本發(fā)明涉及路徑跟蹤技術領域，特別是涉及一種路徑跟蹤控制方法、裝置及智能汽車。

背景技術：

路徑跟蹤是指在慣性坐標系中，無人駕駛車輛從一個給定的初始狀態(tài)出發(fā)，跟隨和到達理想的幾何路徑，而車輛的初始點可以在這條路徑上，也可以不在路徑上。目前工程實踐中主要應用的是pid(proportionintegrationdifferentiation，比例積分微分)控制算法來實現(xiàn)路徑跟蹤。然而，現(xiàn)有的基于pid控制算法的路徑跟蹤無法準確描述給定跟蹤路徑的曲率特點，使無人駕駛車輛無法跟蹤預瞄點之前的路徑，會放大跟蹤路徑的突變問題，可能引發(fā)橫向控制量的突變，導致失控。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對現(xiàn)有的基于pid控制算法的路徑跟蹤無法準確描述給定跟蹤路徑的曲率特點，使無人駕駛車輛無法跟蹤預瞄點之前的路徑，會放大跟蹤路徑的突變問題的缺陷，提供一種路徑跟蹤控制方法、裝置及智能汽車。

一種路徑跟蹤控制方法，包括步驟：

獲取給定的目標路徑和車輛的狀態(tài)信息；其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列；所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速；

根據(jù)預設的主預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取主預瞄點，根據(jù)預設的輔助預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取輔助預瞄點；

根據(jù)主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一橫向誤差，根據(jù)輔助預瞄點的位置、車輛位置與車輛航向確定第二橫向誤差；

根據(jù)所述車輛當前的車速和預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系分別確定主預瞄pid控制的參數(shù)和輔助預瞄pid控制的參數(shù)，將主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差代入主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，將輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量；

對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量；

輸出所述當前控制周期的方向盤轉角控制量至車輛控制執(zhí)行機構。

一種路徑跟蹤控制裝置，包括：

信息獲取模塊，用于獲取給定的目標路徑和車輛的狀態(tài)信息；其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列；所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速；

預瞄點獲取模塊，用于根據(jù)預設的主預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取主預瞄點，根據(jù)預設的輔助預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取輔助預瞄點；

橫向誤差計算模塊，根據(jù)主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一橫向誤差，根據(jù)輔助預瞄點的位置、車輛位置與車輛航向確定第二橫向誤差；

預瞄輸出量計算模塊，根據(jù)所述車輛當前的車速和預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系分別確定主預瞄pid控制的參數(shù)和輔助預瞄pid控制的參數(shù)，將主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差代入主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，將輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量；

方向盤轉角控制量計算模塊，用于對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量；

方向盤轉角控制量輸出模塊，用于輸出所述當前控制周期的方向盤轉角控制量至車輛控制執(zhí)行機構。

一種智能汽車，包括智能駕駛儀和車輛本體；所述智能駕駛儀被配置為：

獲取給定的目標路徑和車輛的狀態(tài)信息；其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列；所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速；

根據(jù)預設的主預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取主預瞄點，根據(jù)預設的輔助預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取輔助預瞄點；

根據(jù)主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一橫向誤差，根據(jù)輔助預瞄點的位置、車輛位置與車輛航向確定第二橫向誤差；

根據(jù)所述車輛當前的車速和預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系分別確定主預瞄pid控制的參數(shù)和輔助預瞄pid控制的參數(shù)，將主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差代入主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，將輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量；

對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量；

輸出所述當前控制周期的方向盤轉角控制量至車輛控制執(zhí)行機構。

本發(fā)明所提供的路徑跟蹤控制方法、裝置及智能汽車，通過選取主預瞄點與輔助預瞄點并分別計算其橫向誤差，根據(jù)橫向誤差分別計算主預瞄輸出量和輔助預瞄輸出量并加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量并輸出至車輛執(zhí)行機構，基于此準確描述給定的目標路徑的曲率特點，使車輛的跟蹤路徑更加貼合給定的目標路徑，以提高路徑跟蹤的魯棒性，增強路徑跟蹤控制的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為一實施例的路徑跟蹤控制方法流程圖；

