一种基于差动控制的车辆横向控制方法、装置及设备与流程

1.本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种基于差动控制的车辆横向控制方法、装置及设备。


背景技术：

2.随着汽车保有量日渐增多，交通安全问题也备受关注。在引发交通事故的众多因素中，车道偏离占比居高。在汽车智能化和网联化快速发展，驾驶辅助技术广泛应用的情况下，车辆横向控制功能成为降低交通事故发生率，减轻驾驶员操作负荷的重要因素。
3.现有技术中，通常通过横向控制算法对车辆进行横向控制。或者，当驾驶员驾驶车辆无意识偏离车道时，系统能对驾驶员发出报警并施加修正偏离控制。具体的，所述横向控制算法可以通过调整车辆方向盘的转动方向和转动幅度实现车辆的横向控制。
4.但是，现有的自动驾驶标准中增加了非转向型方向修正控制的描述，而现有技术并不能实现通过车轮转向驱动或转向制动辅助完成车道保持辅助。因此，亟待提供一种基于差动控制的车辆横向控制方法。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于差动控制的车辆横向控制方法、装置及设备，通过车辆偏离车道的偏离距离确定左右车轮纵向力差对车辆进行横向控制，即基于差动控制调整车辆的横向位置，使车辆控制更为精准，满足非转向型方向修正控制。
6.第一方面，提供了一种基于差动控制的车辆横向控制方法，该方法包括：
7.获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；
8.其中，车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息；
9.根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；
10.当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；
11.根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。
12.可选的，根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离，包括：根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定距离车辆最近的车道线为目标车道线，车辆中距离目标车道线最近的车轮为目标车轮；根据目标车轮和目标车道线的位置信息，确定目标车轮的外侧边沿与目标车道线内侧边沿之间的距离为偏离距离。
13.可选的，根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离，包括：根据车道线信息车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆中心线和车道中心线的位置信息；根据车辆中心线和车道中心
线的位置信息，确定车辆中心线和车道中心线之间的距离为偏离距离。
14.可选的，车辆行驶信息，还包括：车辆纵向速度、车辆横向速度和纵向加速度；根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩，包括：根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率；以最小化路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩。
15.可选的，当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩，包括：当偏离距离小于预设阈值时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩。
16.可选的，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩，包括：采用比例-积分-微分(proportion integration differentiation，pid)控制算法，根据偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩。
17.可选的，根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制，包括：通过轮边电机，根据车轮纵向力矩产生车辆驱动力矩，并根据车辆驱动力矩对车辆进行横向控制；或者，通过车轮制动器，根据车轮纵向力矩产生车辆制动力矩，并根据车辆制动力矩对车辆进行横向控制。
18.第二方面，提供了一种基于差动控制的车辆横向控制装置，该装置包括：
19.信息获取模块，用于获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；其中，车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息；
20.偏离距离确定模块，用于根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；
21.期望修正横摆力矩确定模块，用于当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；
22.横向控制模块，用于根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。
23.第三方面，提供了一种电子设备，电子设备包括：
24.至少一个处理器；以及
