一种车辆控制方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆控制方法、装置、设备 及介质。


背景技术：

2.在电动化、智能化和网联化技术路线指导下，激光雷达、前视摄像头、 主动制动子系统和主动转向子系统等成为自动驾驶汽车的标准配置。现阶段， 国内外主机厂、科研院所和高科技公司主要利用这些传感器得到的融合信息 和线控子系统实现汽车常规行驶工况的自动驾驶任务，而汽车在高速极限行 驶工况下的安全性问题一直是汽车行业研究的重点，如何利用现阶段这些传 感器得到的融合信息和线控子系统来解决汽车在高速极限行驶工况下的主动 安全性问题成为汽车行业新的研究方向。因此，深入研究面向高速极限行驶 工况的汽车自动避让系统对于充分利用新近装配在汽车上的激光雷达、前视 摄像头、主动制动子系统和主动转向子系统来解决汽车行业一直关注的问题
‑ꢀ
汽车在高速极限行驶工况下的主动安全性问题具有重要的理论价值和工程实 用价值。
3.目前，国内外主机厂利用自动紧急制动避让系统来提升汽车在高速行 驶过程中突遇障碍物的主动安全性，但大量的研究结果表明：相对于自动 紧急制动避让系统，自动紧急变道避让系统能够更大程度地减小汽车高速 行驶过程中障碍物碰撞发生的概率，但是自动紧急变道避让系统容易使得 汽车产生不足转向现象或过多转向现象，从而导致汽车失去稳定性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种车辆控制方法、装置、设备及介质，实现 车辆在高速极限行驶工况的自动紧急变道避让操作，避免汽车在自动紧急 换道避让过程中发生不足转向或者过度转向现象，保证车辆在自动紧急变 道避让操作过程中的操纵稳定性。
5.根据本发明的一方面，本发明实施例提供了一种车辆控制方法，该方 法包括：
6.根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及目标车辆的运动学模型和动力 学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，其中，所述前方车辆和所述 目标车辆位于同一车道；
7.根据预先确定的两车无碰撞条件和所述两车相对运动约束优化模型确定 所述目标车辆的自动避让路径；
8.基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制 所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。
9.根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种车辆控制装置， 该装置包括：
10.模型创建模块，用于根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及目标车辆 的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，其中， 所述前方车辆和所述目标车辆位于同一车道；
11.路径确定模块，用于根据预先确定的两车无碰撞条件和所述两车相对运 动约束优化模型确定所述目标车辆的自动避让路径；
12.路径行驶模块，用于基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳 定性控制模型控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。
13.根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述 电子设备包括：
14.至少一个处理器；以及
15.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
16.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 行本发明任一实施例所述的车辆控制方法。
17.根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储 介质，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本发明任一实施例所述的车辆控制方法。
18.本发明实施例的技术方案，根据前方车辆的行驶轨迹预测模型、目标车 辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，根据 预先确定的两车无碰撞条件和两车相对运动约束优化模型确定目标车辆的自 动避让路径；基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制 目标车辆沿自动避让路径行驶，实现了车辆在高速极限行驶工况的自动紧急 变道避让操作，避免了车辆在自动紧急换道避让过程中发生不足转向或者过 度转向现象，从而保证车辆在自动紧急变道避让操作过程中的操纵稳定性。
19.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
20.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。
21.图1为本发明一实施例提供的一种车辆控制方法的流程图；
22.图2为本发明一实施例提供的又一种车辆控制方法的流程图；
23.图3为本发明一实施例提供的一种汽车自动紧急变道避让系统结构示 意图；
24.图4为本发明一实施例提供的一种汽车圆包络示意图；
25.图5为本发明一实施例提供的一种汽车自动紧急变道避让系统路径跟 踪误差示意图；
26.图6为本发明一实施例提供的一种车辆操纵稳定性控制示意图；
27.图7是本发明一实施例提供的一种车辆控制装置的结构框图；
28.图8示出了可以用来实施本发明一实施例提供的一种电子设备的结构 示意图。
具体实施方式
29.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。
30.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
ꢀ“
