用于智能驾驶的转向预瞄点、转向角的确定方法及装置与流程

本发明总的来说涉及自动驾驶领域，且更加具体地，涉及转向预瞄点确定方法、转向角确定方法、转向预瞄点确定装置、转向角确定设备以及车载设备。

背景技术：

随着科技的进步，自动驾驶技术也得到了很大的发展，尤其是应用自动驾驶技术的汽车。目前，许多产品车型的高端配置都具有自动驾驶功能。

这种具有自动驾驶功能的车辆又被称为智能驾驶车辆，在车辆智能化技术当中，车辆自动控制技术又是车辆研究领域的一个热点。其中，当控制车辆转向跟踪期望路径行驶时，预瞄点的确定是一个非常关键的因素。根据预瞄点的位置以及本车的当前位姿，再经过一定的控制算法，即可得到本车当前的期望前轮偏角，从而控制车辆转向，使其跟踪期望路径行驶。

因此，存在对于改进的用于确定转向预瞄点以及相应地确定转向角的方法的需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷和不足，提供新颖的和改进的转向预瞄点确定方法、转向角确定方法、转向预瞄点确定装置、转向角确定设备以及车载设备。

根据本发明的一方面，提供了一种转向预瞄点确定方法，用于确定正在行驶的智能驾驶对象的转向预瞄点，所述转向预瞄点确定方法包括：获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；确定所述智能驾驶对象的当前位置；确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点；计算所述投影点在所述期望行驶路径上的曲率半径；计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述期望行驶路径在所述投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径；计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及，确定所述第一参考圆和所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

在上述转向预瞄点确定方法中，确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点具体包括：确定所述智能驾驶对象的当前位置是否在所述期望行驶路径上；和，响应于确定所述智能驾驶对象的当前位置不在所述期望行驶路径上，确定所述智能驾驶对象的当前位置到所述期望行驶路径的最近点为所述投影点。

在上述转向预瞄点确定方法中，通过以下的至少其中之一获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径：所述智能驾驶对象的规划行驶路径；所述智能驾驶对象当前行驶的路径的延伸轨迹；用户对所述智能驾驶对象的自定义行驶路径；和，所述智能驾驶对象的地图数据。

在上述转向预瞄点确定方法中，所述预瞄距离为所述智能驾驶对象的当前行驶速度乘以一预定系数。

根据本发明的另一方面，提供了一种智能驾驶对象的转向角确定方法，包括：以如上所述的转向预瞄点确定方法确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点；获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标；以及，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。

在上述转向角确定方法中，获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标具体包括：确定所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角；和，基于所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角和当前位置信息计算所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标。

在上述转向角确定方法中，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角具体包括：基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的前轮偏角；和，对所述前轮偏角进行比例转换以获取转向电机的期望角度。

在上述转向角确定方法中，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的前轮偏角具体包括以下面公式(1)计算所述前轮偏角：

其中，δ是所述前轮偏角，L是所述智能驾驶对象的前轮轴距，α是所述转向预瞄点与所述智能驾驶对象的当前位置的连线和与所述智能驾驶对象的本地坐标系的y轴的夹角，l_d是所述预瞄距离。

根据本发明的再一方面，提供了一种转向预瞄点确定装置，用于确定正在行驶的智能驾驶对象的转向预瞄点，所述转向预瞄点确定装置包括：行驶路径获取单元，用于获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；当前位置确定单元，用于确定所述智能驾驶对象的当前位置；投影点确定单元，用于确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点；曲率半径计算单元，用于计算所述投影点在所述期望行驶路径上的曲率半径；第一参考圆计算单元，用于计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述期望行驶路径在所述投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径；第二参考圆计算单元，用于计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及，转向预瞄点确定单元，用于确定所述第一参考圆和所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

在上述转向预瞄点确定装置中，所述投影点确定单元具体用于：确定所述智能驾驶对象的当前位置是否在所述期望行驶路径上；和，响应于确定所述智能驾驶对象的当前位置不在所述期望行驶路径上，确定所述智能驾驶对象的当前位置到所述期望行驶路径的最近点为所述投影点。

