CN116674594A - 一种基于路径规划的纵向控制方法及装置 - Google Patents

一种基于路径规划的纵向控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种基于路径规划的纵向控制方法及装置，该方法包括：采集目标车辆周围的环境信息；基于环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；基于控制目标点和点坐标信息计算前馈‑反馈的纵向控制输出；基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。可见，该方法及装置能够基于前馈‑反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。

Description

一种基于路径规划的纵向控制方法及装置
技术领域
本申请涉及整车控制技术领域，具体而言，涉及一种基于路径规划的纵向控制方法及装置。
背景技术
目前，在自动驾驶车辆的关键技术中，车辆的纵向规划与控制是自动驾驶车辆的基础和重点，其在很大程度上决定了自动驾驶车辆的性能和体验。现有的纵向控制方法，通常先进行路径规划，然后针对规划的路径点进行车辆纵向控制，然而，在实践中发现，现有方法会出现误差逐渐累积放大，需要进行再次规划进行误差的消除，使得偏离预期控制目标。并且由于控制间隔时间短，对算法的响应速度和计算复杂度有要求。可见，现有控制方法存在误差，使得偏离预期控制目标，且控制计算复杂，从而降低了控制响应速度。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于路径规划的纵向控制方法及装置，能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
本申请第一方面提供了一种基于路径规划的纵向控制方法，包括：
采集目标车辆周围的环境信息；
基于所述环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；
将所述全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；
根据预设规划时间和预设时间间隔，将所述目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；
基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出；
基于所述纵向控制输出对所述目标车辆进行纵向控制。
在上述实现过程中，该方法可以采集目标车辆周围的环境信息；然后，基于环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；并将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；其次，根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；再后，基于控制目标点和点坐标信息计算基于控制目标点和点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出；最后，再基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。可见，该方法能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
进一步地，所述基于所述环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹，包括：
基于所述环境信息进行路径规划，得到多条规划路径；其中，所述规划路径至少包括全局坐标系轨迹、所述目标车辆的自车状态、目标车状态、全局规划点、道路信息、重规划标志中的一种或者多种；
对每条所述规划路径进行碰撞校验，得到校验结果；
根据所述校验结果进行cost计算，得到计算结果；
根据所述计算结果从多条所述规划路径中选择全局最优规划轨迹。
进一步地，所述基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出，包括：
确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息；
根据所述控制目标点、所述点坐标信息以及所述第一点坐标信息计算所述当前时刻对应的反馈PI控制器的输入量和所述当前时刻对应的目标加速度；
根据所述反馈PI控制器的输入量和所述目标加速度，计算所述当前时刻对应的纵向控制输出。
进一步地，所述根据所述反馈PI控制器的输入量和所述目标加速度，计算所述当前时刻对应的纵向控制输出，包括：
根据所述控制目标点和所述点坐标信息确定所述当前时刻对应的第二位置点、在所述当前时刻之后下一时刻对应的第三位置点、所述第二位置点的第二点坐标信息以及所述第三位置点对应的第三点坐标信息；
根据所述第一点坐标信息和所述第二点坐标信息计算所述当前时刻对应的纵向核心偏差；
根据预设的匀加速数学模型、所述第一点坐标信息、所述第三点坐标信息和所述下一时刻，计算所述目标车辆从所述当前位置点到达所述第三位置点所需的目标加速度；