目标”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、方法或设备固有的其它步骤或单元。
31.在一实施例中，图1为本发明一实施例提供的一种车辆控制方法的流 程图，本实施例可适用于对车辆自动紧急变道避让操作控制时的情况，该 方法可以由车辆控制装置来执行，该车辆控制装置可以采用硬件和/或软 件的形式实现，该车辆控制装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方 法包括：
32.s110、根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及目标车辆的运动学模 型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，其中，前方车辆 和目标车辆位于同一车道。
33.其中，前方车辆可以理解为图像检测设备所检测到的本车道目标车辆 的前方车辆，图像检测设备可以为雷达检测设备、前视摄像头设备等。目 标车辆安装图像检测设备以进行检测前方车辆的车辆。需要说明的是，前 方车辆和目标车辆位于同一车道内。可以理解为，前方车辆指的是与目标 车辆位于同一个车道内，且距离目标车辆最近的车辆。
34.其中，动力学特性指的是动力系统在动态过程中各参数间的相互关系。 在本实施中，行驶轨迹预测模型可以理解为由图像检测设备所检测到的本 车道前方车辆的行驶轨迹预测模型。行驶轨迹预测模型与前方车辆的后轴 中点坐标、方位角以及车辆速度、加速度等信息相关。示例性的，当激光 雷达和前视摄像头检测到本车道前方车辆以固定减速度行驶时，前方车辆 的预测模型用公式可描述为：其中，(x1,y1)和θ1分别表示为前方车 辆后轴中点坐标和方位角，表示前方车辆的减速度。
35.需要说明的是，每个上方带有点的参数，指的是该参数的求导，但所 表示的含义是相同的。同样地，下述中带有点的参数均表示该参数的求导， 不再一一说明。
36.在本实施例中，运动学模型可以理解为目标车辆的运动学模型，目标 车辆的运动学模型可以与目标车辆的后轴中点坐标、方位角、轨迹曲率、 减速度、前轮转向角以及前轮转向角速度等信息相关。示例性的，将目标 车辆的后轴中点坐标、方位角、轨迹曲率、减速度、前轮转向角、前轮转 向角速度分别用(x2,y2)、θ2、ρ2、a
x2
、δf和ωf表示，此时，目标车辆的
运动 学模型用公式可描述为：其中，l表示为目标车辆的轴距。
37.在本实施例中，两车相对运动约束优化模型可以通过前方车辆的行驶 轨迹预测模型，以及目标车辆的运动学模型和动力学特性进行创建。其中， 两车相对运动约束优化模型可以理解为目标车辆与前方车辆的相对运动 约束优化方程，两车相对运动约束优化模型与目标车辆的相关信息以及前 方车辆的相关车辆均有关。示例性的，两车相对运动约束优化模型可以表 示为：其中，χ＝[x
1 y
1 θ
1 v
1 x
2 y
2 θ
2 v
2 ρ2]
t
和u＝[a
x2 ωf]
t
分别 为系统状态向量和控制向量，(x1,y1)和θ1分别表示为前方车辆后轴中点坐标 和方位角，v1表示前方车辆的减速度，(x2,y2)表示目标车辆的后轴中点坐标， θ2、ρ2、a
x2
、δf和ωf分别表示目标车辆的方位角、轨迹曲率、减速度、前 轮转向角、前轮转向角速度。
[0038]
s120、根据预先确定的两车无碰撞条件和两车相对运动约束优化模型 确定目标车辆的自动避让路径。
[0039]
其中，预先确定的两车无碰撞条件可以理解为目标车辆与前方车辆的 无碰撞条件，可以通过前方车辆以及目标车辆的圆包络进行确定，也可以 通过前方车辆以及目标车辆的椭圆型包络进行确定，本实施例在此不做限 制。
[0040]
在本实施例中，可以根据预先确定的目标车辆与前方车辆的无碰撞条 件，以及目标车辆与前方车辆的相对运动约束优化模型，以确定目标车辆 的自动避让路径。具体的，可以根据目标车辆与前方车辆对应圆包络的圆 心半径以及圆心坐标，以确定目标车辆与前方车辆的无碰撞条件，在满足 目标车辆与前方车辆的无碰撞条件的情况下，以最小化控制向量为优化约 束条件，以对目标车辆与前方车辆的相对运动约束优化模型进行相应的求 解，以通过求解确定目标车辆的自动避让路径。
[0041]
s130、基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制目 标车辆沿自动避让路径行驶。
[0042]
在本实施例中，预先创建的路径跟踪误差模型可以包含路径跟踪误差模 型与控制量以及系统矩阵和控制矩阵的名义值和摄动量等相关信息，其中， 名义值也可以称为参考值，名义值和摄动量的综合可以表示为真实值。示例 性的，预先创建的路径跟踪误差模型可以表示为：
[0043]
e(k+1)＝(a+δa)e(k)+(b+δb)u(k)，其中，u＝δf表示为控制量，e(k)表示为离散后 的系统误差；a和b分别表示系统矩阵和控制矩阵名义值，δa和δb分别表示 系统矩阵和控制矩阵摄动量，其中，a、b、δa和δb用公式可表示为式(1)、 式(2)和式(3)，
[0044][0045][0046]
[δa δb]＝df[e
1 e2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0047]
其中，cf、cr、c
fe
和c
re
分别表示前轮侧偏刚度名义值、后轮侧偏刚度名义值、 前轮摄动量以及后轮摄动量，m、iz、lf和lr分别表示车辆质量、转动惯量、 前轴轴距和后轴轴距，f表示为进行归一化处理，将[e12]e结果进行归一化处 理。式(3)中的d、e1和e2可分别表示为式(4)、式(5)和式(6)，
[0048][0049][0050][0051]
需要说明的是，可以对预先创建的路径跟踪误差模型进行定义相关新 能指标，并通过相关线性矩阵不等式将相关新能指标进行相应的转换，以 通过线性矩阵不等式组的相关约束的凸优化问题进行求解。
[0052]
在本实施例中，操纵稳定性控制模型可以包括车辆的质心侧偏角、横 摆角速度、车轮纵向力和侧向力均值，基于操纵稳定性控制模型可以建立 汽车操纵稳定性控制律，可避免汽车路径跟踪过程中发生不足转向或者过 多转向现象。示例性的，车辆操纵稳定性控制模型用公式可表示为： 其中，β和γ分别表示为车辆质心侧偏 角和横摆角速度；f