25.与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
26.存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于差动控制的车辆横向控制方法。
27.第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的基于差动控制的车辆横向控制方法。
28.本发明实施例的技术方案，通过获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制的技术手段，解决了车辆偏离车道，导致发生交通事故的问题，通过车辆偏离车道的
偏离距离确定左右车轮纵向力差对车辆进行横向控制，即基于差动控制调整车辆的横向位置，使车辆控制更为精准，满足非转向型方向修正控制。
29.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是根据本发明实施例一提供的一种基于差动控制的车辆横向控制方法的流程图；
32.图2是根据本发明实施例二提供的另一种基于差动控制的车辆横向控制方法的流程图；
33.图3是根据本发明实施例二提供的一种执行车道横向控制的方法的流程图；
34.图4是根据本发明实施例三提供的另一种基于差动控制的车辆横向控制方法的流程图；
35.图5是根据本发明实施例三提供的一种执行车道横向控制的方法的流程图；
36.图6是根据本发明实施例提供的一种车道偏离抑制的方法的流程图；
37.图7是根据本发明实施例提供的一种车道居中控制的方法的流程图；
38.图8是根据本发明实施例四提供的一种基于差动控制的车辆横向控制装置的结构示意图；
39.图9是实现本发明实施例的基于差动控制的车辆横向控制方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
40.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.实施例一
43.图1是根据本发明实施例一提供的一种基于差动控制的车辆横向控制方法的流程图，本实施例可适用于车辆自动驾驶或半自动驾驶中对车辆进行横向控制的情况，该方法可以由基于差动控制的车辆横向控制装置来执行，该基于差动控制的车辆横向控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该基于差动控制的车辆横向控制装置可配置于电子设备如车道保持辅助控制器中。如图1所示，该方法包括：
44.步骤110、获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息。
45.其中，车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息。
46.在本实施例中，车道线信息可以是车道线的位置信息。
47.具体的，可以通过摄像头采集路况图像信息，然后可以根据所述路况图像信息获取车道线信息和车辆位置信息。车辆位置信息可以包括车辆所处位置和姿态等。
48.步骤120、根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离。
49.在本实施例中，预设位置关系可以有多种，例如，车辆中心线与车道中心线在同一条直线上、车辆与两侧车道线保持预设距离、车辆偏离车道中心线或者车辆偏离两侧车道。在获取车道线信息和车辆位置信息后，可以根据上述预设位置关系确定车辆与车道之间的偏离距离，例如，偏离距离可以是车辆中心线与车道中心线之间的距离，或者车轮与两侧车道线之间的距离。
50.步骤130、当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩。
51.在本实施例中，横向控制条件可以是触发车辆横向控制操作的条件。例如，可以在车辆偏离两侧车道线或车道中心线时，执行确定期望修正横摆力矩的操作，以实现对车辆的横向控制。期望修正横摆力矩可以是车辆被控制进行横向运动时所受到的力矩。
52.在此步骤，具体的，可以采用控制算法，根据偏离距离，以及预设位置关系反映的车辆偏离方向，计算期望修正横摆力矩。上述控制算法可以包括自适应控制算法、预测控制算法、模糊控制算法和pid控制算法等。
53.在本发明实施例的一个可选实施方式中，当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩，包括：当偏离距离小于预设阈值时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩。
54.在本实施例中，预设阈值可以根据预设位置关系，以及用户需求进行设置。例如，可以设置车辆偏离车道中心线时对应的预设阈值与车辆偏离两侧车道线时对应的预设阈值不同。
55.具体的，如果偏离距离小于预设阈值，则可以根据所述偏离距离与所述预设阈值的差值，计算期望修正横摆力矩。
56.步骤140、根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。
57.在本实施例中，车轮纵向力矩可以是车辆被控制进行横向运动时各车轮所受到的驱动力或制动力。
58.在实际应用中，可以采用二次规划法、有效集法、变分法或拉格朗日乘数法，根据期望修正横摆力矩，为各车轮分配不同的车轮纵向力矩。上述车轮纵向力矩可以作为自动
驾驶控制的输入信息，以供车辆的自动驾驶决策系统结合车辆周围设施的坐标位置，实现路径规划和导航。
59.这样设置的好处在于，通过根据期望修正横摆力矩为车轮分配不同的车轮纵向力矩，可以实现根据不同的纵向力矩对车辆进行横向控制。
