【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动驾驶行车横向控制，特别是涉及一种车辆横向控制方法、系统及汽车。
技术介绍
1、当前自动驾驶技术的应用场景已从驾驶辅助的特定工况逐渐扩展到全工况，包括匝道、城市道路、高速路，场景对车辆的运动控制算法的要求越来越高，在不同车速、不同曲率道路上自动驾驶的复杂场景下，横向控制对于车辆的安全尤为重要。
2、目前的控制方法主要有pid、模糊控制、mpc、自抗扰控制、滑膜控制、端到端等，但都存在各自的局限性，主要是需要调整的参数多、调参工作量大且依赖经验、算力占用大等等问题。目前车辆系统建模有几何学模型、动力学模型、运动学结合动力学模型的，需结合控制方法选择适当的车辆系统模型才能在计算复杂度和准确性上都能兼顾到。
3、现有最常用的纯跟踪算法，通过控制车辆的转向半径，使车辆后轴中心沿圆弧到达预瞄距离的目标路径点，然后根据阿克曼转向模型设计得到控制所需的前轮转角。该方法简单实用，对道路曲率扰动有良好的鲁棒性，但跟踪性能严重依赖于预瞄距离的选择，最优值很难获取。此外，纯追踪算法是基于简单的几何学模型，并未考虑车辆动力学特性和转向执行器动态特性。高速下转向曲率的快速变化易使车辆产生侧滑，系统模型与实际车辆特性相差较大会导致跟踪性能恶化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提出一种车辆横向控制方法、系统及汽车，解决如何实现计算量的缩减的同时保证了全工况下的横向控制的准确性的技术问题。
2、一方面，提供一种车辆横向控制方法，包括：
3、
4、根据当前的车速判断当前车辆的行驶状态，并根据当前车辆的行驶状态选择对应的行车横向控制器；
5、将获取的车辆当前的车速、车辆横摆角速度、车辆质心侧偏角以及车辆与目标路径之间的横向偏差、航向角偏差、目标路径曲率作为输入量输入对应的自动驾驶行车横向控制器进行计算，得到该车辆的总的期望方向盘转角；
6、转向控制器根据所述期望方向盘转角进行转向控制；
7、所述行车横向控制器包括：低速行车横向控制器和高速行车横向控制器。
8、优选地，所述根据当前的车速判断当前车辆的行驶状态，并根据当前车辆的行驶状态选择对应的行车横向控制器，具体包括：
9、将所述当前车速与预设的平滑起始车速和平滑车速宽度比较；
10、若所述当前车速小于所述平滑起始车速，则判定当前车辆的行驶状态为低速，并选择预设的低速自动驾驶行车横向控制器；
11、若所述当前车速大于所述平滑起始车速与所述平滑车速宽度之和，则判定当前车辆的行驶状态为高速，并选择预设的高速自动驾驶行车横向控制器。
12、若所述当前车速大于所述平滑起始车速，且小于所述平滑起始车速与所述平滑车速宽度之和，则在预设的高速行车横向控制器和低速行车横向控制器之间进行平滑过渡。
13、优选地，所述得到该车辆的总的期望方向盘转角，具体包括：
14、通过低速行车横向控制器计算低速控制器的期望方向盘转角；
15、通过高速行车横向控制器计算高速控制器的期望方向盘转角；
16、根据所述低速行车横向控制器的期望方向盘转角、所述高速行车横向控制器的期望方向盘转角以及低速行车横向控制器和高速行车横向控制器对应的平滑过渡系数，计算总的期望方向盘转角。
17、优选地，所述通过低速行车横向控制器计算低速行车横向控制器的期望方向盘转角，具体包括：
18、根据当前的车速、车辆质心侧偏角、车辆与目标路径的相对横向位置偏差、航向角偏差及目标路径曲率，通过低速行车横向控制器计算低速工况下期望的方向盘转角前馈控制量；
19、将所述低速工况下期望的方向盘转角前馈控制量输出为低速行车横向控制器的期望方向盘转角。
20、优选地，根据以下公式计算低速工况下期望的方向盘转角前馈控制量：
21、
22、其中，δw,ff,ls表示低速工况下期望的方向盘转角前馈控制量，r表示车辆与目标路径的相对横向位置偏差，θ表示车速与目标路径的相对航向角偏差，κ表示目标路径曲率，l表示车辆的轴距，iiwf表示前轮转角与方向盘转角的转向传动比，k0为常数系数0，k1为常数系数1。
23、优选地，所述通过高速行车横向控制器计算高速行车横向控制器的期望方向盘转角，具体包括：
24、根据当前车速、车辆质心侧偏角、车辆与目标路径的相对横向位置偏差、航向角偏差及目标路径曲率，通过高速行车横向控制器计算高速工况下期望的方向盘转角前馈控制量；
25、根据车辆横摆角速度计算高速工况下方向盘转角反馈控制量；
26、将所述高速工况下期望的方向盘转角前馈控制量与方向盘转角反馈控制量之和，输出为高速控制器的期望方向盘转角。