x1
、f
x2
、f
x3
、f
x4
表示为车轮纵向力，和 表示为侧向力均值，lf、δf以及tf分别表示为车辆前轴到质心 距离、前轮转向角以及前轮距。
[0053]
需要说明的是，车辆操纵稳定性控制模型可进行修正，基于上述车辆 操纵稳定性控制模型，可以修正为：其中，d＝[d
1 d2]
t
和θ为 系统不确定性，mz、mu表示汽车质量，fy、γ以及iz分别表示为侧向力 均值、实际横摆角速度和转动惯量。需要说明的是，对于修正后的车辆操 纵稳定性控制模型，还可以对车辆控制性能指标进行相关的定义，并根据 相关稳定性理论，以避免汽车路径跟踪过程中发生不足转向或者过多转向 现象。
[0054]
在本实施例中，可以根据预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控 制模型，以控制目标车辆沿自动避让路径进行行驶。具体的，可以根据预先 创建的路径跟踪误差模型，以确定目标车辆的路径跟踪误差控制量；可以根 据预先创建的操纵稳定性控制模型，以确定目标车辆的制动控制量和转向控 制量，并按照两种模型分别所确定的路径跟踪误差控制量、制动控制量和转 向控制量，以控制目标车辆沿自动避让路径进行行驶。
[0055]
本发明实施例的技术方案，根据前方车辆的行驶轨迹预测模型、目标 车辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型， 根据预先确定的两车无碰撞条件和两车相对运动约束优化模型确定目标 车辆的自动避让路径；基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控 制模型控制目标车辆沿自动避让路径行驶，实现了车辆在高速极限行驶工 况的自动紧急变道避让操作，避免了汽车在自动紧急换道避让过程中发生 不足转向或者过度转向现象，从而保证车辆在自动紧急变道避让操作过程 中的操纵稳定性。
[0056]
在一实施例中，车辆控制方法，还包括：
[0057]
根据侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量、前轴轴距和后轴轴距创建 系统矩阵；
[0058]
根据侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量和前轴轴距创建控制矩阵；
[0059]
根据系统矩阵、控制矩阵和摄动量创建对应的路径跟踪误差模型。
[0060]
其中，侧偏刚度名义值可以理解为轮胎侧偏刚度的参考值，可以包含 前轮侧偏刚度名义值以及后轮侧偏刚度名义值，表示为轮胎侧偏力与侧偏 角的比值的参考值。转动惯量可以理解为刚体绕轴转动时惯性的量度。需 要说明的是，相关参数的名义值和所对应摄动量的总和，为该参数的实际 值。
[0061]
在本实施例中，可以根据轮胎侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量、 前轴轴距和后轴轴距创建系统矩阵，根据轮胎侧偏刚度名义值、车辆质量、 转动惯量和前轴轴距创建控制矩阵，并根据得到的系统矩阵、控制矩阵以及 摄动量，以创建相对应的路径跟踪误差模型。具体的，可以采用侧向位置偏 差，方位角偏差和横摆角速度偏差表示车辆主动避让系统路径跟踪误差。其 中，路径跟踪误差用公式可以表示为e＝[ycꢀ‑yd θ-θ
d γ-γd]，其中，yc、yd、θ、θd、 γ以及γd分别表示为车辆的实际侧向位置、期望侧向位置、实际方位角、期望 方位角、实际横摆角速度和期望横摆角速度。
[0062]
在一实施例中，车辆控制方法，还包括：
[0063]
获取目标车辆的质心侧偏角、横摆角速度、车轮纵向力和侧向力均值；
[0064]
根据质心侧偏角、横摆角速度、车轮纵向力和侧向力均值构建对应的 操纵稳定性
控制模型。
[0065]
其中，质心侧偏角可以理解为车辆质心速度方向与车头指向的夹角。 横摆角速度可以理解为航向角减去质心侧偏角，其中，航向角指的是地面 坐标系下，车辆质心速度与横轴的夹角。
[0066]
在本实施例中，可以根据所获取的目标车辆的质心侧偏角、横摆角速 度、车轮纵向力和侧向力均值，以构建相对应的操纵稳定性控制模型。当 然，构建相对应的操纵稳定性控制模型的参数不限于此，还可以包括车辆 前轴到质心距离、前轮转向角以及前轮距离等等。
[0067]
在一实施例中，图2为本发明一实施例提供的又一种车辆控制方法的流 程图，本实施例在上述各实施例地基础上，对根据预先确定的两车无碰撞条 件和两车相对运动约束优化模型确定目标车辆的自动避让路径，以及基于预 先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制目标车辆沿所述自动 避让路径行驶进行了进一步的细化，如图2所示，本实施例中的车辆控制方 法具体可以包含如下步骤：
[0068]
s210、根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及目标车辆的运动学模 型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，其中，前方车辆 和目标车辆位于同一车道。
[0069]
s220、基于预先获取的对应车辆的长度、宽度和后悬长度依次构建前方 车辆和目标车辆的圆包络。
[0070]
其中，后悬长度可以理解为汽车最后端至后轴中心的水平距离的长度。 后悬长度是容纳车架的撞击缓冲结构。需要说明的是，车辆的长度等于前悬 长度+后悬长度+轴距。
[0071]
在本实施例中，圆包络可以理解为采用多个相同半径的圆，以包含车辆 外轮廓所形成的圆包络，需要说明的是，目标车辆和前方车辆均有相对应的 圆包络，车辆圆包络的构成可以是基于目标车辆和前方车辆的车辆长度、宽 度和后悬长度，也可以包含有其他参数信息，本实施例在此不做限制。
[0072]
在本实施例中，可以根据预先获取的前方车辆的长度、宽度和后悬长度 以构建前方车辆圆包络，并根据预先获取的目标车辆的长度、宽度和后悬长 度以构建目标车辆圆包络。需要说明的是，每个圆包络均有相对应的圆半径 以及圆心半径。当然，对于包含目标车辆和前方车辆外轮廓圆的个数不做限 制。示例性的，包含目标车辆外轮廓圆的个数可以为3个，也可以为4个； 包含前方车辆外轮廓圆的个数可以为3个，也可以为4个；且包含目标车辆 外轮廓圆的个数与包含前方车辆外轮廓圆的个数可以是相同，也可以是不同 的，本实施例在此不做限制。