根据所述纵向核心偏差和纵向控制器计算反馈PI控制器的输入量。
进一步地，在所述基于所述纵向控制输出对所述目标车辆进行纵向控制之后，所述方法还包括：
在所述下一时刻时，根据所述目标规划轨迹和所述点坐标信息判断所述第三位置点是否为最后一个控制目标点；
如果否，则将所述下一时刻确定为当前时刻，并执行所述的确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息。
本申请第二方面提供了一种基于路径规划的纵向控制装置，所述基于路径规划的纵向控制装置包括：
采集单元，用于采集目标车辆周围的环境信息；
路径规划单元，用于基于所述环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；
转换单元，用于将所述全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；
划分单元，用于根据预设规划时间和预设时间间隔，将所述目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；
计算单元，用于基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算前馈-反馈（FBC）的纵向控制输出；
控制单元，用于基于所述纵向控制输出对所述目标车辆进行纵向控制。
在上述实现过程中，该装置可以通过采集单元采集目标车辆周围的环境信息；通过路径规划单元来基于环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；通过转换单元将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；通过划分单元来根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；通过计算单元来基于控制目标点和点坐标信息计算基于控制目标点和点坐标信息计算前馈-反馈（FBC）的纵向控制输出；再通过控制单元来基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。可见，该装置能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
进一步地，所述路径规划单元包括：
规划子单元，用于基于所述环境信息进行路径规划，得到多条规划路径；其中，所述规划路径至少包括全局坐标系轨迹、所述目标车辆的自车状态、目标车状态、全局规划点、道路信息、重规划标志中的一种或者多种；
碰撞校验子单元，用于对每条所述规划路径进行碰撞校验，得到校验结果；
第一计算子单元，用于根据所述校验结果进行cost计算，得到计算结果；
选择子单元，用于根据所述计算结果从多条所述规划路径中选择全局最优规划轨迹。
进一步地，所述计算单元包括：
确定子单元，用于确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息；
第二计算子单元，用于根据所述控制目标点、所述点坐标信息以及所述第一点坐标信息计算所述当前时刻对应的反馈PI控制器的输入量和所述当前时刻对应的目标加速度；
第三计算子单元，用于根据所述反馈PI控制器的输入量和所述目标加速度，计算所述当前时刻对应的纵向控制输出。
进一步地，所述第三计算子单元包括：
确定模块，用于根据所述控制目标点和所述点坐标信息确定所述当前时刻对应的第二位置点、在所述当前时刻之后下一时刻对应的第三位置点、所述第二位置点的第二点坐标信息以及所述第三位置点对应的第三点坐标信息；
计算模块，用于根据所述第一点坐标信息和所述第二点坐标信息计算所述当前时刻对应的纵向核心偏差；
所述计算模块，还用于根据预设的匀加速数学模型、所述第一点坐标信息、所述第三点坐标信息和所述下一时刻，计算所述目标车辆从所述当前位置点到达所述第三位置点所需的目标加速度；
所述计算模块，还用于根据所述纵向核心偏差和纵向控制器计算反馈PI控制器的输入量。
进一步地，所述基于路径规划的纵向控制装置还包括：
判断单元，用于在所述下一时刻时，根据所述目标规划轨迹和所述点坐标信息判断所述第三位置点是否为最后一个控制目标点；
确定单元，用于在所述第三位置点不为所述最后一个控制目标点时，将所述下一时刻确定为当前时刻，并执行所述计算单元中的所述确定子单元执行所述确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息的操作。
本申请第三方面提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本申请第一方面中任一项所述的基于路径规划的纵向控制方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请第一方面中任一项所述的基于路径规划的纵向控制方法。
本申请的有益效果为：该方法及装置能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于路径规划的纵向控制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种基于路径规划的纵向控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种基于路径规划的纵向控制装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种基于路径规划的纵向控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