圖2為目標路徑點的排列順序示意圖；

圖3為第一橫向誤差與第二橫向誤差示意圖；

圖4為一實施例的主預瞄點的計算方法流程圖；

圖5為一實施例的輔助預瞄點的計算方法流程圖；

圖6為一實施例的第一橫向誤差的計算方法流程圖；

圖7為第一橫向誤差與第二橫向誤差的計算過程示意圖；

圖8為一實施例的第二橫向誤差的計算方法流程圖；

圖9為一實施例的主預瞄輸出量的計算方法流程圖；

圖10為一實施例的輔助預瞄輸出量的計算方法流程圖；

圖11為一實施例的路徑跟蹤控制裝置的模塊結構圖；

圖12為一優(yōu)選實施例的路徑跟蹤控制裝置模塊結構圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明的目的、技術方案以及技術效果，以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步的講解說明。同時聲明，以下所描述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在一實施例中，如圖1所示，為一實施例的路徑跟蹤控制方法流程圖，包括步驟：

s101，獲取給定的目標路徑和車輛的狀態(tài)信息；其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列；所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速。

在進入一個控制周期時，即當前控制周期的起始時間，車輛在起始時間獲取給定的目標路徑，以及車輛的狀態(tài)信息。其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列，如圖2所示，為目標路徑點的排列順序示意圖，d1為目標路徑的方向，圖中的虛線為給定的目標路徑，車輛按照目標路徑的方向在給定的目標路徑上行駛，先后從點n1行駛至點n7，即n1～n7依照各目標路徑點的排列順序排列。所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速。優(yōu)選地，可以通過gps定位系統(tǒng)獲取車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速，其中，車輛位置可以是車身任意一點的位置，優(yōu)選地，本具體實施例中以gps定位系統(tǒng)所在的位置為車輛位置，以車輛速度方向為車輛航向。

s102，根據(jù)預設的主預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取主預瞄點，根據(jù)預設的輔助預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取輔助預瞄點。

其中，可在預設的第一范圍內選定主預瞄距離的距離值，在預設的第二范圍內選定輔助預瞄距離的距離值。所述第一范圍與所述第二范圍根據(jù)實驗經驗進行標定。

在一優(yōu)選實施例中，根據(jù)人眼的反應能力，也為了保證后續(xù)選取的主預瞄初始點在車輛的前方，可在5～25米的范圍內選定主預瞄距離的距離值。同時，若設置在車輛上的gps定位系統(tǒng)到車頭的距離為x米，為了減小路徑跟蹤控制的偏差，可在0～x米的范圍內選定輔助預瞄距離的距離值。進一步的，若2<x<4可在2～x米的范圍內選定輔助預瞄距離的距離值；若x>4，可在2～4米的范圍內選定輔助預瞄距離的距離值。優(yōu)選地，可以根據(jù)實驗預設一個預瞄時間閾值，通過計算所述車輛當前的車速與所述預瞄時間閾值的乘積，得到主預瞄距離。優(yōu)選地，將所述預瞄時間閾值設置為2秒。

s103，根據(jù)主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一橫向誤差，根據(jù)輔助預瞄點的位置、車輛位置與車輛航向確定第二橫向誤差。

如圖3所示，為第一橫向誤差與第二橫向誤差示意圖，其中，d2表示車輛航向，p1、p2分別表示主預瞄點與輔助預瞄點，從主預瞄點p1到車輛航向的距離表示第一橫向誤差，即線段長度l1；從輔助預瞄點p2到車輛航向的距離表示第二橫向誤差，即線段長度l2，優(yōu)選地，本具體實施例中以車輛速度方向為車輛航向。

s104，根據(jù)所述車輛當前的車速和預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系分別確定主預瞄pid控制的參數(shù)和輔助預瞄pid控制的參數(shù)，將主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差代入主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，將輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量。