[0073]
s230、根据前方车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标，以及目标车辆 所对应圆包络的圆半径和圆心坐标确定两车无碰撞条件。
[0074]
在本实施例中，可以根据前方车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标， 以及目标车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标，以确定前方车辆与目标车 辆的无碰撞条件，并且可以通过圆心距离实现车辆避障快速检测，从而提高 避障检测效率。
[0075]
示例性的，前方车辆和目标车辆的圆包络均采用三个相同半径的圆包含 汽车外轮廓，其中，前方车辆的长度、宽度和后悬长度分别表示为l
1c
、w1和l
1r
， 则可知前方车辆的三个圆半径和圆心坐标可分别表示为式(7)、式(8)、式 (9)以及式(10)，
[0076]
[0077][0078][0079][0080]
其中，旋转变换矩阵t1可表示为目标车辆的长度、宽度和后悬 长度分别长度、宽度和后悬长度分别为l
2c
、w2和l
2r
，则可知前方车辆的三个 圆半径和圆心坐标可分别表示为式(11)、式(12)、式(13)以及式(14)，
[0081][0082][0083][0084][0085]
其中，式(8)、式(9)以及式(10)中，t2表示为旋转变换矩阵，可用公 式表示为
[0086]
由此，由前方车辆的三个圆半径和圆心坐标式(7)、式(8)、式(9) 和式(10)以及目标车辆的三个圆半径和圆心坐标式(11)、式(12)、式 (13)和式(14)，可知前方车辆与目标车辆无碰撞的条件用公式可以表示 为
[0087]
s240、在满足两车无碰撞条件的情况下，并基于最小化控制向量为目标 对两车相对运动约束优化模型进行求解，确定目标车辆的自动避让路径。
[0088]
其中，最小化控制向量可以理解为加速度与前轮转向角速度所组成的转 置矩阵，示例性的，最小化控制向量可以表示为u＝[a
x2 ωf]
t
，其中，a
x2
和ωf分 别表示加速度与前轮转向角速度。
[0089]
在本实施例中，在保证前方车辆与目标车辆不发生碰撞的前提下，以最 小化系统控制量为优化目标，简化两车相对运动约束优化模型，并采用高斯 伪谱法求解该约束的最优化问题的解，以得出最优的车辆高速极限行驶工况 的自动紧急换道避让路径。
[0090]
s250、根据预先创建的路径跟踪误差模型确定目标车辆的路径跟踪误差 控制量。
[0091]
其中，路径跟踪误差控制量可以理解为车辆自动紧急换道避让系统的路 径跟踪控制输出量，可根据路径跟踪误差控制量实现对路径规划车辆自动紧 急换道避让路径的快速、准确和稳定的跟踪控制。
[0092]
在本实施例中，根据预先创建的路径跟踪误差模型，以确定目标车辆的 路径跟踪
误差控制量。具体的，可以根据预先创建的路径跟踪误差模型，以 确定与其对应的相关性能指标，通过相应的不等式转换方法将性能指标转换 为对应的线性矩阵不等式约束条件，最后根据得到的线性矩阵不等式约束条 件，以确定对应的路径跟踪控制量。
[0093]
在一实施例中，根据预先创建的路径跟踪误差模型确定目标车辆的路径 跟踪误差控制量，包括：
[0094]
基于路径跟踪误差模型确定对应的性能指标；
[0095]
通过线性矩阵不等式将性能指标转换为对应的线性矩阵不等式约束条件；
[0096]
根据线性矩阵不等式约束条件确定对应的路径跟踪控制量。
[0097]
其中，性能指标可以理解为预先创建的路径跟踪误差模型所对应的相关 性能指标。示例性的，定义二次型性能指标表示为其中，e
t
(k)、q、e(k)、u
t
(k)以及r分别表示为偏差量的转置、权重系数、偏差 量、控制量的转置和权重系数。
[0098]
在本实施例中，可以基于路径跟踪误差模型，以确定对应的性能指标， 通过线性矩阵不等式，将最小化二次型性能指标转换为线性矩阵不等式组约 束的凸优化问题，并根据求解出的线性矩阵不等式组约束的凸优化问题的最 优解，以确定车辆自动紧急换道避让系统的路径跟踪控制所输出的系统跟踪 量，以实现对路径规划输出的高速极限行驶工况的汽车自动紧急换道避让路 径的快速、准确和稳定的跟踪控制。
[0099]
s260、根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定目标车辆的制动控制量 和转向控制量。
[0100]
其中，制动控制量可以理解为车辆操纵稳定性控制的输出量。转向控制 量也可以理解为车辆操纵稳定性控制的输出量。目标车辆的制动控制量和转 向控制量可避免汽车路径跟踪过程中发生不足转向或者过多转向现象。
[0101]
在本实施例中，可以根据预先创建的操纵稳定性控制模型，以确定目标 车辆的制动控制量和转向控制量。具体的，可以根据预先创建的操纵稳定性 控制模型，以确定对应的相关控制性能指标，并根据相关控制性能指标，以 确定目标车辆的制动控制量和转向控制量。
[0102]
在一实施例中，根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定目标车辆的制 动控制量和转向控制量，包括：
[0103]
根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定对应的控制性能指标；
[0104]
根据控制性能指标确定对应的校正横摆力矩控制量；
[0105]
根据校正横摆力矩控制量、车轮纵向力和侧向力确定目标车辆的制动控 制量和转向控制量。
[0106]
其中，控制性能指标预先创建的操纵稳定性控制模型所对应的相关控制 性能指标，可以包括质心侧偏角误差、横摆角误差以及滑模平面等相关参数 信息。需要说明的是，滑模平面可以让两个误差以固定的方式收敛到零，质 心侧偏角误差、横摆角误差可以反映车辆稳定性和操控性，滑模平面可以确 定质心侧偏角误差、横摆角误差的收敛方式。示例性的，预先创建的操纵稳 定性控制模型所对应的控制性能指标可以表示为：