60.本实施例的技术方案，通过获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制的技术手段，解决了车辆偏离车道，导致发生交通事故的问题，通过车辆偏离车道的偏离距离确定左右车轮纵向力差对车辆进行横向控制，即基于差动控制调整车辆的横向位置，使车辆控制更为精准，从而满足非转向型方向修正控制。
61.实施例二
62.图2是根据本发明实施例二提供的另一种基于差动控制的车辆横向控制方法的流程图，本实施例是对上述技术方案的进一步细化，本实施例中的技术方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。如图2所示，该方法包括：
63.步骤210、获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息。
64.其中，车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息。
65.步骤220、根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定距离车辆最近的车道线为目标车道线，车辆中距离目标车道线最近的车轮为目标车轮。
66.示例性的，可以设置位于车辆左侧的车道线为第一车道线，位于车辆右侧的车道线为第二车道线。如果当前车辆与第一车道线之间的距离大于与第二车道线之间的距离，则可以将第二车道线确定为目标车道线。如果车辆右前车轮与目标车道线之间的距离大于车辆右后车轮与目标车道线之间的距离，则可以将车辆右后车轮确定为目标车轮。
67.步骤230、根据目标车轮和目标车道线的位置信息，确定目标车轮的外侧边沿与目标车道线内侧边沿之间的距离为偏离距离。
68.在本实施例中，偏离距离对应数值可以是正数、负数或零。例如，如果目标车轮在目标车道线的外侧(也即目标车轮超过目标车道线)，则所述偏离距离为负数。或者，如果目标车轮在目标车道线的内侧，则所述偏离距离为正数。又或者，如果目标车轮的外侧边沿与所述目标车道线的内侧边沿位于同一条直线上，则所述偏离距离为零。
69.这样设置的好处在于，通过将目标车轮的外侧边沿与目标车道线内侧边沿之间的距离确定为偏离距离，可以实现及时对车辆进行横向控制，避免车辆越过车道线。
70.步骤240、当偏离距离小于预设阈值时，采用pid控制算法，根据偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩。
71.在一个具体的实施方式中，如果车辆与车道之间的预设位置关系为车辆靠近两侧车道线，且目标车轮与目标车道线之间的偏离距离小于预设阈值，则可以采用pid控制算法，根据所述偏离距离与所述预设阈值的差值，计算期望修正横摆力矩。优选的，在车辆靠近两侧车道线的情况下，可以设置车辆与两侧车道线之间偏离距离的预设阈值为0.3m。
72.具体的，期望修正横摆力矩的具体计算公式可以如下所示：
[0073][0074]
其中，
△
t为期望修正横摆力矩，k
p
为比例增益，ki为积分增益，kd为微分增益，ed＝dtlm-dtlm0，dtlm为目标车轮与目标车道线之间的偏离距离，dtlm0为预设阈值。
[0075]
步骤250、根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率。
[0076]
在本实施例中，车辆性能参数可以包括但不限于轮胎半径、空气阻力系数、车辆迎风面积、路面附着系数、整车质量、重力加速度、质心到前轴的距离、质心到后轴的距离、质心高度、轴距、轮距和电机最大输出转矩等。车辆行驶信息还包括但不限于车辆纵向速度、车辆横向速度和纵向加速度。所述车辆纵向速度、车辆横向速度和纵向加速度可以通过控制器局域网(controller area network，can)总线获取。
[0077]
在此步骤，具体的，可以通过下述计算公式得到各车轮的车轮法向载荷：
[0078][0079]
其中，f
z1
为车辆左前轮的车轮法向载荷，f
z2
为车辆右前轮的车轮法向载荷，f
z3
为车辆左后轮的车轮法向载荷，f
z4
为车辆右后轮的车轮法向载荷，为车辆纵向速度的导数，为车辆横向速度的导数，lf为质心到前轴的距离，lr为质心到后轴的距离，g为重力加速度，hg为质心高度，m为整车质量，l为轴距，b为轮距。
[0080]
纵向力的具体计算公式可以如下所示：
[0081]
ti＝f
xirw
[0082]
其中，ti为车轮的纵向力，f
xi
为电机输出力矩，rw为轮胎半径。
[0083]
路面附着利用率的具体计算公式可以如下所示：
[0084][0085]
其中，j为路面附着利用率，μ为路面附着系数，f
zi
为车轮法向载荷，rw为轮胎半径。
[0086]
步骤260、以最小化路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩。
[0087]
具体的，最小化路面附着利用率可以通过下述计算公式得到：
[0088][0089]
期望修正横摆力对应的约束条件可以通过下述计算公式得到：
[0090][0091]
其中，t1为车辆左前轮的纵向力，t2为车辆右前轮的纵向力，t3为车辆左后轮的纵向力，t4为车辆右后轮的纵向力。
[0092]
纵向力对应的约束条件可以通过下述计算公式得到：
[0093][0094]
其中，a为纵向加速度，cd为空气阻力系数，a为车辆迎风面积，u为车辆纵向速度。
[0095]
纵向力最大值条件可以通过下述计算公式得到：
[0096][0097]
其中，f
xi_max
为纵向力的最大值，t
i_max
为电机最大输出转矩。
[0098]