其中，所述預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系可通過map圖來表示，map圖即為通過實際試驗標定出來的車輛車速與pid參數(shù)之間的映射關系圖，在map圖中輸入的車輛車速，即可輸出pid參數(shù)，即map圖中不同的車速對應了特定的pid參數(shù)。通過主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，通過輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量。上述計算過程可通過pid控制器來實現(xiàn)，在pid控制器中預先寫入所述主預瞄pid控制的算法和所述輔助預瞄pid控制的算法。pid控制器可以動態(tài)獲取所述主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差，通過所述主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量；同時可以動態(tài)獲取所述輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差，通過所述輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量。

本實施例中采用雙pid控制器的結構，包括主預瞄pid控制器和輔助預瞄pid控制器，所述主預瞄pid控制器用于計算主預瞄輸出量，所述輔助預瞄pid控制器用于計算輔助預瞄輸出量。

s105，對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量。

其中，所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量分別有與之對應的權重，根據(jù)對應的權重，將所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量。

s106，輸出所述當前控制周期的方向盤轉角控制量至車輛控制執(zhí)行機構。

其中，所述當前控制周期的方向盤轉角控制量輸出至車輛控制執(zhí)行機構后，車輛控制執(zhí)行機構根據(jù)所述方向盤轉角控制量調整車輛的方向盤轉動的角度，使車輛跟隨給定的目標路徑行駛。

上述實施例的路徑跟蹤控制方法，通過選取主預瞄點與輔助預瞄點并分別計算其橫向誤差，根據(jù)橫向誤差分別計算主預瞄輸出量和輔助預瞄輸出量并加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量并輸出至車輛執(zhí)行機構，基于此準確描述給定的目標路徑的曲率特點，使車輛的跟蹤路徑更加貼合給定的目標路徑，以提高路徑跟蹤的魯棒性，增強路徑跟蹤控制的穩(wěn)定性。

在一實施例中，如圖4所示，為一實施例的主預瞄點的計算方法流程圖，包括步驟：

s201，計算所述各目標路徑點與車輛的距離，選取距離最小的目標路徑點作為當前控制周期的最近點。

如圖2所示，計算各目標路徑點與車輛的距離，設點n4與車輛的距離最小，則將點n4作為當前控制周期的最近點，并將排列在點n4之前的目標路徑點排除，即排除點n1～n3，在接下去的步驟的計算過程中，不將所排除的點列入計算范圍之內。通過選取最近點以及將最近點前的目標路徑點排除的過程，結合主預瞄距離的設定，可以確保計算得到的主預瞄初始點在車輛的前方，即確保主預瞄初始點處于當前控制周期內的目標路徑點中。

在一優(yōu)選實施例中，當所述當前控制周期的目標路徑點構成的路徑與上一控制周期的目標路徑點構成的路徑相同時，在上一控制周期的最近點前后各選取預設數(shù)量的目標路徑點，計算所述上一控制周期的最近點前后各選取預設數(shù)量的目標路徑點與車輛的距離，選取距離最小的目標路徑點作為當前控制周期的最近點。

其中，設定車輛在進入一個控制周期時的位置為參考位置，當所述當前控制周期的目標路徑點構成的路徑與上一控制周期的目標路徑點構成的路徑相同時，即所有當前控制周期的目標路徑點相對于當前控制周期的參考位置的位置，與上一控制周期的目標路徑點相對于上一控制周期的參考位置的位置相同。在上述條件下，通過對上一控制周期的最近點的處理得到當前控制周期的最近點，可以減少選取最近點的計算量，提高計算效率。

在一實施例中，如下式所示：n≥x1/x2，其中，n去除小數(shù)取整數(shù)，表示預設數(shù)量；x1表示車輛在當前控制周期內可能發(fā)生的位移；x2表示上一控制周期內所有相鄰的目標路徑點之間的距離的最小值。

在一優(yōu)選實施例中，引入修正系數(shù)a1和a2，如下式所示：n≥(a1·x1/x2)+a2，其中，n去除小數(shù)取整數(shù)，表示預設數(shù)量；x1表示車輛在當前控制周期內可能發(fā)生的位移；x2表示上一控制周期內所有相鄰的目標路徑點之間的距離的最小值。