请参看图1，图1为本实施例提供的一种基于路径规划的纵向控制方法的流程示意图。其中，该基于路径规划的纵向控制方法包括：
S101、采集目标车辆周围的环境信息。
S102、基于环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹。
S103、将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹。
S104、根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息。
本实施例中，该方法可以在规划时间S内，将轨迹以每t1（t1为间隔时间）一个点进行划分，规划轨迹分为S/t1个点，并得到每个点的（S，D，Yaw，Curvature，Velocity，Accel）。
S105、基于控制目标点和点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出。
S106、基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。
本实施例中，该方法可以基于传感器所收集的数据进行路径规划，规划出多条路径。然后，对这些路径进行碰撞校验以及cost计算，选择出最优的规划路径。
针对规划的路径，转换成frenet坐标系下的路径，并根据时间间隔，获取控制目标点。
为了加快控制响应时间和算法复杂度，这里采用前馈-反馈（FBC）控制来对期望的纵向运动目标点进行跟踪控制。
结合时间规划的目标点给出的当前时刻t1的速度Vtarget1和位移Starget1，计算出下一时刻的加速度前馈δFF，同时将当前时刻规划的速度位移和实际的速度位移作差，以此为反馈PI控制器的输入量δFB，得到最终的输出量为δ=δFF+δFB。
本实施例中，自动驾驶车辆纵向规划是指在可行驶纵向路径上通过规划算法得到该路径上每一点的期望速度，而纵向控制是指在车辆行车速度方向上的控制，即控制车辆以给定的期望速度或期望车间距离进行行驶。纵向规划控制***是一个典型的混合控制***，它不仅包含连续的动态过程，也包含离散的切换过程。在不同场景下，自动驾驶车辆必须调整速度使其与前方目标车辆速度相同，同时与前方车辆保持一定的安全间距。
本实施例中，该方法的执行主体可以为计算机、服务器等计算装置，对此本实施例中不作任何限定。
在本实施例中，该方法的执行主体还可以为智能手机、平板电脑等智能设备，对此本实施例中不作任何限定。
可见，实施本实施例所描述的基于路径规划的纵向控制方法，能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
实施例2
请参看图2，图2为本实施例提供的一种基于路径规划的纵向控制方法的流程示意图。其中，该基于路径规划的纵向控制方法包括：
S201、采集目标车辆周围的环境信息。
S202、基于环境信息进行路径规划，得到多条规划路径。
本实施例中，规划路径至少包括全局坐标系轨迹、目标车辆的自车状态、目标车状态、全局规划点、道路信息、重规划标志中的一种或者多种。
S203、对每条规划路径进行碰撞校验，得到校验结果。
S204、根据校验结果进行cost计算，得到计算结果。
S205、根据计算结果从多条规划路径中选择全局最优规划轨迹。
本实施例中，该方法可以通过感知设备采集周围环境信息，并生成多条规划轨迹。其中，生成的轨迹包括以下信息，全局坐标系轨迹，自车及目标车状态，全局规划点，道路信息，重规划标志等。
在本实施例中，该方法可以针对规划出来的多条轨迹进行碰撞校核，然后再进行cost计算及排序，选出最优全局规划轨迹。
实施这种实施方式，能够基于传感器输出车辆规划轨迹，然后通过排序选择最优的规划轨迹；同时，还能够基于摄像头感知到的左右两条车道线来计算车辆要跟踪的车道中心线，从而确定车辆居中控制所要到达的目标。
S206、将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹。
本实施例中，该方法可以基于时间进行取轨迹规划点。
在本实施例中，该方法可以基于全局最优规划轨迹，转换成frenet坐标系下规划轨迹。
实施这种实施方式，能够在车辆获取到最优规划轨迹后，由于此时坐标系为全局坐标系，若直接采用全局坐标系进行控制，需要对坐标进行转化后再进行控制，控制的输出结果也要重新转化为全局坐标系，较为复杂，故再次转化为frenet坐标系，同时有利于纵向控制和横向控制的解耦。由于纵向控制对时间要求较高，故采用时间点来取frenet坐标系下的最优轨迹点。
S207、根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息。
本实施例中，该方法可以在规划时间S内，将轨迹以每t1（t1为当前时刻）一个点进行划分，规划轨迹分为S/t1个点，并得到每个点的（S，D，Yaw，Curvature，Velocity，Accel）。