在上述转向预瞄点确定装置中，所述行驶路径获取单元通过以下的至少其中之一获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径：所述智能驾驶对象的规划行驶路径；所述智能驾驶对象当前行驶的路径的延伸轨迹；用户对所述智能驾驶对象的自定义行驶路径；和，所述智能驾驶对象的地图数据。

在上述转向预瞄点确定装置中，所述预瞄距离为所述智能驾驶对象的当前行驶速度乘以一预定系数。

根据本发明的又一方面，提供了一种智能驾驶对象的转向角确定设备，包括：如上所述的转向预瞄点确定装置，用于确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点；坐标获取单元，用于获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标；以及，转向角计算单元，用于基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。

在上述转向角确定设备中，所述坐标获取单元具体用于：确定所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角；和，基于所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角和当前位置信息计算所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标。

在上述转向角确定设备中，所述转向角计算单元具体用于：基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的前轮偏角；和，对所述前轮偏角进行比例转换以获取转向电机的期望角度。

在上述转向角确定设备中，所述转向角计算单元具体用于以下面公式(1)计算所述智能驾驶对象的前轮偏角：

其中，δ是所述前轮偏角，L是所述智能驾驶对象的前轮轴距，α是所述转向预瞄点与所述智能驾驶对象的当前位置的连线和与所述智能驾驶对象的本地坐标系的y轴的夹角，l_d是所述预瞄距离。

根据本发明的又一方面，提供了一种车载设备，包括：存储器，用于存储计算机可执行指令；和，处理器，用于执行所述存储器存储的计算机可执行指令，以执行如上所述的转向预瞄点确定方法。

根据本发明的又一方面，提供了一种车载设备，包括：存储器，用于存储计算机可执行指令；和，处理器，用于执行所述存储器存储的计算机可执行指令，以执行如上所述的转向角确定方法。

根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算装置执行时，可操作来执行如上所述的转向预瞄点确定方法。

根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算装置执行时，可操作来执行如上所述的转向角确定方法。

本发明提供的转向预瞄点确定方法、转向角确定方法、转向预瞄点确定装置、转向角确定设备以及车载设备，通过将预瞄点的位置设置在参考圆上而非期望路径上，可以设置较大的预瞄距离使预瞄点的位置较远，在直道时，跟踪期望路径的稳定性较高，同时在入弯、出弯处，也可以使车跟踪期望路径的精度提高，从而兼顾路径跟踪的稳定性和精度。

附图说明

图1是图示用于确定转向预瞄点的方法的一个示例的示意图；

图2是图示根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法的示意性流程图；

图3是图示根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法的示意图；

图4是图示根据本发明实施例的转向角确定方法的示意性流程图；

图5是图示根据本发明实施例的转向预瞄点确定装置的示意性框图；

图6是图示根据本发明实施例的转向角确定设备的示意性框图；

图7是图示根据本发明实施例的车载设备的示意性框图。

具体实施方式

以下描述用于公开本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本发明人使用以使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本发明的目的而提供本发明的各种实施例的以下描述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离发明构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。

在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。

包括技术和科学术语的在这里使用的术语具有与本领域技术人员通常理解的术语相同的含义，只要不是不同地限定该术语。应当理解在通常使用的词典中限定的术语具有与现有技术中的术语的含义一致的含义。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

通常，在车辆的转向控制中，是以本车中心为原点，以预瞄距离为半径作圆，将与期望路径的相交点作为预瞄点，即预瞄点的位置在期望路径上，如图1所示。图1是图示用于确定转向预瞄点的方法的一个示例的示意图。

在图1所示的用于确定转向预瞄点的方法中，由于预瞄点在车前进方向的期望路径上，通过调整预瞄距离的大小，可以改变预瞄点与本车的距离远近，从而相应调整路径跟踪的稳定性和精度。在车前进速度一定的情况下，当预瞄点与本车的距离较近时，路径跟踪的精度较高，但稳定性较差；当预瞄点与本车的距离较远时，路径跟踪的稳定性较好，但跟踪精度较差。

但是，由于预瞄点在期望路径上，且在车的前方，忽略了车的中心位置到预瞄点这段距离的期望路径形状信息。因此，基于预瞄点的控制并不能使车完全沿期望路径行驶，如在入弯处，车辆会提前转弯，在出弯处，不能及时跟踪上期望路径。