其中，所述可能發(fā)生的位移x1為車輛在上一控制周期內的最大車速與上一控制周期時間的乘積。在可以保證選取到合理的當前控制周期的最近點的條件下，通過對預設數(shù)量的范圍的限定，方便選取較小的預設數(shù)量值以減少計算時間。

s202，從所述最近點開始，依照各目標路徑點的排列順序獲取各目標路徑點與車輛的距離，直至當前控制周期內某一目標路徑點與車輛的距離大于等于所述主預瞄距離，則將該目標路徑點作為主預瞄初始點。

其中，如圖2所示，設在步驟s201中選取的最近點為n4，設主預瞄距離為l，則計算主預瞄初始點的步驟為：依照各目標路徑點的排列順序，直至計算出某一目標路徑點與車輛的距離大于等于主預瞄距離。在步驟s201中已排除點n4之前的目標路徑點，即從n4點開始，依照n4～n7點的順序，依次計算各點與車輛的距離，在計算到n7點的距離大于等于主預瞄距離l時，則停止計算，并將n7點作為主預瞄初始點。從最近點開始計算主預瞄初始點，可以減少計算主預瞄初始點的計算量，同時結合主預瞄距離的選定，確保主預瞄初始點的位置在車輛的前方。

s203，在所述主預瞄初始點前一個目標路徑點與所述主預瞄初始點間進行預設間隔的線性插值處理，得到所述主預瞄初始點的插值點集。

選取主預瞄初始點之前一個目標路徑點，如圖2所示，設n7點為主預瞄初始點，則選取n7點前一個目標路徑點，即n6點。在n6點與n7點間做預設間隔的線性插值，從n6點起進行插值，插值順序為點n6到n7，得到的點的集合，即主預瞄初始點的插值點集。

在一優(yōu)選實施例中，上述預設間隔的大小為5厘米，通過進行線性插值處理，避免主預瞄點因相鄰兩目標路徑點間隔過大或不統(tǒng)一而跳變。

s204，從所述主預瞄初始點起，依照插值的順序計算所述主預瞄初始點的插值點集內的點與車輛的距離，直至所述主預瞄初始點的插值點集內的某一點與車輛的距離大于等于所述主預瞄距離，將該點作為主預瞄點。

在上述步驟s203中，在n6點與n7點間做預設間隔的線性插值，得到主預瞄初始點的插值點集，設主預瞄初始點的插值點集包括以下各點：a1、a2、a3、a4、a5，依照插值的順序各點的排列順序為：a1～a5。從a1點開始計算各點與車輛的距離，直到某一點與車輛的距離大于等于所述主預瞄距離，設點a4與車輛的距離大于等于所述主預瞄距離，則停止計算并將點a4作為主預瞄點。通過上述實施例的主預瞄點的計算方法，獲取主預瞄點，并可以保證所述主預瞄點的位置在車輛的前方，并避免主預瞄點因相鄰兩目標路徑點之間的間隔過大或不統(tǒng)一而產生跳變。

在一實施例中，如圖5所示，為一實施例的輔助預瞄點的計算方法流程圖，包括步驟：

s301，計算所述各目標路徑點與車輛的距離，選取距離最小的目標路徑點作為當前控制周期的最近點。

s302，從所述最近點開始，依照各目標路徑點的排列順序獲取各目標路徑點與車輛的距離，直至當前控制周期內某一目標路徑點與車輛的距離大于等于所述輔助預瞄距離，將該目標路徑點作為輔助預瞄初始點。

s303，在所述輔助預瞄初始點前一個目標路徑點與所述輔助預瞄初始點間進行預設間隔的線性插值處理，得到所述輔助預瞄初始點的插值點集。

s304，從所述輔助預瞄初始點起，依照插值的順序計算所述輔助預瞄初始點的插值點集內的點與車輛的距離，直至所述輔助預瞄初始點的插值點集內的某一點與車輛的距離大于等于所述輔助預瞄距離，將該點作為輔助預瞄點。