S208、确定当前时刻目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息。
本实施例中，当前时刻为t1时刻。
本实施例中，第一点坐标信息为自车所在点，具体为（S1，D1，Yaw1，Cur1，Vel1，Acc1）。该第一坐标信息对应的是t1时刻实际所在位置。
S209、根据控制目标点、点坐标信息以及第一点坐标信息计算当前时刻对应的反馈PI控制器的输入量和当前时刻对应的目标加速度。
本实施例中，反馈PI控制器的输入量为δFB=Kpex+Ki∫ex。
本实施例中，该方法可以基于时间规划点的纵向控制目标。
在本实施例中，该方法可以在获取到时间规划点后，车辆会进行纵向控制，t1时刻时，自车所在点为（S1，D1，Yaw1，Cur1，Vel1，Acc1），控制目标点为当前t1后的规划点（Starget1，Dtarget1，Yawtarget1，Curtarget1，Veltarget1，Acctarget1），此时t1的纵向核心偏差为（S1-Starget1，Vel1-Veltarget1）。
本实施例中，该方法可以基于前馈-反馈（FBC）的纵向控制中前馈求解。
在本实施例中，该方法可以结合上述提到的t1时刻自车所在点和t2时刻的规划点，基于匀加速数学模型可以计算出到达t2时刻规划点所需的加速度（即上述的目标加速度），δFF=（Veltarget2 2-Vel1 2）/（2*（Starget2-S1））。
本实施例中，该方法可以基于前馈-反馈（FBC）的纵向控制中反馈求解。
在本实施例中，反馈控制的作用是减少纵向跟踪过程中的车辆纵向运动偏差，并同时考虑位置和速度误差，实现两者的双跟踪。车辆实际t1时刻与期望t1时刻的误差为ex=xref-xp。而偏差ex是由于车速偏差ev和距离偏差es所共同决定的，所以ex=xref-xp=ev+es。将误差通过PI控制器，计算得出δFB=Kpex+Ki∫ex；其中，δFB即为反馈PI控制器的输入量。
S210、根据控制目标点和点坐标信息确定当前时刻对应的第二位置点、在当前时刻之后下一时刻对应的第三位置点、第二位置点的第二点坐标信息以及第三位置点对应的第三点坐标信息。
本实施例中，下一时刻为t2时刻。
本实施例中，第二点坐标信息为控制目标点为当前t1后的规划点。具体为（Starget1，Dtarget1，Yawtarget1，Curtarget1，Veltarget1，Acctarget1）。即规划的t1时刻时，期望所在位置。
本实施例中，第三点坐标信息为规划的t2时刻时，期望所在位置。
S211、根据第一点坐标信息和第二点坐标信息计算当前时刻对应的纵向核心偏差。
本实施例中，此时t1的纵向核心偏差为S1-Starget1，Vel1-Veltarget1）。
S212、根据预设的匀加速数学模型、第一点坐标信息、第三点坐标信息和下一时刻，计算目标车辆从当前位置点到达第三位置点所需的目标加速度。
本实施例中，目标加速度为出到达t2时刻规划点所需的加速度，即δFF=（Veltarget2 2-Vel1 2）/（2*（Starget2-S1））。
S213、根据纵向核心偏差和纵向控制器计算反馈PI控制器的输入量。
S214、基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。
S215、在下一时刻时，根据目标规划轨迹和点坐标信息判断第三位置点是否为最后一个控制目标点，若是，则结束本流程；若否，则执行步骤S216。
本实施例中，下一时刻为t2时刻。
在本实施例中，前馈-反馈（FBC）的纵向控制输出为δ=δFF+δFB=（Veltarget22-Vel12）/（2*（Starget2-S1））+Kpex+Ki∫ex。
S216、将下一时刻确定为当前时刻，并执行步骤S208。
本实施例中，该方法可以等待下一t1时刻时，重复上述步骤，直至replantime=0时（即重新规划次数），重新进行路径规划。在重新规划后，由于不存在车速和距离偏差，所以此时t0的纵向控制仅通过前馈进行控制。
实施这种实施方式时，由于控制间隔时间短，相应速度要求高，同时要求算法复杂度低。所以采用基于前馈-反馈控制算法进行具体的纵向跟踪控制。而算法中前馈的计算主要是通过下一时刻速度和位置进行推算，而算法中的反馈控制主要是由于速度误差和位置误差进行反馈控制，如果遇到速度误差或距离误差较大的情况时，会触发replan进行重新规划。
综上可见，该方法能够用于纯视觉、无定位功能车辆路径规划下的纵向控制。其中，由于无法获取未来车道信息，且具有一定的性能及动态规划需求，该路径规划能够每隔一段时间更新最优规划路径，以此来实现持续的纵向控制。
本实施例中，该方法的执行主体可以为计算机、服务器等计算装置，对此本实施例中不作任何限定。
在本实施例中，该方法的执行主体还可以为智能手机、平板电脑等智能设备，对此本实施例中不作任何限定。
可见，实施本实施例所描述的基于路径规划的纵向控制方法，能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
实施例3
请参看图3，图3为本实施例提供的一种基于路径规划的纵向控制装置的结构示意图。如图3所示，该基于路径规划的纵向控制装置包括：
采集单元310，用于采集目标车辆周围的环境信息；