另外，由于预瞄点位置的调整对路径跟踪的稳定性和精度存在矛盾，为提高路径跟踪的精度，需要使预瞄点的位置离本车较近，但这样又会导致路径跟踪的稳定性降低。

因此，根据本发明实施例的一方面，提供了一种转向预瞄点确定方法，用于确定正在行驶的智能驾驶对象的转向预瞄点，所述转向预瞄点确定方法包括：获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；确定所述智能驾驶对象的当前位置；确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点；计算所述投影点在所述期望行驶路径上的曲率半径；计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述期望行驶路径在所述投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径；计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及，确定所述第一参考圆和所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

图2是图示根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法的示意性流程图。如图2所示，根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法用于确定正在行驶的智能驾驶对象的转向预瞄点，包括：S110，获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；S120，确定所述智能驾驶对象的当前位置；S130，确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点；S140，计算所述投影点在所述期望行驶路径上的曲率半径；S150，计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述期望行驶路径在所述投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径；S160，计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及S170，确定所述第一参考圆和所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

如上所述，相比如图1所示的用于确定转向预瞄点的方法，在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，预瞄点的位置设置在参考圆上而非期望路径上，因此，可以设置较大的预瞄距离使预瞄点的位置较远。这样，在直道时，跟踪期望路径的稳定性较高，同时在入弯、出弯处，也可以使车跟踪期望路径的精度提高。因此，根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法兼顾路径跟踪的稳定性和精度。

下面，将对根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中的各个步骤进行详细说明。

在步骤S110，获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径。这里，所述智能驾驶对象的期望行驶路径是智能驾驶对象，例如车辆的当前期望路径，并且，期望路径指的是车辆需要跟踪的行驶轨迹。在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，期望行驶路径可以通过车辆的规划路径、当前道路的延伸情况、用户的自定义路线等一种或者多种方式获得，比如可以是通过车道线识别模块得到的道路中间线，也可以是通过定位手段(如GPS、激光雷达SLAM、二维码定位)结合路网文件得到的当前期望行驶轨迹。此外，还可以通过车辆使用的地图数据直接读取出车辆的期望行驶路径，例如，通过地图的导航功能获得车辆前往某个特定地点的期望行驶路径。另外，期望行驶路径的表示方式可以是参数化方程，也可以是由一系列离散的点组成。

因此，在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，通过以下的至少其中之一获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径：所述智能驾驶对象的规划行驶路径；所述智能驾驶对象当前行驶的路径的延伸轨迹；用户对所述智能驾驶对象的自定义行驶路径；和，所述智能驾驶对象的地图数据。

在步骤S120，确定所述智能驾驶对象的当前位置。这里，智能驾驶对象的当前位置可以是所述智能驾驶对象在各种坐标系下的位置，例如，所述智能驾驶对象在大地坐标系下的位置(x,y)。所述智能驾驶对象的当前位置可以通过所述智能驾驶对象所配备的传感器获得，例如摄像头、激光雷达传感器等，也可以通过定位手段获得，例如GPS、SLAM、二维码定位等。此外，所述智能驾驶对象的当前位置也可以通过地图数据直接从导航系统中读取出来。

在步骤S130，确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点。如上所述，所述智能驾驶对象的当前位置和所述智能驾驶对象的期望行驶路径均可以通过诸如GPS、SLAM、二维码定位等定位手段获得，或者从地图数据读取出。因此，在所述智能驾驶对象的当前位置和期望行驶路径通过同一方式获得的情况下，所述智能驾驶对象的当前位置就在所述期望行驶路径上，因此，所述智能驾驶对象的当前位置及其在所述期望行驶路径上的投影点相同。在这种情况下，可以直接将所述智能驾驶对象的当前位置作为其在所述期望行驶路径上的投影点。

但是，在通过不同方式获得所述智能驾驶对象的当前位置和所述智能驾驶对象的期望行驶路径的情况下，例如，以GPS定位获得所述智能驾驶对象的当前位置，和基于地图数据读取出所述智能驾驶对象的期望行驶路径，所述智能驾驶对象的当前位置可能不在所述智能驾驶对象的期望行驶路径上。因此，需要进一步确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点。在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，将所述智能驾驶对象的当前位置到所述期望行驶路径的最近点作为所述投影点。

