一种自动驾驶车辆速度决策控制方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自动驾驶车辆速度决策控制方法、装置及存储介质，其中方法包括：在线估计动力系统与制动系统的执行延时，进而基于预测模型，考虑前车的速度、加速度信息，在满足避障的约束下，实时优化得出本车的速度决策控制指令(加速度与减速度)，分别将加速度、减速度传输至受控车辆的动力系统、制动系统实现速度控制。相比于其他方法，本发明专利技术能够分别在线估计传动系统与制动系统的不同执行延时，具有更高的控制精度；通过分离传动与制动系统进行解耦建模，可以在成本函数中给与制动系统更高的权重，可使得车辆更不易减速、减少点刹，有效提高车辆的舒适性和生态性；同时计算效率高，能降低运算负荷。降低运算负荷。降低运算负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶车辆速度决策控制方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及自动驾驶技术控制领域，尤其是涉及一种自动驾驶车辆速度决策控制方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]21世纪以来，计算机技术的快速发展给汽车制造业带来了革命性的变化，汽车智能化成为当前汽车制造业变革的大势所趋，而自动驾驶则是当前汽车智能化所研究的重点和热点。
[0003]自动驾驶车辆决策控制技术由横向和纵向两个部分组成。横向主要负责自动驾驶车辆的车道保持、变道等行为，纵向主要负责自动驾驶车辆的跟驰行为。然而由于车辆传动系统、制动系统的控制时延差异性较大，并且现阶段纵向决策控制方法中缺乏对传动系统、制动系统的分别建模，因此纵向决策控制出现控制不精准，点刹频繁，舒适性和生态性较差等现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了提供一种自动驾驶车辆速度决策控制方法、装置及存储介质，提高控制京确定，并保证较好的舒适性和生态性。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1、实时获取自动驾驶车辆的历史加速度、减速度的控制量、实际量，其中，控制量为控制指令的加速度、减速度值，实际量为经动力系统和制动系统执行控制指令后自动驾驶车辆表现出的加速度、减速度值；
[0008]S2、基于历史加速度、减速度的控制量、实际量，分别构建最优化问题，实时在线估计车辆动力系统与制动系统的执行延时；
[0009]S3、获取位于自动驾驶车辆上的传感器发送的当前时刻前方车辆信息；
[0010]S4、根据前方车辆信息，计算前方车辆在未来时间段内的状态；
[0011]S5、获取自动驾驶车辆的状态，结合前方车辆在未来时间段内的状态，构建预测模型计算控制指令，并将控制指令发送给自动驾驶车辆的动力系统和制动系统；
[0012]S6、动力系统和制动系统执行控制指令以实现车辆的实时速度控制；
[0013]S7、返回S1。
[0014]所述控制指令中，加速度和减速度的控制值至少有一个为0。
[0015]获取历史加速度、减速度的控制量曲线与X轴的交点，以控制量交点为中心点，向前推移预配置时间的长度，得到加速度的控制指令曲线，向后推移预配置时间的长度，得到减速度的控制指令曲线；
[0016]获取历史加速度、减速度的实际量曲线与X轴的交点，以实际量交点为中心点，向前推移预配置时间的长度，得到加速度的实际表现曲线，向后推移预配置时间的长度，得到
减速度的实际表现曲线；
[0017]所述加速度、减速度的控制指令曲线和实际表现曲线用于估计执行延迟。
[0018]估计车辆动力系统执行延迟acc
τ
的最优化问题表示为：
[0019][0020]其中，acc
real
(t)为加速度实际表现曲线，acc
com
(t)为加速度控制指令曲线。
[0021]估计车辆制动系统执行延迟dec
τ
的最优化问题表示为：
[0022][0023]其中，dec
real
(t)为减速度实际表现曲线，dec
com
(t)为减速度控制指令曲线。
[0024]所述步骤S4包括以下步骤：
[0025]S41、设定预测步长Δt和预测时域N，表示预测未来Δt*N时间内的前车状态；
[0026]S42、获取前车当前时刻道路纵向位置P
′0、速度v
′0、车辆加速度a
′0；
[0027]S43、预测前车在第k个预测时域的道路纵向位置P
′
k
：
[0028][0029]所述步骤S5包括以下步骤：
[0030]S51、获取自动驾驶车辆的当前道路纵向位置P0，单位m；速度v0，单位m/s；加速度实际量减速度实际量单位m/s2；初始状态向量为其中，与至少有一个为0；
[0031]S52、设道路限速为v
max
，单位m/s，则状态向量的期望值为，单位m/s，则状态向量的期望值为N为预测时域；
[0032]S53、构建预测模型；
[0033]S54、考虑驾驶的舒适性和高效性，设置预测模型的目标函数为：
[0034][0035][0036][0037][0038]其中，u
k
为第k个预测时域的控制状态向量，u
N
为预测时域N的控制状态向量，状态成本矩阵Q为4*4的对角矩阵，且对角元素q1，q2，q3，q4为非负值；控制成本矩阵R1和末态成本
