车辆横纵向耦合控制方法、装置、设备及存储介质与流程
本技术涉及智能驾驶，尤其涉及一种车辆横纵向耦合控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术：
1、车辆横纵向耦合控制是一种先进的车辆控制技术，旨在同时管理和优化车辆的横向(侧向)和纵向(前后)动态行为。横向控制通常涉及车辆的转向和侧向稳定性，而纵向控制则涉及加速、减速和制动。这种耦合控制技术通过综合考虑车辆在不同方向上的动态特性，来提高车辆的整体性能和安全性。
2、现有技术中通常通过模糊控制、滑模控制、神经网络和机器学习等算法实现车辆横纵向耦合控制，然而，这些算法较为复杂，对算力要求高，难以在算力不足的场景应用，并且只考虑了自车的行驶状态，难以适应复杂多变的实际路况。
技术实现思路
1、本技术提供一种车辆横纵向耦合控制方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中车辆横纵向耦合控制算法较为复杂，对算力要求高，难以在算力不足的场景应用，并且只考虑了自车的行驶状态，难以适应复杂多变的实际路况的问题。
2、第一方面，本技术提供一种车辆横纵向耦合控制方法，所述方法包括：
3、获取目标路段的道路信息、目标车辆的运动状态信息、所述目标车辆周围车辆的运动状态信息；所述目标路段为所述目标车辆待行驶的路段；
4、根据所述目标路段的道路信息、所述目标车辆的运动状态信息、所述周围车辆的运动状态信息，预测所述目标车辆在所述目标路段的期望车速值；
5、控制所述目标车辆在所述目标路段上以所述期望车速值行驶，同时根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆相对所述目标路段车道中心线的横向位置偏差计算所述目标车辆的期望方向盘转角，并将所述目标车辆的方向盘转角调节为所述期望方向盘转角。
6、在一种可能的设计中，所述控制所述目标车辆在所述目标路段上以所述期望车速值行驶，包括：
7、根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆的运动状态信息，计算所述目标车辆的期望纵向加速度；
8、根据所述目标车辆的期望纵向加速度，计算所述目标车辆发动机的需求扭矩；
9、将所述目标车辆发动机扭矩调节为所述需求扭矩，以使所述目标车辆以所述目标路段对应的所述期望车速值行驶。
10、在一种可能的设计中，所述根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆的运动状态信息，计算所述目标车辆的期望纵向加速度，包括：
11、获取所述目标车辆的期望位置值；
12、检测所述目标车辆在所述目标路段的实际纵向车速值以及所述目标车辆的实际位置值；
13、计算所述实际纵向车速值与所述期望车速值的车速差值、所述实际位置值与所述期望位置值的位置差值；
14、根据所述车速差值与比例系数的乘积、所述位置差值与积分系数的乘积，通过比例积分算法计算所述期望纵向加速度。
15、在一种可能的设计中，所述根据所述目标车辆的期望纵向加速度，计算所述目标车辆发动机的需求扭矩，包括：
16、根据所述目标路段的坡度信息、所述目标路段的期望车速值、所述期望纵向加速度，计算所述目标车辆发动机的需求扭矩。
17、在一种可能的设计中，所述根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆相对所述目标路段车道中心线的横向位置偏差计算所述目标车辆的期望方向盘转角，包括：
18、获取所述目标路段的车道中心线方程；
19、根据所述车道中心线方程，计算所述目标车辆与所述车道中心线的横向位置偏差；
20、根据所述横向位置偏差、所述目标路段对应的所述期望车速值，计算所述目标车辆的期望横摆角速度；
21、根据所述期望横摆角速度，计算所述期望方向盘转角。
22、在一种可能的设计中，所述根据所述横向位置偏差、所述目标路段对应的所述期望车速值，计算所述目标车辆的期望横摆角速度，包括：
23、根据所述目标车辆在预瞄点处与所述车道中心线的横向位置偏差、所述目标路段对应的所述期望车速值，通过横摆角速度计算公式，计算所述期望横摆角速度，所述横摆角速度计算公式为：
24、
25、其中，为所述期望横摆角速度；
26、
27、其中，vx为所述目标路段对应的所述期望车速值，r为所述车道中心线半径；
28、
29、其中，y为所述目标车辆在预瞄点处与所述车道中心线的横向位置偏差，ds为所述目标车辆当前位置与所述预瞄点之间的预瞄距离。
30、在一种可能的设计中，所述根据所述期望横摆角速度，计算所述期望方向盘转角，包括：
31、计算所述期望横摆角速度与所述目标车辆实际横摆角速度的角速度差值，将所述角速度差值作为比例积分微分控制算法的输入，所述比例积分微分控制算法的输出为所述目标车辆的稳态横摆角速度增益；