另外，所述智能驾驶对象的当前位置和所述智能驾驶对象的期望行驶路径还可能是在不同坐标系下获得的。例如，当以地图数据或者诸如GPS、SLAM、二维码定位等定位手段获得所述智能驾驶对象的期望行驶路径时，所述期望行驶路径通常是在大地坐标系下获得的。而在通过所述智能驾驶对象自身所配备的传感器，例如摄像头、激光雷达传感器等获得所述智能驾驶对象的当前位置的情况下，所述智能驾驶对象的当前位置通常是在所述智能驾驶对象自身的局部坐标系下获得的。因此，需要将所述智能驾驶对象的当前位置和所述智能驾驶对象的期望行驶路径转换到同一坐标系下，再确定所述智能驾驶对象的当前位置是否在所述期望行驶路径上。

此外，在一些实施例中，当智能驾驶对象确定当前位置后，由于底层的转向、速度控制器的控制精度等，可能不能保证完美跟踪期望路径，这会造成智能驾驶对象的位姿与期望路径之间存在一定的航向偏差或者横向偏差。因此，在确定智能驾驶对象的当前位置后，需要获取智能驾驶对象的当前位置在期望路径上的投影点。

因此，在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点具体包括：确定所述智能驾驶对象的当前位置是否在所述期望行驶路径上；和，响应于确定所述智能驾驶对象的当前位置不在所述期望行驶路径上，确定所述智能驾驶对象的当前位置到所述期望行驶路径的最近点为所述投影点。

并且，在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点具体包括：响应于确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上，将所述智能驾驶对象的当前位置作为所述投影点。

在步骤S140，计算所述投影点在所述期望行驶路径上的曲率半径。比如，假定所述期望行驶路径的表达式为x＝c₂y²+c₁y+c₀，根据曲率公式：求得某一点(x₁,y₁)的曲率为k₁，再由公式：R＝1/K，即求得点(x₁,y₁)的曲率半径r₁。

步骤S150到步骤S170将参考图3进行说明。图3是图示根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法的示意图。如图3所示，在确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点，即如图3所示的相切点之后，计算第一参考圆(步骤S150)，所述第一参考圆与所述期望行驶路径在所述投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径。然后，计算第二参考圆(步骤S160)，所述第二参考圆以所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径。这里，图3中仅示出了第二参考圆的一部分，具体地，与第一参考圆相交的一部分。然后，确定所述第一参考圆和所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点(步骤S170)，即图3中所示的预瞄点。

在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，所述预瞄距离为所述智能驾驶对象的当前行驶速度乘以一预定系数。

在一些实施例中，所述预瞄距离可以通过期望路径和车辆位姿获得。更为具体的，所述预瞄距离是通过期望路径的曲率以及车辆与期望路径的相对位置和角度获得。

并且，在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，预瞄距离通常在最小值和最大值的范围内确定。

在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法中，由于预瞄点的位置不在期望路径上，而在参考圆上，可以设置较大的预瞄距离使预瞄点的位置较远。因此，在直道时，跟踪期望路径的稳定性较高，同时在入弯、出弯处，也可以使车跟踪期望路径的精度提高，从而兼顾路径跟踪的稳定性和精度。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种智能驾驶对象的转向角确定方法，包括：以如上所述的转向预瞄点确定方法确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点；获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标；以及，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。

图4是图示根据本发明实施例的转向角确定方法的示意性流程图。如图4所示，根据本发明实施例的转向角确定方法包括：S210，确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点；S220，获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标；以及S230，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。

这里，步骤S210中确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点的具体方法已经在上面进行了详细说明，本领域技术人员可以理解，根据本发明实施例的转向角确定方法中确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点的具体方式与之前描述的完全相同，这里为了避免冗余便不再赘述。

在步骤S220，获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标。例如，可以获得车辆的位姿，即车辆在大地坐标系下的位置(x,y)和航向角θ，这可以通过车辆的传感器获得，例如摄像头、激光雷达传感器等，也可以通过定位手段获得，例如GPS、SLAM、二维码定位等。根据车辆的位姿信息可以将预瞄点由大地坐标系换到局部坐标系下。这里，所述智能驾驶对象的本地坐标系可以以所述智能驾驶对象的中心位置作为坐标系原点，以所述智能驾驶对象的横向和纵向分别作为x轴和y轴。例如，以车辆的后轴中心作为车辆中心位置，作为车辆的本地坐标系的原点，以车辆后轴方向为x轴，以车身方向为y轴。