在一个具体的实施方式中，可以将期望修正横摆力矩和纵向力的约束条件，代入最小化路面附着利用率的目标函数中，采用拉格朗日乘数法进行最优解计算，得到各车轮的车轮纵向力矩。
[0099]
其中，最优解计算的具体公式如下所示：
[0100][0101]
这样设置的好处在于，由于路面附着利用率越小，车辆行驶稳定性和侧滑可能性越小，因此提出了一种以最小化路面附着利用率为目标函数的车轮纵向力矩计算方法，提高了车辆行驶的稳定性，保障了车辆驾驶安全。
[0102]
步骤270、根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。
[0103]
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据所述车轮纵向力矩对车辆进行横向控制，包括：通过轮边电机，根据所述车轮纵向力矩产生车辆驱动力矩，并根据所述车辆驱动力矩对车辆进行横向控制；或者，通过车轮制动器，根据所述车轮纵向力矩产生车辆制动力矩，并根据所述车辆制动力矩对车辆进行横向控制。
[0104]
具体的，可以为车辆上的每一个车轮对应设置一个轮边电机，四个轮边电机可以产生不同的车辆驱动力矩。然后，可以根据不同的车辆驱动力矩实现车辆的横向控制。或者，可以为车辆上的每一个车轮对应设置一个车轮制动器，四个车轮制动器可以产生不同的车辆制动力矩。然后，可以根据不同的车辆制动力矩实现车辆的横向控制。
[0105]
示例性的，假设目标车道线为车辆右侧车道线，则可以设置左前车轮的车辆驱动力矩小于右前车轮的车辆驱动力矩，此时车辆向左侧横向移动。
[0106]
又一示例性的，图3是根据本发明实施例二提供的一种执行车道横向控制的方法的流程图。如图3所示，可以采用偏差控制的方法，根据目标车轮与目标车道线之间的偏离距离dtlm和预设阈值dtlm0，确定期望修正横摆力矩δt。然后根据期望修正横摆力矩δt，进行力矩分配，输出车轮纵向力矩至纵向控制执行器。在采用转向驱动辅助控制完成车道保持时，纵向控制执行器可为轮边电机，通过轮边电机产生车轮驱动力矩t
ti
，完成对期望修正横摆力矩δt的响应。
[0107]
本实施例的技术方案，通过获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定距离车辆最近的车道线为目标车道线，车辆中距离目标车道线最近的车轮为目标车轮；根据目标车轮和目标车道线的位置信息，确定目标车轮的外侧边沿与目标车道线内侧边沿之间的距离为偏离距离；当偏离距离小于预设阈值时，采用pid控制算法，根据偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩；根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率；以最小化路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩；根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制的技术手段，解决了车辆偏离车道，导致发生交通事故的问题，考虑了路面附着利用率对车辆横向控制的影响，提高了车辆行驶的稳定性，降低了车辆侧滑可能性，保障了车辆驾驶安全。
[0108]
实施例三
[0109]
图4是根据本发明实施例三提供的另一种基于差动控制的车辆横向控制方法的流程图，本实施例是对上述技术方案的进一步细化，本实施例中的技术方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。如图4所示，该方法包括：
[0110]
步骤310、获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息。
[0111]
其中，车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息。
[0112]
步骤320、根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆中心线和车道中心线的位置信息。
[0113]
步骤330、根据车辆中心线和车道中心线的位置信息，确定车辆中心线和车道中心线之间的距离为偏离距离。
[0114]
在本实施例中，所述偏离距离对应的数值可以是负数或零。例如，如果车辆中心线在车道中心线的左侧或右侧，则所述偏离距离对应的数值为负数。或者，如果车辆中心线与车道中心线位于同一条直线上，则所述偏离距离对应的数值为零。
[0115]
步骤340、当偏离距离小于预设阈值时，采用pid控制算法，根据偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩。
[0116]
在一个具体的实施方式中，如果车辆与车道之间的预设位置关系为车辆靠近车道中心线，且车辆中心线与车道中心线之间的偏离距离小于预设阈值，则可以采用pid控制算法，根据所述偏离距离与所述预设阈值的差值，计算期望修正横摆力矩。优选的，在情况车辆靠近车道中心线的情况下，可以设置车辆与两侧车道线之间偏离距离的预设阈值为0m。
[0117]
具体的，期望修正横摆力矩的具体计算公式可以如下所示：
[0118][0119]
其中，ed＝dtlc-dtlc0，dtlc为车辆中心线与车道中心线之间的偏离距离，dtlc0为预设阈值。
[0120]
这样设置的好处在于，通过设置预设阈值为0m，可以使得车辆始终沿车道中心线行驶，提高了车辆行驶的稳定性。
[0121]
步骤350、根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩。