其中，βd＝0 和其中，z1表示质心侧偏角误差、z2表示横摆角误差以及σ表示 滑模平面。
[0107]
在本实施例中，可以根据预先创建的操纵稳定性控制模型，以确定对应 的控制性能指标，并根据得到的控制性能指标，以确定对应的校正横摆力矩 控制量，由得到的校正横摆力矩控制量、以及车轮纵向力和侧向力，以确定 目标车辆的制动控制量和转向控制量。
[0108]
具体的，可以根据预先创建的操纵稳定性控制模型，以确定对应的控制 性能指标，之后可以利用李雅普诺夫稳定性理论，得到车辆校正横摆力矩控 制量，由于校正横摆力矩控制量可以直接映射到车轮纵向力和侧向力，由此 可以利用轮胎特性建立轮胎侧向力增量与前轮转角关系，以及利用轮胎特性 建立轮胎纵向力增量与车轮制动力矩关系，将车辆校正横摆力矩控制量与车 轮纵向力和侧向力映射关系修正，以根据所定义的目标函数为优化目标得到 目标车辆的制动控制量和转向控制量，由此可以避免汽车路径跟踪过程中发 生不足转向或者过多转向现象。
[0109]
s270、按照路径跟踪误差控制量、制动控制量和转向控制量控制目标车 辆沿自动避让路径行驶。
[0110]
在本实施例中，在确定路径跟踪误差控制量、制动控制量和转向控制量 之后，可以按照所确定的路径跟踪误差控制量、制动控制量和转向控制量， 以控制目标车辆沿自动避让路径进行行驶。
[0111]
本发明实施例的上述技术方案，基于预先获取的对应车辆的长度、宽 度和后悬长度依次构建前方车辆和目标车辆的圆包络；根据前方车辆所对 应圆包络的圆半径和圆心坐标，以及目标车辆所对应圆包络的圆半径和圆 心坐标确定两车无碰撞条件；在满足两车无碰撞条件的情况下，并基于最 小化控制向量为目标对两车相对运动约束优化模型进行求解，确定目标车 辆的自动避让路径，提高避障检测效率，实现车辆在高速极限行驶工况的 自动紧急变道避让操作，根据预先创建的路径跟踪误差模型确定目标车辆 的路径跟踪误差控制量；根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定目标车 辆的制动控制量和转向控制量；按照路径跟踪误差控制量、制动控制量和 转向控制量控制目标车辆沿自动避让路径行驶，实现了对自动紧急换道避 让路径快速、准确和稳定的跟踪控制，进一步实现车辆在高速极限行驶工 况的自动紧急变道避让操作，避免了汽车在自动紧急换道避让过程中发生 不足转向或者过度转向现象，保证了车辆在自动紧急变道避让操作过程中 的操纵稳定性。
[0112]
在一实施例中，图3为本发明一实施例提供的一种汽车自动紧急变道避 让系统结构示意图。如图3所示，该系统包括：激光雷达，前视摄像头、方 向盘转角传感器、轮速传感器、横摆角速度传感器、车身纵向加速度传感器、 车身侧向加速度传感器、控制单元310、主动制动子系统320和主动转向子 系统330。需要说明的是，控制单元310包括路径规划模块311、路径跟踪控 制模块312和汽车操纵稳定性控制模块313。其中，本发明实施例中的控制 模块相当于本实施例中的控制单元、主动制动子系统以及主动转向子系统。 本车表示本发明实施例中的目标车辆。当激光雷达和前视摄像头检测到本车 道前方车辆以固定减速度
行驶，则前方车辆预测模型可用公式(15)来描述：
[0113][0114]
其中，(x1,y1)和θ1分别为前方车辆后轴中点坐标和方位角。
[0115]
采用(x2,y2)、θ2、ρ2、a
x2
、δf和ωf分别为本车后轴中点坐标、方位角、轨 迹曲率、减速度、前轮转向角、前轮转向角速度本车运动学模型可用公式(16) 来描述：
[0116][0117]
其中，l为本车轴距。
[0118]
在本实施例中，联合前方车辆预测模型和本车运动学模型可建立本车与 前面汽车相对运动的方程可用公式描述为：其中， χ＝[x
1 y
1 θ
1 v
1 x
2 y
2 θ
2 v
2 ρ2]
t
和u＝[a
x2 ωf]
t
分别为系统状态向量和控制向 量。
[0119]
在本实施例中，假设两车相对运动方程的控制量在初始时刻t0为零，两车 相对运动方程的状态向量在初始时刻t0用公式表示为：
[0120][0121]
在本实施例中，假设道路宽度为l0，则汽车紧急换道避障后的状态向量在 终止时刻tf应满足公式(18)
[0122][0123]
在本实施例中，考虑汽车机械约束，对汽车纵向减速度和前轮转向角速 度约束可以用公式(19)表示：
[0124][0125]
其中，ω
fmax
为汽车前轮转向角速度最大值。
[0126]
在本实施例中，考虑轮胎摩擦椭圆约束，则汽车纵向减速度和侧向加速 度有约束
可表示为公式(20)，
[0127][0128]
其中，η为可调参数；g为重力加速度；ay为汽车侧向加速度，可表示为
[0129]
在一实施例中，图4为本发明一实施例提供的一种汽车圆包络示意图。 如图4所示，采用三个相同半径的圆包含汽车外轮廓，通过圆心距离实现汽 车避障快速检测，从而提高避障检测效率。已知本车的长度、宽度和后悬长 度分别为l
2c
、w2和l
2r
，则三个圆半径和圆心坐标可依次分别表示为：
[0130][0131][0132][0133][0134]
其中，式(21)、式(22)、式(23)以及式(24)中，t2为旋转变换矩阵， 可表示为式(25)，
[0135][0136]
同理，已知前车的长度、宽度和后悬长度分别为l
1c
、w1和l
1r
，则三个圆 半径表示为：圆心坐标可分别表示为
[0137][0138][0139][0140]
其中，旋转变换矩阵t1可表示为
[0141]
由此，可两车无碰撞的条件用公式表示为：
[0142][0143]
在本实施例中，在保证前方车辆与本车不发生碰撞的前提下，以最小化 系统控制量为优化目标简历路径规划模型约束优化求解模型，采用高斯伪谱 法求解该约束最优化问题可得最优的汽车高速极限行驶工况的自动紧急换道 避让路径。
[0144]
在一实施例中，图5为本发明一实施例提供的一种汽车自动紧急变道避 让系统路
径跟踪误差模型示意图，基于此模型建立满足稳定性的路径跟踪控 制模块，实现对路径规划模块输出的高速极限行驶工况的汽车自动紧急换道 避让路径的快速、准确和稳定的跟踪控制。具体而言，采用侧向位置偏差， 方位角偏差和横摆角速度偏差表示图5所示的本发明面向高速极限行驶工况 的汽车主动避让系统路径跟踪误差，即：e＝[ycꢀ‑yd θ-θ