此外，本领域技术人员可以理解，如果转向预瞄点是在所述智能驾驶对象的本地坐标系下确定的，即，如果所述智能驾驶对象的期望行驶路径、当前位置和投影点均是在所述智能驾驶对象的本地坐标系下确定的，并且在所述智能驾驶对象的本地坐标系下计算所述转向预瞄点，那么所述转向预瞄点的坐标就是在所述智能驾驶对象的本地坐标系下。这样，就可以直接将所计算出的所述转向预瞄点的坐标作为所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标，而不需要进行坐标转换。

因此，在根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法和转向角确定方法中，并不限制各个参数在同一坐标系下获得，根据各个参数的获得方式的不同，其也可以在不同坐标系下获得，然后转换到同一坐标系下进行计算即可。因此，根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法和转向角确定方法也并不限定各个参数的坐标转换的特定时机。

也就是说，在根据本发明实施例的转向角确定方法中，获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标具体包括：确定所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角；和，基于所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角和当前位置信息计算所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标。

在步骤S230，基于所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。例如，可以通过公式计算前轮偏角，其中δ表示前轮偏角，L表示车辆轴距，α是预瞄点与原点的连线和车辆局部坐标系y轴的夹角，l_d为预瞄距离。此外，也可以通过自适应转向控制算法、鲁棒转向控制算法、滑模转向控制算法、模糊转向控制算法，PID(Proportion Integral Derivative：比例积分求导)等算法中的一种或者多种组合计算得到期望前轮偏角。

对于诸如车辆的智能驾驶对象来说，通过转向电机控制车辆进行转向，因此，需要生成转向电机期望角度。具体来说，根据转向电机的安装位置，对计算出的前轮偏角做一定比例转换，得到转向电机的期望角度，并生成控制信号，控制转向电机转动。

也就是说，在根据本发明实施例的转向角确定方法中，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角具体包括：基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的前轮偏角；和，对所述前轮偏角进行比例转换以获取转向电机的期望角度。

在根据本发明实施例的转向角确定方法中，基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的前轮偏角具体包括以下面公式(1)计算所述前轮偏角：

其中，δ是所述前轮偏角，L是所述智能驾驶对象的前轮轴距，α是所述转向预瞄点与所述智能驾驶对象的当前位置的连线和与所述智能驾驶对象的本地坐标系的y轴的夹角，l_d是所述预瞄距离。

根据本发明实施例的再一方面，提供了一种转向预瞄点确定装置，用于确定正在行驶的智能驾驶对象的转向预瞄点，所述转向预瞄点确定装置包括：行驶路径获取单元，用于获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；当前位置确定单元，用于确定所述智能驾驶对象的当前位置；投影点确定单元，用于确定所述智能驾驶对象的当前位置在所述期望行驶路径上的投影点；曲率半径计算单元，用于计算所述投影点在所述期望行驶路径上的曲率半径；第一参考圆计算单元，用于计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述期望行驶路径在所述投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径；第二参考圆计算单元，用于计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及，转向预瞄点确定单元，用于确定所述第一参考圆和所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

图5是图示根据本发明实施例的转向预瞄点确定装置的示意性框图。如图5所示，根据本发明实施例的转向预瞄点确定装置300用于确定正在行驶的智能驾驶对象的转向预瞄点，包括：行驶路径获取单元310，用于获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；当前位置确定单元320，用于确定所述智能驾驶对象的当前位置；投影点确定单元330，用于确定所述当前位置确定单元320所确定的智能驾驶对象的当前位置在所述行驶路径获取单元310所获取的期望行驶路径上的投影点；曲率半径计算单元340，用于计算所述投影点确定单元330所确定的投影点在所述行驶路径获取单元310所获取的期望行驶路径上的曲率半径；第一参考圆计算单元350，用于计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述所述行驶路径获取单元310所获取的期望行驶路径在所述投影点确定单元330所确定的投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径计算单元340所计算出的曲率半径；第二参考圆计算单元360，用于计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述当前位置确定单元320所确定的所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及，转向预瞄点确定单元370，用于确定所述第一参考圆计算单元350计算出的所述第一参考圆和所述第二参考圆计算单元360计算出的所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

