参数约束公式用
于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标的相反数、所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率、所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率、所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的导数、所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的导数和所述车辆的质心横向速度的关系。
[0006]可选地，所述参数矩阵公式为其中，M为第一参数矩阵，为所述车辆的位置向量的二阶导数，H为第二参数矩阵，B为第三参数矩阵，U为所述车辆的控制输入值，Ω为第四参数矩阵，所述第一参数矩阵用于表征所述车辆的质量和车辆绕重心垂直于水平面方向的转动惯量的关系，所述第二参数矩阵用于表征所述车辆的质量、所述车辆的前轮侧偏刚度、所述车辆的后轮侧偏刚度、车辆质心横向速度、车辆质心纵向速度、所述车辆的质心距离前轴中心的距离、所述车辆的质心距离后轴中心的距离和所述车辆的横摆角的一阶导数的关系，所述第三参数矩阵用于表征所述车辆的前轮侧偏刚度和所述车辆的质心距离后轴中心的距离的关系，所述第四参数矩阵用于表征第一干扰参数和第二干扰参数。
[0007]可选地，所述第一参数矩阵为所述第二参数矩阵为所述第三参数矩阵为所述第四参数矩阵为其中，m为所述车辆的质量，I
Z
为所述车辆绕重心垂直于水平面方向的转动惯量，k
f
为所述车辆的前轮侧偏刚度，k
r
为所述车辆的后轮侧偏刚度，v
x
为所述车辆质心横向速度，v
y
为所述车辆质心纵向速度，l
f
为所述车辆的质心距离前轴中心的距离，l
r
为所述车辆的质心距离后轴中心的距离，为所述车辆的横摆角的一阶导数，ω1为所述第一干扰参数，ω2为所述第二干扰参数。
[0008]可选地，所述第一等式约束参数公式为所述第二等式参数约束公式为所述第三等式参数约束公式为其中，Δy1为第一最近点的y轴坐标，Δy2为第二最近点的y轴坐标的相反数，为所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率，为所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率，为所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的导数，为所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的导数，v
y
为所述车辆的质心横向速度，A为第一等式约束参数，c为第二等式约束参数，b为第三等式约束参数。
[0009]可选地，所述约束控制公式为U＝p1+p2+p3，U为所述车辆的控制输入值，p1为第一控制量，p2为第二控制量，p3为第三控制量，A为第一等式约束参数，M为第一参数矩阵，B为第三参数矩阵，b为第三等式约束参数，H为第二参数矩阵，κ为第一常数参数，β为约束跟随误差值，γ为第一中间变量，μ为第二中间变量，为干扰量的估计值，所述第一中间变量为与所述第二中间变量和第二常数参数相关的变量，所述第二中间变量为与所述约束跟随误差值和干扰量的估计值相关的变量。
[0010]可选地，所述方法还包括：根据第二中间变量公式确定所述第二中间变量；根据第一中间变量公式确定所述第一中间变量，其中，a为所述第二常数参数。
[0011]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种用于避免车道偏离的车辆控制装置，该装置包括第一构建单元、第二构建单元、第三构建单元和控制单元；第一构建单元用于构建车辆横向动力学模型；第二构建单元用于构建约束模型，其中，所述约束模型用于对所述车辆进行约束，所述约束模型用于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标、左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率和右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系，第一最近点用于表征左车道线膨胀线上距离所述车辆的质心的最近点，第二最近点用于表征右车道线膨胀线上距离所述车辆的质心的最近点；第三构建单元用于根据所述车辆横向动力学模型和所述约束模型，构建车辆控制模型；控制单元用于根据所述车辆控制模型控制车辆，以使得所述车辆的运行满足所述约束模型的限制。
[0012]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于避免车道偏离的车辆控制方法，其特征在于，包括：构建车辆横向动力学模型；构建约束模型，其中，所述约束模型用于对所述车辆进行约束，所述约束模型用于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标、左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率和右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系，第一最近点用于表征左车道线膨胀线上距离所述车辆的质心的最近点，第二最近点用于表征右车道线膨胀线上距离所述车辆的质心的最近点，所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率用于表征在车辆坐标系下左车道线上横坐标为v
x
的点的纵坐标与横坐标为0的点的纵坐标之差，右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系用于表征在车辆坐标系下右车道线上横坐标为v
x
的点的纵坐标与横坐标为0的点的纵坐标之差；根据所述车辆横向动力学模型和所述约束模型，构建车辆控制模型；根据所述车辆控制模型控制车辆，以使得所述车辆的运行满足所述约束模型的限制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆横向动力学模型表示为参数矩阵公式；构建约束模型表示为第一等式约束参数公式、第二等式参数约束公式和第三等式参数约束公式；根据所述车辆横向动力学模型和所述约束模型，构建车辆控制模型，包括：根据所述参数矩阵公式、所述第一等式约束参数公式、所述第二等式参数约束公式和所述第三等式参数约束公式，构建约束控制公式，其中，所述第一等式约束参数公式用于表征第一最近点的y轴坐标和第二最近点的y轴坐标的关系，所述第二等式参数约束公式用于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标的相反数、所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率和所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的关系，所述第三等式参数约束公式用于表征第一最近点的y轴坐标、第二最近点的y轴坐标的相反数、所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率、所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率、所述左车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的导数、所述右车道线在所述车辆的前进方向上随时间的变化率的导数和所述车辆的质心横向速度的关系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参数矩阵公式为其中，M为第一参数矩阵，为所述车辆的位置向量的二阶导数，H为第二参数矩阵，B为第三参数矩阵，U为所述车辆的控制输入值，Ω为第四参数矩阵，所述第一参数矩阵用于表征所述车辆的质量和车辆绕重心垂直于水平面方向的转动惯量的关系，所述第二参数矩阵用于表征所述车辆的质量、所述车辆的前轮侧偏刚度、所述车辆的后轮侧偏刚度、车辆质心横向速度、车辆质心纵向速度、所述车辆的质心距离前轴中心的距离、所述车辆的质心距离后轴中心的距离和所述车辆的横摆角的一阶导数的关系，所述第三参数矩阵用于表征所述车辆的前轮侧偏刚度和所述车辆的质心距离后轴中心的距离的关系，所述第四参数矩阵用于表征第一干扰参数和第二干扰参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一参数矩阵为所述第
二参数矩阵为所述第三参数矩阵为所述第四参数矩阵为其中，m为所述车辆的质量，I
Z
为所述车辆绕重心垂直于水平面方向的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽宇，秦兆博，秦晓辉，周岩，刘建，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：