d γ-γd]
t
，采用cf、cr、c
fe
和c
re
表示侧偏刚度名义值和摄动量，采用m、iz、lf和lr表示汽车质量、转 动惯量、前轴和后轴轴距，则本发明面向高速极限行驶工况的汽车自动紧急 变道避让系统路径跟踪误差模型可表示为
[0145]
e(k+1)＝(a+δa)e(k)+(b+δb)u(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)
[0146]
其中，u＝δf为控制量；a、b、δa和δb分别为系统矩阵和控制矩阵名义值和 摄动量，可表示为
[0147][0148][0149]
[δaδb]＝df[e
1 e2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(33)
[0150]
其中，矩阵d、e1和e2可表示为
[0151][0152][0153][0154]
定义二次型性能指标为并通过线性矩阵不等式 将最小化二次型性能指标转换为如下的线性矩阵不等式组约束的凸优化问题。
[0155][0156]
在本实施例中，若上述线性矩阵不等式组约束的凸优化问题的最优解为 (ε,w,x,h)。
[0157]
则本发明面向高速极限行驶工况的汽车自动紧急换道避让系统的路径跟 踪控制模块输出可表示为u
*
(k)＝wxe(k)。
[0158]
在一实施例中，图6为本发明一实施例提供的一种车辆操纵稳定性控制 模块示意图，基于此模块建立汽车操纵稳定性控制律，可避免汽车路径跟踪 过程中发生不足转向或者过多转向现象。如图6所示，汽车操纵稳定性控制 模型可表示为
[0159][0160]
其中，β和γ为汽车质心侧偏角和横摆角速度；f
x1
、f
x2
、f
x3
、f
x4
、和为车轮纵向力和侧向力均值。
[0161]
需要说明的是，汽车操纵稳定性控制模型可修正为
[0162][0163]
其中，d＝[d
1 d2]
t
和θ为系统不确定性。
[0164]
在本实施例中，针对上述修正后的汽车操纵稳定性控制模型，定义控制 性能指标为
[0165]
[0166]
其中，βd＝0和
[0167]
由此，利用李雅普诺夫稳定性理论，可以得到如下汽车校正横摆力矩控 制量，来避免汽车路径跟踪过程中发生不足转向或者过多转向现象
[0168][0169]
其中，采用如下方式实时更新，用公式可以表示为：
[0170][0171]
考虑汽车校正横摆力矩控制量可以直接映射到车轮纵向力和侧向力，则 有mu＝hδu，其中，h和δu表示为
[0172][0173]
δu＝[δf
yf δf
x1 δf
x2 δf
x3 δf
x4
]
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(44)
[0174]
利用轮胎特性建立轮胎侧向力增量与前轮转角关系为
[0175]
δf
yf
＝-2cfδα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(45)
[0176][0177]
δα＝-δδfꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(47)
[0178]
利用轮胎特性建立轮胎纵向力增量与车轮制动力矩关系为
[0179]
δf
xi
＝δt
bi
/r
w i＝1,
…
,4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(48)
[0180]
需要说明的是，将汽车校正横摆力矩控制量与车轮纵向力和侧向力映射 关系修正为
[0181]mu
＝h1δu1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(49)
[0182]
其中，h1和δu1可表示为
[0183][0184]
δu1＝[δδ
f δt
b1 δt
b2 δt
b3 δt
b4
]
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(51)
[0185]
在本实施例中，定义目标函数以最小化目标函数为优化目标， 采用
逐步二次规划法可得汽车操纵稳定性控制模块的输出，即：主动制动子 系统控制量和主动转向子系统控制量，表示为本发明实施例中的目标车辆的 制动控制量和转向控制量。
[0186]
在本实施例中，通过激光雷达和前视摄像头得到的融合信息预测前方车 辆行驶轨迹，并建立两车相对运动约束优化求解模型，利用高斯伪谱法求解 该约束优化问题得到汽车自动紧急换道避让路径。随后，利用方向盘转角传 感器、轮速传感器、横摆角速度传感器、车身纵向加速度传感器和车身侧向 加速度传感器等测量信息构建路径跟踪控制模块，通过控制汽车主动转向子 系统实现路径的跟踪控制。最后，利用方向盘转角传感器、轮速传感器、横 摆角速度传感器、车身纵向加速度传感器和车身侧向加速度传感器等测量设 计了汽车操纵稳定性控制模块，通过控制汽车主动制动子系统和主动转向子 系统来保证汽车在自动紧急变道避让操作过程中的操纵稳定性。
[0187]
在一实施例中，图7是本发明一实施例提供的一种车辆控制装置的结构 框图，该装置适用于对对车辆自动紧急变道避让操作控制时的情况，该装置 可以由硬件/软件实现。可配置于电子设备中来实现本发明实施例中的一种车 辆控制方法。如图7所示，该装置包括：模型创建模块710、路径规划模块 720以及控制模块730。
[0188]
其中，模型创建模块710，用于根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及 目标车辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型， 其中，所述前方车辆和所述目标车辆位于同一车道；
[0189]
路径规划模块720，用于根据预先确定的两车无碰撞条件和所述两车相 对运动约束优化模型确定所述目标车辆的自动避让路径；
[0190]