[0122]
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩，包括：根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率；以最小化路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩。
[0123]
步骤360、根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。
[0124]
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据所述车轮纵向力矩对车辆进行横向控制，包括：通过轮边电机，根据所述车轮纵向力矩产生车辆驱动力矩，并根据所述车辆驱动力矩对车辆进行横向控制；或者，通过车轮制动器，根据所述车轮纵向力矩产生车辆制动力矩，并根据所述车辆制动力矩对车辆进行横向控制。
[0125]
示例性的，假设车辆中心线位于车道中心线的右侧，则可以设置左前车轮的车辆制动力矩大于右前车轮的车辆制动力矩，此时车辆向左侧横向移动。或者，可以设置左前车轮的车辆驱动力矩小于右前车轮的车辆驱动力矩。
[0126]
又一实施例性的，图5是根据本发明实施例三提供的一种执行车道横向控制的方法的流程图。如图5所示，可以采用偏差控制的方法，输入车辆中心线与车道中心线之间的偏离距离dtlc和预设阈值dtlc0，输出期望修正横摆力矩δt。然后根据期望修正横摆力矩δt，进行力矩分配，输出车轮纵向力矩至纵向控制执行器。采用转向制动辅助控制完成车道保持，此时纵向控制执行器可为车轮制动器，通过车轮制动器产生车轮独立制动力矩t
bi
，完成对期望修正横摆力矩δt的响应。
[0127]
本实施例的技术方案，通过获取车辆行驶信息，根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆中心线和车道中心线的位置信息；根据车辆中心线和车道中心线的位置信息，确定车辆中心线和车道中心线之间的距离为偏离距离；当偏离距离小于预设阈值时，采用pid控制算法，根据偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩；根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率；以最小化路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩，根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制的技术手段，解决了车辆偏离车道，导致发生交通事故的问题，可以实现车道居中控制，有效避免了车辆非正常驶出两侧车道，进一步保障了车辆驾驶安全。
[0128]
在上述实施方式的基础上，假设目标车轮与目标车道线之间的偏离距离为0.2m，小于0.3m的预设阈值，则可以基于0.1m的差值，采用pid控制算法，确定期望修正横摆力矩。可以根据上述期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩，并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制，此时目标车轮与目标车道线之间的偏离距离为0.3m。然后，可以确定车辆中心线与车道中心线之间的偏离距离。如果上述偏离距离对应数值小于0，则可以确定更新的期望修正横摆力矩，并根据上述更新的期望修正横摆力矩确定更新的车轮纵向力矩。可以根据上述更新的车轮纵向力矩，对车辆进行横向控制，此时车辆中心线和车道中心线之间的偏离距离为零。
[0129]
这样设置的好处在于，可以实现依次对车辆进行车道偏离抑制和车道居中控制，提高了车辆横向控制的效率。
[0130]
图6是根据本发明实施例提供的一种车道偏离抑制的方法的流程图。
[0131]
本发明实施例的一个具体实施方式，如图6所示，可以读取摄像头采集的图像信息，获取车道线信息和车辆位置信息。解析车道线，计算目标车轮与目标车道线之间的偏离距离dtlm。读取can总线上的车辆行驶信息，调用预设阈值dtlm0。判断dtlm是否小于dtlm0。如果dtlm小于dtlm0，则可以通过决策控制器读取dtlm，计算期望修正横摆力矩δt。根据期望修正横摆力矩δt，通过执行控制器完成车轮力矩分配，得到车轮纵向力矩ti。将车轮纵向力矩ti输入到纵向执行控制器。
[0132]
图7是根据本发明实施例提供的一种车道居中控制的方法的流程图。
[0133]
本发明实施例的一个具体实施方式中，如图7所示，可以读取摄像头采集的图像信息，获取车道线信息和车辆位置信息。解析车道线，计算车辆中心线和车道中心线之间的偏离距离dtlc。读取can总线上的车辆行驶信息，调用预设阈值dtlc0。判断dtlc是否小于dtlc0。如果dtlc小于dtlc0，则可以通过决策控制器读取dtlc，计算期望修正横摆力矩δt。根据期望修正横摆力矩δt，通过执行控制器完成车轮力矩分配，得到车轮纵向力矩ti。将车轮纵向力矩ti输入到纵向执行控制器。
[0134]
实施例四
[0135]
图8是根据本发明实施例四提供的一种基于差动控制的车辆横向控制装置的结构示意图。本实施例可适用于车辆自动驾驶或半自动驾驶中对车辆进行横向控制的情况，该车辆的横向控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，并可配置于电子设备如车道保持辅助控制器中。
[0136]
如图8所示，本实施例公开的基于差动控制的车辆横向控制装置，包括：