通過上述實施例的輔助預瞄點的計算方法，獲取輔助預瞄點，并可以保證所述輔助預瞄點的位置在車輛的前方，可根據(jù)輔助預瞄點進一步計算其它相關參數(shù)。

在一實施例中，如圖6所示，為一實施例的第一橫向誤差的計算方法流程圖，包括步驟：

s401，計算第一距離，所述第一距離為所述主預瞄點與車輛位置的距離。

s402，根據(jù)所述主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一夾角，計算所述第一夾角的正弦值的絕對值。

在一實施例中，如圖7所示，為第一橫向誤差與第二橫向誤差的計算過程示意圖，a表示車輛位置，p1表示主預瞄點，線段長度l1表示第一橫向誤差。圖中點a到點p1的距離表示第一距離，夾角θ1表示第一夾角,在本具體實施例中，優(yōu)選地，以車輛速度方向為車輛航向，d2即表示車輛航向。如圖所示，第一夾角θ1可根據(jù)所述主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定，首先確定主預瞄點的位置與車輛位置間的連線與正北方向的夾角θ4，再確定車輛航向與正北方向的夾角θ3，則第一夾角θ1＝θ3-θ4。

s403，計算所述第一距離與所述第一夾角的正弦值的絕對值的乘積，根據(jù)所述第一距離與所述第一夾角的正弦值的絕對值的乘積確定第一橫向誤差。

在一實施例中，所述第一橫向誤差與所述第一距離或第一夾角的正弦值的絕對值成正相關比例關系，所述第一橫線誤差為所述第一距離與第一正弦值的乘積，設所述第一距離為l1，而第一夾角的正弦值的絕對值為|sinθ1|，則l1＝l1·|sinθ1|。

在一優(yōu)選實施例中，引入修正系數(shù)a3和a4，則所述主預瞄點與車輛航向的第一橫向誤差l1＝a3·l1·|sinθ1|+a4。

通過上述實施例的第一橫向誤差的計算方法，得到所述主預瞄點與車輛航向的第一橫向誤差，可根據(jù)所述第一橫向誤差計算其它相關參數(shù)。

在一實施例中，如圖8所示，為一實施例的第二橫向誤差的計算方法流程圖，包括步驟：

s501，計算第二距離，所述第二距離為所述輔助預瞄點與車輛位置的距離；

s502，根據(jù)所述輔助預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第二夾角，計算所述第二夾角的正弦值的絕對值；

在一實施例中，如圖7所示，為第一橫向誤差與第二橫向誤差的計算過程示意圖，a表示車輛位置，p2表示輔助預瞄點，線段長度l2表示第二橫向誤差。圖中點a到點p2的距離表示第二距離，夾角θ2表示第二夾角,在本具體實施例中，優(yōu)選地，以車輛速度方向為車輛航向，d2即表示車輛航向。如圖所示，第二夾角θ2可根據(jù)所述輔助預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定，首先確定輔助預瞄點的位置與車輛位置間的連線與正北方向的夾角θ5，再確定車輛航向與正北方向的夾角θ3，則第二夾角θ2＝θ3-θ5。

s503，計算所述第二距離與所述第二夾角的正弦值的絕對值的乘積，根據(jù)所述第二距離與所述第二夾角的正弦值的絕對值的乘積計算第二橫向誤差；

其中，所述第二橫向誤差與所述第二距離或第二正弦值成正相關比例關系，在一實施例中，設所述第二距離為l2，而第二正弦值的絕對值為|sinθ2|，則l2＝l2·|sinθ2|。

在一優(yōu)選實施例中，引入修正系數(shù)a5和a6，則所述主預瞄點與車輛航向的第二橫向誤差l2＝a5·l2·|sinθ2|+a6。

通過上述實施例的第一橫向誤差的計算方法，得到所述輔助預瞄點與車輛航向的第二橫向誤差，可根據(jù)所述第二橫向誤差計算其它相關參數(shù)。

在一實施例中，如圖9所示，為一實施例的主預瞄輸出量的計算方法流程圖，包括步驟：

s601，根據(jù)所述車輛當前的車速，通過查找標定好的map圖，確定主預瞄pid控制的比例參數(shù)kp和微分參數(shù)kd。

s602，將比例參數(shù)kp、微分參數(shù)kd和所述第一橫向誤差代入以下主預瞄pid控制的算法公式，計算主預瞄輸出量δ1：

δ1＝kp×δd1+kd×(δd1-δd′1)