控制模块730，用于基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控 制模型控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。
[0191]
本发明实施例的技术方案，通过模型创建模块，根据前方车辆的行驶 轨迹预测模型、目标车辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对 运动约束优化模型，通过路径规划模块，根据预先确定的两车无碰撞条件 和两车相对运动约束优化模型确定目标车辆的自动避让路径；通过控制模 块，基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制目标车 辆沿自动避让路径行驶，实现了车辆在高速极限行驶工况的自动紧急变道 避让操作，避免了汽车在自动紧急换道避让过程中发生不足转向或者过度 转向现象，从而保证车辆在自动紧急变道避让操作过程中的操纵稳定性。
[0192]
在一实施例中，路径规划模块720，包括：
[0193]
圆包络构建单元，用于基于预先获取的对应车辆的长度、宽度和后悬长 度依次构建前方车辆和目标车辆的圆包络；
[0194]
条件确定单元，用于根据前方车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标， 以及目标车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标确定两车无碰撞条件；
[0195]
路径确定单元，用于在满足所述两车无碰撞条件的情况下，并基于最 小化控制向量为目标对所述两车相对运动约束优化模型进行求解，确定所 述目标车辆的自动避让路径。
[0196]
在一实施例中，所述车辆控制方法，还包括：
[0197]
第一矩阵创建模块，用于根据侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量、 前轴轴距和后轴轴距创建系统矩阵；
[0198]
第二矩阵创建模块，用于根据侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量和 前轴轴距创建控制矩阵；
[0199]
误差模型创建模块，用于根据所述系统矩阵、所述控制矩阵和摄动量 创建对应的路径跟踪误差模型。
[0200]
在一实施例中，所述车辆控制方法，还包括：
[0201]
信息获取模块，用于获取目标车辆的质心侧偏角、横摆角速度、车轮纵 向力和侧向力均值；
[0202]
控制模型构建模块，用于根据质心侧偏角、横摆角速度、车轮纵向力 和侧向力均值构建对应的操纵稳定性控制模型。
[0203]
在一实施例中，控制模块730，包括：
[0204]
第一控制量确定单元，用于根据预先创建的路径跟踪误差模型确定目标 车辆的路径跟踪误差控制量；
[0205]
第二控制量确定单元，用于根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定目 标车辆的制动控制量和转向控制量；
[0206]
路径行驶单元，用于按照所述路径跟踪误差控制量、所述制动控制量 和转向控制量控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。
[0207]
在一实施例中，第一控制量确定单元，包括：
[0208]
性能指标确定子单元，用于基于路径跟踪误差模型确定对应的性能指标；
[0209]
指标转换子单元，用于通过线性矩阵不等式将所述性能指标转换为对应 的线性矩阵不等式约束条件；
[0210]
控制量确定子单元，用于根据所述线性矩阵不等式约束条件确定对应 的路径跟踪控制量。
[0211]
在一实施例中，第二控制量确定单元，包括：
[0212]
性能指标确定子单元，用于根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定对 应的控制性能指标；
[0213]
第一控制量确定子单元，用于根据所述控制性能指标确定对应的校正横 摆力矩控制量；
[0214]
第二控制量确定子单元，用于根据所述校正横摆力矩控制量、车轮纵 向力和侧向力确定目标车辆的制动控制量和转向控制量。
[0215]
本发明实施例所提供的车辆控制装置可执行本发明任意实施例所提 供的车辆控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0216]
在一实施例中，图8示出了可以用来实施本发明一实施例提供的一种 电子设备的结构示意图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机， 诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀 片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各 种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴 设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、 它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文 中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0217]
如图8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。
[0218]
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。
[0219]
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，例如车 辆数据处理方法。
[0220]
在一些实施例中，车辆数据处理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车辆数据处理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)而被配置为执行车辆数据处理方法。