[0137]
信息获取模块81，用于获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；其中，车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息；
[0138]
偏离距离确定模块82，用于根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；
[0139]
期望修正横摆力矩确定模块83，用于当偏离距离满足横向控制条件时，根据所述车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；
[0140]
横向控制模块84，用于根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。
[0141]
本实施例中的技术方案，通过信息获取模块、偏离距离确定模块、期望修正横摆力矩确定模块，以及横向控制模块的相互配合，可以实现基于差动控制完成车辆横向位置调整，在车辆偏离车道线时施加抑制控制，实现车道保持辅助，使车辆控制更为精准，满足非转向型方向修正控制。
[0142]
可选的，偏离距离确定模块82，包括：
[0143]
目标车轮确定单元，用于根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定距离车辆最近的车道线为目标车道线，车辆中距离目标车道线最近的车轮为目标车轮；
[0144]
第一偏离距离确定单元，用于根据目标车轮和目标车道线的位置信息，确定目标车轮的外侧边沿与目标车道线内侧边沿之间的距离为偏离距离；
[0145]
位置信息确定单元，用于根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的
预设位置关系，确定车辆中心线和车道中心线的位置信息；
[0146]
第二偏离距离确定单元，用于根据车辆中心线和车道中心线的位置信息，确定车辆中心线和车道中心线之间的距离为偏离距离。
[0147]
可选的，横向控制模块84，包括：
[0148]
路面附着利用率确定单元，用于根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率；
[0149]
车轮纵向力矩确定单元，用于以最小化路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩；
[0150]
驱动力矩确定单元，用于通过轮边电机，根据车轮纵向力矩产生车辆驱动力矩，并根据车辆驱动力矩对车辆进行横向控制；
[0151]
制动力矩确定单元，用于通过车轮制动器，根据车轮纵向力矩产生车辆制动力矩，并根据车辆制动力矩对车辆进行横向控制。
[0152]
可选的，期望修正横摆力矩确定模块83，包括：
[0153]
条件判断单元，用于当偏离距离小于预设阈值时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；
[0154]
横摆力矩确定单元，用于采用pid控制算法，根据偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩。
[0155]
本发明实施例所提供的基于差动控制的车辆横向控制装置可执行本发明任意实施例所提供的基于差动控制的车辆横向控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0156]
实施例五
[0157]
图9示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。
[0158]
如图9所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0159]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0160]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如基于差动控制的车辆横向控制方法。
[0161]
在一些实施例中，基于差动控制的车辆横向控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的基于差动控制的车辆横向控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于差动控制的车辆横向控制方法。
[0162]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0163]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0164]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0165]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0166]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网