其中，δd1表示所述當前控制周期中的第一橫向誤差，δd′1表示上一控制周期中的第一橫向誤差。

通過上述實施例的主預瞄輸出量的計算方法，得到主預瞄輸出量，可根據(jù)所述主預瞄輸出量計算其它相關參數(shù)。

在一實施例中，如圖10所示，為一實施例的輔助預瞄輸出量的計算方法流程圖，包括步驟：

s701，根據(jù)所述車輛當前的車速，通過查找標定好的map圖，確定輔助預瞄pid控制的比例參數(shù)k′p、微分參數(shù)k′d和積分參數(shù)ki；

s702，將比例參數(shù)k′p、微分參數(shù)k′d、積分參數(shù)ki和所述第二橫向誤差代入以下主預瞄pid控制的算法公式，計算輔助預瞄輸出量δ2，如下式所示：

δ2＝k′p×δd2+∫ki×δd2+k′d(δd2-δd′2)

其中，δd2表示所述當前控制周期中的第二橫向誤差，δd′2表示上一控制周期中的第二橫向誤差。

在一優(yōu)選實施例中，將上述第二橫向誤差的參考值的范圍預設為-0.08～0.08米，若所述車輛當前的車速增大，可適當增大所述參考值的范圍。當所述車輛當前的車速小于0.1千米/小時時，將所述輔助預瞄pid控制的積分參數(shù)ki置零。通過本實施例的優(yōu)選實施方式，使輔助預瞄輸出量的計算結果更為合理。

在一實施例中，根據(jù)公式δ＝a1×δ1+a2×δ2計算方向盤轉角控制量δ，其中a1表示主預瞄輸出量δ1的權重，a2表示輔助預瞄輸出量δ2的權重。

其中，作為本實施例的優(yōu)選實施方式，上述a1＝a2＝1。

在一優(yōu)選實施例中，在所述對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到方向盤轉角控制量之后，還包括步驟：

根據(jù)上一控制周期的方向盤轉角控制量對所述方向盤轉角控制量進行限幅處理。

通過對計算所得的當前控制周期的方向盤轉角控制量進行限幅處理，將所述方向盤轉角控制量限制在一定范圍內，防止方向盤轉角控制量過大，避免車輛在高速時急轉或大轉彎引發(fā)車輛失控，提高車輛在路徑跟蹤控制下的穩(wěn)定性。

在一實施例中，根據(jù)以下公式對所述方向盤轉角控制量δ進行限幅處理，如下式：

其中，δ表示當前控制周期的方向盤轉角控制量，δ′為上一控制周期的方向盤轉角控制量，δmax為預設最大標定量，δmin為預設最小標定量，δδmax均為預設偏差量。

在一實施例中，上述限幅處理的公式中的預設偏差量δδmax可通過下式計算：

δδmax＝δδ/(1000/t)

其中，t為當前控制周期的周期時間；δδ為在特定車速和道路附著系數(shù)下，導致車輛處于失控臨界點的方向盤轉角控制量。所述δδ需要通過實驗預先標定。

通過計算當前控制周期的方向盤轉角控制量與上一控制周期的方向盤轉角控制量的差值，進一步利用所述差值將當前控制周期的方向盤轉角控制量限制在一定范圍內，使當前控制周期的方向盤轉角控制量相對于上一控制周期的方向盤轉角控制量的變化較小，提高車輛在路徑跟蹤控制下的穩(wěn)定性。

在一實施例中，如圖11所示，為一實施例的路徑跟蹤控制裝置的模塊結構圖，包括：

信息獲取模塊801，用于獲取給定的目標路徑和車輛的狀態(tài)信息；其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列；所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速；