27、优选地，根据以下公式计算高速工况下期望的方向盘转角前馈控制量：
28、
29、
30、
31、其中，δw,ff,hs表示高速工况下期望的方向盘转角前馈控制量，ωd表示虚拟控制量，即高速控制器的期望横摆角速度，gω(v)表示稳态增益，iiwf表示前轮转角与方向盘转角的转向传动比，r表示车辆与目标路径的相对横向位置偏差，θ表示车速与目标路径的相对航向角偏差，κ表示目标路径曲率，η表示线性状态反馈控制，m表示整车质量，v表示车速，cf表示单个前轮的侧偏刚度，cr表示单个后轮的侧偏刚度，lf表示质心到前轴的距离，lr表示质心到后轴的距离。
32、优选地，根据以下公式计算高速工况下方向盘转角反馈控制量：
33、δw,fb＝kω(ωd-ω)
34、其中，δw,fb表示高速工况下方向盘转角反馈控制量，kω表示反馈系数，ωd表示虚拟控制量，即高速控制器的期望横摆角速度，ω表示当前车辆横摆角速度。
35、优选地，通过以下公式计算低速控制器和高速控制器对应的平滑过渡系数：
36、
37、其中，f表示平滑过渡系数，v表示当前车速，vfading,start表示平滑起始车速，vfading,width表示平滑车速宽度。
38、优选地，通过以下公式计算总的期望方向盘转角：
39、δw＝fδw,hs+(1-f)δw,ls
40、其中，δw表示总的期望方向盘转角，δw,hs表示高速控制器的期望方向盘转角，δw,ls表示低速控制器的期望方向盘转角，f表示平滑过渡系数。
41、另一方面，还提供一种车辆横向控制系统，用以实现所述的车辆横向控制方法，包括：
42、车辆数据采集模块，用以实时获取车辆当前的车速、车辆横摆角速度、车辆质心侧偏角以及车辆与目标路径之间的横向偏差、航向角偏差、目标路径曲率；
43、横向控制器选择模块，用以根据当前的车速判断本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前的车速判断当前车辆的行驶状态，并根据当前车辆的行驶状态选择对应的行车横向控制器，具体包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述得到该车辆的总的期望方向盘转角，具体包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述低速行车横向控制器计算所述低速行车横向控制器的期望方向盘转角，具体包括：
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述高速行车横向控制器计算所述高速行车横向控制器的期望方向盘转角，具体包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算高速工况下方向盘转角反馈控制量：
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述低速行车横向控制器和所述高速行车横向控制器对应的平滑过渡系数：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算总的期望方向盘转角：
9.一种自动驾驶行车横向控制系统，用以实现如权利要求1-8任一项所述的方法，
10.一种汽车，其特征在于，通过如权利要求9所述的车辆横向控制系统对车辆进行转向控制。
...【技术特征摘要】
1.一种车辆横向控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前的车速判断当前车辆的行驶状态，并根据当前车辆的行驶状态选择对应的行车横向控制器，具体包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述得到该车辆的总的期望方向盘转角，具体包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述低速行车横向控制器计算所述低速行车横向控制器的期望方向盘转角，具体包括：
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述高速行车横向控制器计算所述高速行车横向控制器的期望方...
【专利技术属性】
技术研发人员：林小敏，狄桓宇，闫艺澎，钟国旗，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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