[發明專利]一種自動駕駛車輛的橫向冗余控制方法和系統

有效

• 申請號: 201810006554.0
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108357485B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 劉秋錚;黃海洋;張建;王御;陳鴻帥;王宇;王培儒
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: B60W10/06
• 分類號: B60W10/06;B60W10/18;B60W40/107;B60W40/10
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明提供了一種自動駕駛車輛的橫向冗余控制方法，包括：基于目標縱向加速度和目標橫擺角速度分別計算車輛的總目標縱向力和目標橫擺力矩；基于實際縱向加速度和實際橫向加速度計算每個車輪的極限縱向力估計值；根據所計算的總目標縱向力、目標橫擺力矩和極限縱向力估計值構建目標函數，以及根據所述極限縱向力估計值和車輛的當前最大驅動力構建約束規則；對所構建的目標函數和約束規則進行求解，得到每個車輪的目標縱向力；基于所得到的每個車輪的目標縱向力確定需求的總驅動力和每個車輪所需求的制動力；基于所確定的總驅動力和每個車輪所需求的制動力進行相應的控制。本發明能夠同時兼顧縱向目標和橫向目標的實現，提升了車輛可控性及安全性。

技術領域

本發明涉及自動駕駛車輛控制領域，具體涉及一種在轉向系統失效情況下，基于縱向力差動控制的自動駕駛車輛的橫向冗余控制方法和系統。

背景技術

自動駕駛正以強勁的勢頭席卷全球汽車業，世界多國均發布了由駕駛輔助逐漸過渡到完全自動駕駛的戰略目標。隨著自動駕駛等級的提升，駕駛員的操作逐漸減少，特別是在國際自動機械工程師學會(SAE)定義中三級及以上的自動駕駛車輛，主要由機器監控行車環境，人類駕駛員不需要一直坐在駕駛座上手握方向盤。對于這些高級自動駕駛車輛，其通?？煞譃榄h境感知、智能決策及控制執行三大技術層次。其中控制執行層包括車輛的驅動/制動系統和轉向系統,自動執行驅動、制動和轉向操作，從而實現車輛的縱向和橫向控制目標，使車輛跟隨期望軌跡。而如果一旦執行系統出現故障，駕駛員無法快速介入，仍需要通過計算機操作進行認知判別干預，因此在車輛轉向、制動執行系統的設計中需要考慮失效情況下無駕駛員操作可自動執行的系統冗余方案。

車輛的橫向控制目標實現通常依賴轉向系統如電子助力轉向(EPS)，其可在無駕駛員操作的情況下，由電機主動控制方向盤轉角，從而控制前輪轉角使車輛跟隨目標軌跡。對于自動駕駛等級較低的車輛，其在EPS失效的情況下可由駕駛員進行無助力轉向，而高級自動駕駛車輛駕駛員在EPS系統失效時尚未介入，智能決策層的橫向控制目標就需要一套橫向冗余系統來實現。

目前通過車輛左右側車輪縱向力不同來控制車輛轉向的縱向力差動控制方法可以實現橫向冗余控制，與雙EPS電機等方法相比，具有明顯的低成本優勢，并且對于轉向系統機械卡死的情況下，雙EPS方案無法實現冗余控制。但現有的縱向力差動控制冗余方案，僅考慮橫向控制目標，在車輛驅動力及制動力分配上并未綜合考慮其引起車輛縱向速度的變化，無法滿足高級自動駕駛對于縱向控制目標的需求，容易導致車輛尚未到達安全區域即進入車速過低甚至剎停狀態，存在安全隱患。

因此，在通過縱向力差動進行橫向冗余控制時，如果同時兼顧自動駕駛車輛的縱向控制目標，將能夠更好的提升自動駕駛車輛的安全性。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的以上問題，提出一種在轉向系統失效情況下，基于縱向力差動控制且能夠兼顧橫縱向控制目標的橫向冗余控制方法和系統。

本發明采用的技術方案為：

本發明實施例提供一種自動駕駛車輛的橫向冗余控制方法，包括：基于目標縱向加速度、車輛的行駛阻力以及第一預設運算關系計算車輛的總目標縱向力；基于目標橫擺角速度和第二預設運算關系計算車輛的目標橫擺力矩；基于車輛的實際縱向加速度、實際橫向加速度和第三預設運算關系計算每個車輪的極限縱向力估計值；根據所計算的總目標縱向力、目標橫擺力矩和極限縱向力估計值構建目標函數，以及根據所述極限縱向力估計值和車輛的當前最大驅動力構建約束規則；對所構建的目標函數和約束規則進行求解，得到每個車輪的目標縱向力；基于所得到的每個車輪的目標縱向力確定需求的總驅動力和每個車輪所需求的制動力；以及基于所確定的總驅動力和每個車輪所需求的制動力進行相應的控制。

進一步地，所述基于目標縱向加速度、車輛的行駛阻力以及第一預設運算關系計算車輛的總目標縱向力包括根據下述公式(1)計算所述總目標縱向力：