預瞄點獲取模塊802，用于根據(jù)預設的主預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取主預瞄點，根據(jù)預設的輔助預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取輔助預瞄點；

橫向誤差計算模塊803，用于根據(jù)主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一橫向誤差，根據(jù)輔助預瞄點的位置、車輛位置與車輛航向確定第二橫向誤差；

預瞄輸出量計算模塊804，根據(jù)所述車輛當前的車速和預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系分別確定主預瞄pid控制的參數(shù)和輔助預瞄pid控制的參數(shù)，將主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差代入主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，將輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量；

方向盤轉角控制量計算模塊805，用于對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量；

方向盤轉角控制量輸出模塊806，用于輸出所述當前控制周期的方向盤轉角控制量至車輛控制執(zhí)行機構。

上述實施例的路徑跟蹤控制裝置，通過預瞄點獲取模塊802選取主預瞄點與輔助預瞄點，橫向誤差計算模塊803根據(jù)所述主預瞄點與輔助預瞄點分別計算其橫向誤差，預瞄輸出量計算模塊804根據(jù)橫向誤差分別計算主預瞄輸出量和輔助預瞄輸出量，方向盤轉角控制量計算模塊805對所述主預瞄輸出量和輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到方向盤轉角控制量，方向盤轉角控制量輸出模塊806將所述方向盤轉角控制量輸出至車輛執(zhí)行機構，基于此準確描述給定的目標路徑的曲率特點，使車輛的跟蹤路徑更加貼合給定的目標路徑，以提高路徑跟蹤的魯棒性，增強路徑跟蹤控制的穩(wěn)定性。

在一實施例中，預瞄點獲取模塊802計算所述各目標路徑點與車輛的距離，并選取距離最小的目標路徑點作為當前控制周期的最近點，并排除排列在最近點之前的目標路徑點。并從所述最近點開始，依照各目標路徑點的排列順序獲取所述當前控制周期內的目標路徑點與車輛的距離，直至當前控制周期內某一目標路徑點與車輛的距離大于等于所述主預瞄距離，將該目標路徑點作為主預瞄初始點。進一步地，預瞄點獲取模塊802從所述主預瞄初始點起進行預設間隔的線性插值，得到所述主預瞄初始點的插值點集。最后，預瞄點獲取模塊802從所述主預瞄初始點起，依照插值的順序計算所述主預瞄初始點的插值點集內的點與車輛的距離，直至所述主預瞄初始點的插值點集內的某一點與車輛的距離大于等于所述主預瞄距離，將該點作為主預瞄點。

在一實施例中，預瞄點獲取模塊802計算所述各目標路徑點與車輛的距離，并選取距離最小的目標路徑點作為當前控制周期的最近點，并排除排列在最近點之前的目標路徑點。并從所述最近點開始，依照各目標路徑點的排列順序獲取所述當前控制周期內的目標路徑點與車輛的距離，直至當前控制周期內某一目標路徑點與車輛的距離大于等于所述輔助預瞄距離，將該目標路徑點作為輔助預瞄初始點。進一步地，預瞄點獲取模塊802從所述輔助預瞄初始點起進行預設間隔的線性插值，得到所述輔助預瞄初始點的插值點集。最后，預瞄點獲取模塊802從所述輔助預瞄初始點起，依照插值的順序計算所述輔助預瞄初始點的插值點集內的點與車輛的距離，直至所述輔助預瞄初始點的插值點集內的某一點與車輛的距離大于等于所述輔助預瞄距離，將該點作為輔助預瞄點。

在一實施例中，橫向誤差計算模塊803計算第一距離，所述第一距離為所述主預瞄點到車輛位置的距離。并根據(jù)所述主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一夾角，進一步地，橫向誤差計算模塊803計算所述第一夾角的正弦值的絕對值。最后，橫向誤差計算模塊803根據(jù)所述第一距離與所述第一夾角的正弦值的絕對值的乘積確定第一橫向誤差。