路径规划单元320，用于基于环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；
转换单元330，用于将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；
划分单元340，用于根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；
计算单元350，用于基于控制目标点和点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出；
控制单元360，用于基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。
本实施例中，对于基于路径规划的纵向控制装置的解释说明可以参照实施例1或实施例2中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。
可见，实施本实施例所描述的基于路径规划的纵向控制装置，能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
实施例4
请参看图4，图4为本实施例提供的一种基于路径规划的纵向控制装置的结构示意图。如图4所示，该基于路径规划的纵向控制装置包括：
采集单元310，用于采集目标车辆周围的环境信息；
路径规划单元320，用于基于环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；
转换单元330，用于将全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；
划分单元340，用于根据预设规划时间和预设时间间隔，将目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；
计算单元350，用于基于控制目标点和点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出；
控制单元360，用于基于纵向控制输出对目标车辆进行纵向控制。
作为一种可选的实施方式，路径规划单元320包括：
规划子单元321，用于基于环境信息进行路径规划，得到多条规划路径；其中，规划路径至少包括全局坐标系轨迹、目标车辆的自车状态、目标车状态、全局规划点、道路信息、重规划标志中的一种或者多种；
碰撞校验子单元322，用于对每条规划路径进行碰撞校验，得到校验结果；
第一计算子单元323，用于根据校验结果进行cost计算，得到计算结果；
选择子单元324，用于根据计算结果从多条规划路径中选择全局最优规划轨迹。
作为一种可选的实施方式，计算单元350包括：
确定子单元351，用于确定当前时刻目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息；
第二计算子单元352，用于根据控制目标点、点坐标信息以及第一点坐标信息计算当前时刻对应的反馈PI控制器的输入量和当前时刻对应的目标加速度；
第三计算子单元353，用于根据反馈PI控制器的输入量和目标加速度，计算当前时刻对应的纵向控制输出。
作为一种可选的实施方式，第三计算子单元353包括：
确定模块，用于根据控制目标点和点坐标信息确定当前时刻对应的第二位置点、在当前时刻之后下一时刻对应的第三位置点、第二位置点的第二点坐标信息以及第三位置点对应的第三点坐标信息；
计算模块，用于根据第一点坐标信息和第二点坐标信息计算当前时刻对应的纵向核心偏差；
计算模块，还用于根据预设的匀加速数学模型、第一点坐标信息、第三点坐标信息和下一时刻，计算目标车辆从当前位置点到达第三位置点所需的目标加速度；
计算模块，还用于根据纵向核心偏差和纵向控制器计算反馈PI控制器的输入量。
作为一种可选的实施方式，基于路径规划的纵向控制装置还包括：
判断单元370，用于在下一时刻时，根据目标规划轨迹和点坐标信息判断第三位置点是否为最后一个控制目标点；
确定单元380，用于在第三位置点不为最后一个控制目标点时，将下一时刻确定为当前时刻，并执行计算单元中的确定子单元执行确定当前时刻目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息的操作。
本实施例中，对于基于路径规划的纵向控制装置的解释说明可以参照实施例1或实施例2中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。
可见，实施本实施例所描述的基于路径规划的纵向控制装置，能够基于前馈-反馈的纵向控制输出进行纵向控制，减少了控制过程中所产生的误差，且计算复杂度低，提升了控制响应速度。
本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本申请实施例1或实施例2中的基于路径规划的纵向控制方法。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例1或实施例2中的基于路径规划的纵向控制方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种基于路径规划的纵向控制方法，其特征在于，包括：