(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0167]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0168]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0169]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于差动控制的车辆横向控制方法，其特征在于，包括：获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；其中，所述车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息；根据所述车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；当所述偏离距离满足横向控制条件时，根据所述车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；根据所述期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据所述车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离，包括：根据所述车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定距离车辆最近的车道线为目标车道线，车辆中距离所述目标车道线最近的车轮为目标车轮；根据所述目标车轮和所述目标车道线的位置信息，确定所述目标车轮的外侧边沿与所述目标车道线内侧边沿之间的距离为偏离距离。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离，包括：根据所述车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆中心线和车道中心线的位置信息；根据所述车辆中心线和车道中心线的位置信息，确定所述车辆中心线和所述车道中心线之间的距离为偏离距离。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆行驶信息，还包括：车辆纵向速度、车辆横向速度和纵向加速度；所述根据所述期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩，包括：根据车辆性能参数以及车辆行驶信息，确定各车轮的车轮法向载荷和纵向力；并根据各车轮法向载荷以及车辆性能参数中的路面附着系数和轮胎半径确定路面附着利用率；以最小化所述路面附着利用率为目标函数，以期望修正横摆力矩和纵向力为约束条件进行最优解计算，并将计算得到的最优解作为车轮纵向力矩。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述偏离距离满足横向控制条件时，根据所述车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩，包括：当所述偏离距离小于预设阈值时，根据所述车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩，包括：采用pid控制算法，根据所述偏离距离以及预设阈值，确定期望修正横摆力矩。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车轮纵向力矩对车辆进行横向控制，包括：通过轮边电机，根据所述车轮纵向力矩产生车辆驱动力矩，并根据所述车辆驱动力矩对车辆进行横向控制；或者，
通过车轮制动器，根据所述车轮纵向力矩产生车辆制动力矩，并根据所述车辆制动力矩对车辆进行横向控制。8.一种基于差动控制的车辆横向控制装置，其特征在于，包括：信息获取模块，用于获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；其中，所述车辆行驶信息包括：车道线信息和车辆位置信息；偏离距离确定模块，用于根据所述车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；期望修正横摆力矩确定模块，用于当所述偏离距离满足横向控制条件时，根据所述车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；横向控制模块，用于根据所述期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据所述车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的基于差动控制的车辆横向控制方法。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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的基于差动控制的车辆横向控制方法。

技术总结
本发明公开了一种基于差动控制的车辆横向控制方法、装置及设备，该方法包括：获取车辆行驶过程中的车辆行驶信息；根据车道线信息、车辆位置信息以及车辆与车道之间的预设位置关系，确定车辆与车道之间的偏离距离；当偏离距离满足横向控制条件时，根据车辆与车道线之间的偏离距离，确定期望修正横摆力矩；根据期望修正横摆力矩，确定车轮纵向力矩；并根据车轮纵向力矩对车辆进行横向控制。本发明的技术方案，通过车辆偏离车道的偏离距离确定左右车轮纵向力差对车辆进行横向控制，即基于差动控制调整车辆的横向位置，在车辆偏离车道线时施加抑制控制，实现车道保持辅助，使车辆控制更为精准，满足非转向型方向修正控制。满足非转向型方向修正控制。满足非转向型方向修正控制。


技术研发人员：朱可夫 王宇 张建 李林润 周添 姜洪伟
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/9/19