在一實施例中，橫向誤差計算模塊803計算第二距離，所述第二距離為所述輔助預瞄點到車輛位置的距離。并根據(jù)所述輔助預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第二夾角，進一步地，橫向誤差計算模塊803計算所述第二夾角的正弦值的絕對值。最后，根據(jù)所述第二距離與所述第二夾角的正弦值的絕對值的乘積計算第二橫向誤差。

在一實施例中，預瞄輸出量計算模塊804根據(jù)所述車輛當前的車速，通過查找預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系，確定主預瞄pid控制的比例參數(shù)kp和微分參數(shù)kd。進一步地，預瞄輸出量計算模塊804將比例參數(shù)kp和微分參數(shù)kd和所述第一橫向誤差代入以下主預瞄pid控制的算法公式，計算主預瞄輸出量δ1：

δ1＝kp×δd1+kd×(δd1-δd′1)

其中，δd1表示所述當前控制周期中的第一橫向誤差，δd′1表示上一控制周期中的第一橫向誤差。

在一實施例中，預瞄輸出量計算模塊804根據(jù)所述車輛當前的車速，通過查找預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系，確定輔助預瞄pid控制的比例參數(shù)k′p、微分參數(shù)k′d和積分參數(shù)ki。進一步地，預瞄輸出量計算模塊804將比例參數(shù)k′p、微分參數(shù)k′d和積分參數(shù)ki和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法公式，計算輔助預瞄輸出量δ2：

δ2＝k′p×δd2+∫ki×δd2+k′d(δd2-δd′2)

其中，δd2表示所述當前控制周期中的第二橫向誤差，δd′2表示上一控制周期中的第二橫向誤差。

在一實施例中，預瞄輸出量計算模塊804根據(jù)公式δ＝a1×δ1+a2×δ2計算方向盤轉角控制量δ，其中a1表示主預瞄輸出量δ1的權重，a2表示輔助預瞄輸出量δ2的權重，δ1表示主預瞄輸出量，δ2表示輔助預瞄輸出量。

在一優(yōu)選實施例中，如圖12所示，為一優(yōu)選實施例的路徑跟蹤控制裝置模塊結構圖，還包括：

限幅處理模塊901，用于根據(jù)上一周期的方向盤轉角控制量對所述方向盤轉角控制量進行限幅處理。

通過限幅處理模塊901對計算所得的當前控制周期的方向盤轉角控制量進行限幅處理，將所述方向盤轉角控制量限制在一定范圍內，防止方向盤轉角控制量過大，避免車輛在高速時急轉或大轉彎引發(fā)車輛失控，提高車輛在路徑跟蹤控制下的穩(wěn)定性。

在一實施例中，包括一種智能汽車，所述無人汽車包括智能駕駛儀和車輛本體，所述智能駕駛儀被配置為：

獲取給定的目標路徑和車輛的狀態(tài)信息；其中，所述給定的目標路徑包括至少一個目標路徑點，所述目標路徑點以車輛行駛至每個目標路徑點的先后順序依次排列；所述車輛的狀態(tài)信息包括車輛位置、車輛航向和車輛當前的車速；

根據(jù)預設的主預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取主預瞄點，根據(jù)預設的輔助預瞄距離和所述給定的目標路徑獲取輔助預瞄點；

根據(jù)主預瞄點的位置、車輛位置與所述車輛航向確定第一橫向誤差，根據(jù)輔助預瞄點的位置、車輛位置與車輛航向確定第二橫向誤差；

根據(jù)所述車輛當前的車速和預先標定的車速與pid控制參數(shù)的映射關系分別確定主預瞄pid控制的參數(shù)和輔助預瞄pid控制的參數(shù)，將主預瞄pid控制的參數(shù)和所述第一橫向誤差代入主預瞄pid控制的算法計算主預瞄輸出量，將輔助預瞄pid控制的參數(shù)和所述第二橫向誤差代入輔助預瞄pid控制的算法計算輔助預瞄輸出量；

對所述主預瞄輸出量和所述輔助預瞄輸出量進行加權求和，得到當前控制周期的方向盤轉角控制量；

輸出所述當前控制周期的方向盤轉角控制量至車輛控制執(zhí)行機構。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。