[0221]
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。
[0222]
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。
[0223]
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。
[0224]
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。
[0225]
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。
[0226]
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。
[0227]
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。
[0228]
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：
1.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及目标车辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，其中，所述前方车辆和所述目标车辆位于同一车道；根据预先确定的两车无碰撞条件和所述两车相对运动约束优化模型确定所述目标车辆的自动避让路径；基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先确定的两车无碰撞条件和所述两车相对运动约束优化模型确定所述目标车辆的自动避让路径，包括：基于预先获取的对应车辆的长度、宽度和后悬长度依次构建前方车辆和目标车辆的圆包络；根据前方车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标，以及目标车辆所对应圆包络的圆半径和圆心坐标确定两车无碰撞条件；在满足所述两车无碰撞条件的情况下，并基于最小化控制向量为目标对所述两车相对运动约束优化模型进行求解，确定所述目标车辆的自动避让路径。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：根据侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量、前轴轴距和后轴轴距创建系统矩阵；根据侧偏刚度名义值、车辆质量、转动惯量和前轴轴距创建控制矩阵；根据所述系统矩阵、所述控制矩阵和摄动量创建对应的路径跟踪误差模型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：获取目标车辆的质心侧偏角、横摆角速度、车轮纵向力和侧向力均值；根据质心侧偏角、横摆角速度、车轮纵向力和侧向力均值构建对应的操纵稳定性控制模型。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶，包括：根据预先创建的路径跟踪误差模型确定目标车辆的路径跟踪误差控制量；根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定目标车辆的制动控制量和转向控制量；按照所述路径跟踪误差控制量、所述制动控制量和转向控制量控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预先创建的路径跟踪误差模型确定目标车辆的路径跟踪误差控制量，包括：基于路径跟踪误差模型确定对应的性能指标；通过线性矩阵不等式将所述性能指标转换为对应的线性矩阵不等式约束条件；根据所述线性矩阵不等式约束条件确定对应的路径跟踪控制量。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定目标车辆的制动控制量和转向控制量，包括：根据预先创建的操纵稳定性控制模型确定对应的控制性能指标；根据所述控制性能指标确定对应的校正横摆力矩控制量；根据所述校正横摆力矩控制量、车轮纵向力和侧向力确定目标车辆的制动控制量和转
向控制量。8.一种车辆控制装置，其特征在于，包括：模型创建模块，用于根据前方车辆的行驶轨迹预测模型，以及目标车辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，其中，所述前方车辆和所述目标车辆位于同一车道；路径规划模块，用于根据预先确定的两车无碰撞条件和所述两车相对运动约束优化模型确定所述目标车辆的自动避让路径；控制模块，用于基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制所述目标车辆沿所述自动避让路径行驶。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中任一项所述的车辆控制方法。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中任一项所述的车辆控制方法。

技术总结
本发明实施例发明了一种车辆控制方法、装置、设备及介质。该方法包括：根据前方车辆的行驶轨迹预测模型、目标车辆的运动学模型和动力学特性创建对应的两车相对运动约束优化模型，根据预先确定的两车无碰撞条件和两车相对运动约束优化模型确定目标车辆的自动避让路径；基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制目标车辆沿自动避让路径行驶。本发明实施例，根据预先确定的两车无碰撞条件和两车相对运动约束优化模型确定目标车辆的自动避让路径；基于预先创建的路径跟踪误差模型和操纵稳定性控制模型控制目标车辆沿自动避让路径行驶，实现车辆行驶工况的自动紧急变道避让操作，保证车辆在自动紧急变道避让操作过程中的操纵稳定性。过程中的操纵稳定性。过程中的操纵稳定性。


技术研发人员：张家旭 王洪雨 刘洋 许健
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：2022.03.16
技术公布日：2022/5/25