32、根据所述稳态横摆角速度增益，通过前轮转角计算公式计算所述目标车辆期望前轮转角，所述前轮转角计算公式为：
33、
34、其中，ks为所述期望横摆角速度，δ为所述前轮转角，vx为所述目标路段对应的所述期望车速值，l为所述目标车辆轴距，k为稳定性因数；
35、根据所述期望前轮转角，计算所述期望方向盘转角。
36、第二方面，本技术提供一种车辆横纵向耦合控制装置，所述装置包括：
37、获取模块，用于：获取目标路段的道路信息、目标车辆的运动状态信息、所述目标车辆周围车辆的运动状态信息；所述目标路段为所述目标车辆待行驶的路段；
38、预测模块，用于：根据所述目标路段的道路信息、所述目标车辆的运动状态信息、所述周围车辆的运动状态信息，预测所述目标车辆在所述目标路段的期望车速值；
39、控制模块，用于：控制所述目标车辆在所述目标路段上以所述期望车速值行驶，同时根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆相对所述目标路段车道中心线的横向位置偏差计算所述目标车辆的期望方向盘转角，并将所述目标车辆的方向盘转角调节为所述期望方向盘转角。
40、第三方面，本技术一种车辆横纵向耦合控制设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
41、所述存储器存储计算机执行指令；
42、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如第一方面所述的车辆横纵向耦合控制方法。
43、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面所述的车辆横纵向耦合控制方法。
44、本技术提供的车辆横纵向耦合控制方法、装置、设备及存储介质，实现了如下技术效果：
45、在预测目标路段上的期望车速值时，综合考虑了目标路段的道路信息、目标车辆和前方车辆运动状态，从而使预测出的目标路段的期望车速值能够符合前方道路的实际路况。在横向控制中，由于基于目标路段的期望车速值计算出目标车辆的期望方向盘转角，使期望方向盘转角同样能够符合前方道路的实际路况。并且，本技术的技术方案控制逻辑简单，对算力要求低。
技术特征：
1.一种车辆横纵向耦合控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述目标车辆在所述目标路段上以所述期望车速值行驶，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆的运动状态信息，计算所述目标车辆的期望纵向加速度，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标车辆的期望纵向加速度，计算所述目标车辆发动机的需求扭矩，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标路段对应的所述期望车速值、所述目标车辆相对所述目标路段车道中心线的横向位置偏差计算所述目标车辆的期望方向盘转角，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述横向位置偏差、所述目标路段对应的所述期望车速值，计算所述目标车辆的期望横摆角速度，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望横摆角速度，计算所述期望方向盘转角，包括：
8.一种车辆横纵向耦合控制装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种车辆横纵向耦合控制设备，其特征在于，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的车辆横纵向耦合控制方法。
技术总结
本申请提供一种车辆横纵向耦合控制方法、装置、设备及存储介质，涉及智能驾驶技术领域，包括：获取目标路段的道路信息、目标车辆及周围车辆的运动状态信息运动状态信息；目标路段为目标车辆待行驶的路段；根据目标路段的道路信息、目标车辆及周围车辆的运动状态信息，预测目标车辆在目标路段的期望车速值；控制目标车辆在目标路段上以期望车速值行驶，同时根据目标路段对应的期望车速值、目标车辆相对目标路段车道中心线的横向位置偏差计算目标车辆的期望方向盘转角，并将目标车辆的方向盘转角调节为期望方向盘转角。本申请考虑了待行驶路段的道路信息、目标车辆和前方车辆运动状态，并且本申请的技术方案控制逻辑简单，对算力要求低。
技术研发人员：李福祥,田磊,赵玉超,秦涛,丁惟云
受保护的技术使用者：中国重汽集团济南动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23