采集目标车辆周围的环境信息；
基于所述环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；
将所述全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；
根据预设规划时间和预设时间间隔，将所述目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；
基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出；
基于所述纵向控制输出对所述目标车辆进行纵向控制。
2.根据权利要求1所述的基于路径规划的纵向控制方法，其特征在于，所述基于所述环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹，包括：
基于所述环境信息进行路径规划，得到多条规划路径；其中，所述规划路径至少包括全局坐标系轨迹、所述目标车辆的自车状态、目标车状态、全局规划点、道路信息、重规划标志中的一种或者多种；
对每条所述规划路径进行碰撞校验，得到校验结果；
根据所述校验结果进行cost计算，得到计算结果；
根据所述计算结果从多条所述规划路径中选择全局最优规划轨迹。
3.根据权利要求1所述的基于路径规划的纵向控制方法，其特征在于，所述基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出，包括：
确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息；
根据所述控制目标点、所述点坐标信息以及所述第一点坐标信息计算所述当前时刻对应的反馈PI控制器的输入量和所述当前时刻对应的目标加速度；
根据所述反馈PI控制器的输入量和所述目标加速度，计算所述当前时刻对应的纵向控制输出。
4.根据权利要求3所述的基于路径规划的纵向控制方法，其特征在于，所述根据所述反馈PI控制器的输入量和所述目标加速度，计算所述当前时刻对应的纵向控制输出，包括：
根据所述控制目标点和所述点坐标信息确定所述当前时刻对应的第二位置点、在所述当前时刻之后下一时刻对应的第三位置点、所述第二位置点的第二点坐标信息以及所述第三位置点对应的第三点坐标信息；
根据所述第一点坐标信息和所述第二点坐标信息计算所述当前时刻对应的纵向核心偏差；
根据预设的匀加速数学模型、所述第一点坐标信息、所述第三点坐标信息和所述下一时刻，计算所述目标车辆从所述当前位置点到达所述第三位置点所需的目标加速度；
根据所述纵向核心偏差和纵向控制器计算反馈PI控制器的输入量。
5.根据权利要求4所述的基于路径规划的纵向控制方法，其特征在于，在所述基于所述纵向控制输出对所述目标车辆进行纵向控制之后，所述方法还包括：
在所述下一时刻时，根据所述目标规划轨迹和所述点坐标信息判断所述第三位置点是否为最后一个控制目标点；
如果否，则将所述下一时刻确定为当前时刻，并执行所述的确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息。
6.一种基于路径规划的纵向控制装置，其特征在于，所述基于路径规划的纵向控制装置包括：
采集单元，用于采集目标车辆周围的环境信息；
路径规划单元，用于基于所述环境信息进行路径规划，得到全局最优规划轨迹；
转换单元，用于将所述全局最优规划轨迹转换成frenet坐标系下的目标规划轨迹；
划分单元，用于根据预设规划时间和预设时间间隔，将所述目标规划轨迹进行划分，得到多个控制目标点的点坐标信息；
计算单元，用于基于所述控制目标点和所述点坐标信息计算前馈-反馈的纵向控制输出；
控制单元，用于基于所述纵向控制输出对所述目标车辆进行纵向控制。
7.根据权利要求6所述的基于路径规划的纵向控制装置，其特征在于，所述路径规划单元包括：
规划子单元，用于基于所述环境信息进行路径规划，得到多条规划路径；其中，所述规划路径至少包括全局坐标系轨迹、所述目标车辆的自车状态、目标车状态、全局规划点、道路信息、重规划标志中的一种或者多种；
碰撞校验子单元，用于对每条所述规划路径进行碰撞校验，得到校验结果；
第一计算子单元，用于根据所述校验结果进行cost计算，得到计算结果；
选择子单元，用于根据所述计算结果从多条所述规划路径中选择全局最优规划轨迹。
8.根据权利要求6所述的基于路径规划的纵向控制装置，其特征在于，所述计算单元包括：
确定子单元，用于确定当前时刻所述目标车辆所在当前位置点的第一点坐标信息；
第二计算子单元，用于根据所述控制目标点、所述点坐标信息以及所述第一点坐标信息计算所述当前时刻对应的反馈PI控制器的输入量和所述当前时刻对应的目标加速度；
第三计算子单元，用于根据所述反馈PI控制器的输入量和所述目标加速度，计算所述当前时刻对应的纵向控制输出。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1至5中任一项所述的基于路径规划的纵向控制方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求1至5任一项所述的基于路径规划的纵向控制方法。
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