在上述转向预瞄点确定装置300中，所述投影点确定单元330具体用于：确定所述智能驾驶对象的当前位置是否在所述期望行驶路径上；和，响应于确定所述智能驾驶对象的当前位置不在所述期望行驶路径上，确定所述智能驾驶对象的当前位置到所述期望行驶路径的最近点为所述投影点。

在上述转向预瞄点确定装置300中，所述行驶路径获取单元310通过以下的至少其中之一获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径：所述智能驾驶对象的规划行驶路径；所述智能驾驶对象当前行驶的路径的延伸轨迹；用户对所述智能驾驶对象的自定义行驶路径；和，所述智能驾驶对象的地图数据。

在上述转向预瞄点确定装置300中，所述预瞄距离为所述智能驾驶对象的当前行驶速度乘以一预定系数。

这里，本领域技术人员可以理解，根据本发明实施例的转向预瞄点确定装置的其它细节与之前关于根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法所描述的相应细节完全相同，为了避免冗余将不再赘述。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种智能驾驶对象的转向角确定设备，包括：如上所述的转向预瞄点确定装置，用于确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点；坐标获取单元，用于获取所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标；以及，转向角计算单元，用于基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。

图6是图示根据本发明实施例的转向角确定设备的示意性框图。如图6所示，根据本发明实施例的智能驾驶对象的转向角确定设备400包括：转向预瞄点确定装置410，用于确定所述智能驾驶对象的转向预瞄点；坐标获取单元420，用于获取所述转向预瞄点确定装置410所确定的转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标；以及转向角计算单元430，用于基于所述坐标获取单元420所获取的坐标计算所述智能驾驶对象的转向角。

在上述转向角确定设备400中，所述坐标获取单元420具体用于：确定所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角；和，基于所述智能驾驶对象在大地坐标系下的航向角和当前位置信息计算所述转向预瞄点在所述智能驾驶对象的本地坐标系下的坐标。

在上述转向角确定设备400中，所述转向角计算单元430具体用于：基于所述坐标计算所述智能驾驶对象的前轮偏角；和，对所述前轮偏角进行比例转换以获取转向电机的期望角度。

在上述转向角确定设备400中，所述转向角计算单元430具体用于以下面公式(1)计算所述智能驾驶对象的前轮偏角：

其中，δ是所述前轮偏角，L是所述智能驾驶对象的前轮轴距，α是所述转向预瞄点与所述智能驾驶对象的当前位置的连线和与所述智能驾驶对象的本地坐标系的y轴的夹角，l_d是所述预瞄距离。

并且，转向预瞄点确定装置410包括：行驶路径获取单元，用于获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径；当前位置确定单元，用于确定所述智能驾驶对象的当前位置；投影点确定单元，用于确定所述当前位置确定单元所确定的智能驾驶对象的当前位置在所述行驶路径获取单元所获取的期望行驶路径上的投影点；曲率半径计算单元，用于计算所述投影点确定单元所确定的投影点在所述行驶路径获取单元所获取的期望行驶路径上的曲率半径；第一参考圆计算单元，用于计算第一参考圆，所述第一参考圆与所述所述行驶路径获取单元所获取的期望行驶路径在所述投影点确定单元所确定的投影点相切，且所述第一参考圆的半径为所述曲率半径计算单元所计算出的曲率半径；第二参考圆计算单元，用于计算第二参考圆，所述第二参考圆以所述当前位置确定单元所确定的所述智能驾驶对象的当前位置为圆心，以预瞄距离为半径；以及，转向预瞄点确定单元，用于确定所述第一参考圆计算单元计算出的所述第一参考圆和所述第二参考圆计算单元计算出的所述第二参考圆的交点为所述转向预瞄点。

这里，上述各个模块所执行的功能与之前关于根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法和转向角确定方法中描述的功能完全相同，在这里就不再赘述。