矩阵R2均为2*2的对角矩阵，且对角元素r1，r2，r3，r4为非负值；
[0039]S55、确定预测模型的状态更新方程：
[0040]P
k+1
＝P
k
+v
k
×
Δt
[0041][0042][0043][0044]S56、设安全距离为l，确定预测模型的避障约束：
[0045][0046]S57、根据目标函数、避障约束和状态更新方程，构造二次规划问题求解预测模型，得到预测控制状态向量u
k
，取u
k
的第一个元素则分别为动力系统、制动系统的控制指令；
[0047]S58、将控制指令发送给自动驾驶车辆的动力系统和制动系统。
[0048]所述将控制指令发送给自动驾驶车辆的动力系统和制动系统为将控制指令中的加速度发送给动力系统，减速度发送给制动系统。
[0049]一种自动驾驶车辆速度决策控制装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法。
[0050]一种存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上述所述的方法。
[0051]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0052](1)本专利技术能够分别在线估计传动系统与制动系统的不同执行延时，具有更高的控制精度。
[0053](2)本专利技术通过分离传动与制动系统，进行解耦建模，通过在目标函数中给与制动系统更高的权重，可使得车辆更不易减速、减少点刹，有效提高车辆的舒适性和生态性。
[0054](3)本专利技术所述方法具有工程应用级别的计算效率，能够降低运算负荷。
附图说明
[0055]图1为本专利技术的方法流程图；
[0056]图2为加速度、减速度的控制指令曲线和实际表现曲线的示意图。
具体实施方式
[0057]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0058]一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0059]S1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、实时获取自动驾驶车辆的历史加速度、减速度的控制量、实际量，其中，控制量为控制指令的加速度、减速度值，实际量为经动力系统和制动系统执行控制指令后自动驾驶车辆表现出的加速度、减速度值；S2、基于历史加速度、减速度的控制量、实际量，分别构建最优化问题，实时在线估计车辆动力系统与制动系统的执行延时；S3、获取位于自动驾驶车辆上的传感器发送的当前时刻前方车辆信息；S4、根据前方车辆信息，计算前方车辆在未来时间段内的状态；S5、获取自动驾驶车辆的状态，结合前方车辆在未来时间段内的状态，构建预测模型计算控制指令，并将控制指令发送给自动驾驶车辆的动力系统和制动系统；S6、动力系统和制动系统执行控制指令以实现车辆的实时速度控制；S7、返回S1。2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，其特征在于，所述控制指令中，加速度和减速度的控制值至少有一个为0。3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，其特征在于，获取历史加速度、减速度的控制量曲线与X轴的交点，以控制量交点为中心点，向前推移预配置时间的长度，得到加速度的控制指令曲线，向后推移预配置时间的长度，得到减速度的控制指令曲线；获取历史加速度、减速度的实际量曲线与X轴的交点，以实际量交点为中心点，向前推移预配置时间的长度，得到加速度的实际表现曲线，向后推移预配置时间的长度，得到减速度的实际表现曲线；所述加速度、减速度的控制指令曲线和实际表现曲线用于估计执行延迟。4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，其特征在于，估计车辆动力系统执行延迟acc
τ
的最优化问题表示为：其中，acc
real
(t)为加速度实际表现曲线，acc
com
(t)为加速度控制指令曲线。5.根据权利要求3所述的一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，其特征在于，估计车辆制动系统执行延迟dec
τ
的最优化问题表示为：其中，dec
real
(t)为减速度实际表现曲线，dec
com
(t)为减速度控制指令曲线。6.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车辆速度决策控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：S41、设定预测步长Δt和预测时域N，表示预测未来Δt*N时间内的前车状态；S42、获取前车当前时刻道路纵向位置P
′0、速度v...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笳，冯永威，王浩然，张显宏，李晓芸，
申请(专利权)人：上海友道智途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：