另外，上述转向预瞄点确定装置和转向角确定设备中的各个单元是按照功能模块进行划分，在具体实现中，多个功能单元也可以由同一硬件元件实现。例如，可以通过导航系统实现行驶路径获取单元、当前位置确定单元和投影点确定单元，以用于获取所述智能驾驶对象的期望行驶路径、当前位置及其在期望行驶路径上的投影点。并且，可以通过诸如芯片的处理器实现曲率半径计算单元、第一参考圆计算单元、第二参考圆计算单元和转向预瞄点确定单元，以通过运算获得转向预瞄点。

又例如，在根据本发明实施例的转向角确定设备中，可以通过诸如定位设备的期望路径获取模块获得智能驾驶对象的期望行驶路径，并通过诸如传感器的位姿获取模块获得智能驾驶对象的当前位置和航向角。并且，通过横向控制模块计算预瞄距离、计算预瞄点位置和前轮偏角，再通过转向电机控制模块控制转向电机基于所计算出的前轮偏向实现智能驾驶对象的转向。

根据本发明的又一方面，提供了一种车载设备，包括：存储器，用于存储计算机可执行指令；和，处理器，用于执行所述存储器存储的计算机可执行指令，以执行如上所述的转向预瞄点确定方法。

根据本发明的又一方面，提供了一种车载设备，包括：存储器，用于存储计算机可执行指令；和，处理器，用于执行所述存储器存储的计算机可执行指令，以执行如上所述的转向角确定方法。

图7是图示根据本发明实施例的车载设备的示意性框图。如图7所示，根据本发明实施例的车载设备500包括：存储器510，用于存储计算机可执行指令；和，处理器520，用于执行该存储器存储的计算机可执行指令，以执行如上所述的转向预瞄点确定方法和转向角确定方法。

这里，本领域技术人员可以理解，根据本发明实施例的车载设备的其它细节与之前关于根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法和转向角确定方法所描述的相应细节完全相同，为了避免冗余将不再赘述。

在本发明的实施例中，车载设备可以安装到各种类型的交通运输工具中，而并不仅限于常规意义的家用轿车，也可以是任何其他类型的车辆或者有人驾驶或者无人驾驶的交通工具，比如地面、水上和/或空中的交通运输工具。因此，虽然在本发明的描述中，采用术语“车载设备”，但本领域技术人员可以理解，该设备并不局限于与车辆相关联，而可以是任何具有与移动终端的通信功能的机载设备，包括但不限于各种类型的导航装置、全球定位系统(GPS)接收器、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、汽车信息娱乐装置、船舶电子装置(例如，船舶导航装置、陀螺仪或者罗盘仪)、航空电子装置。

因此，根据本发明实施例的转向预瞄点确定方法、转向预瞄点确定装置、转向角确定方法和转向角确定设备也可以应用于各种类型的交通运输工具的自动驾驶，而不仅限于车辆的自动驾驶。

该车载设备包括一个或多个处理器，例如如上图7所示的处理器520。该一个或多个处理器中的每一个都可以是能够执行机器可读和可执行指令的设备，例如，计算机、微处理器、微控制器、集成电路、微芯片或者任何其他计算设别。该一个或多个处理器可以耦合到在车辆的各个模块之间提供信号互联互通的通信路径。该通信路径可以使得任何数量的处理器相互通信地耦合，包括但不限于车载设备中的处理器，并且可以允许耦合到通信路径的车载设备中的模块以分布式计算环境操作。具体来说，每个模块可以操作为可发送和/或接收数据的节点。并且，“通信地耦合”指的是相互耦合的组成部分之间可以相互交换数据，例如以电信号、电磁信号、光信号的形式。

另外，车载设备包括耦合到通信路径的一个或多个存储器模块，例如如上图7所示的存储器510。该存储器模块可以配置为包括易失性存储器，比如静态随机存取存储器(S-RAM)和动态随机存取存储器(D-RAM)，以及非易失性存储器，比如闪存存储器、只读存储器(ROM)和可擦可编程只读存储器(EPROM)和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。在该存储器模块中，存储任意形式的机器可读和可执行指令以由处理器访问。该机器可读和可执行指令可以是以任何编程语言所写的逻辑或者算法，比如可直接由处理器执行的机器语言，或者可被编译或者汇编为机器可读指令并存储在存储器模块中的汇编语言、面向对象编程(OOP)语言、Javascript语言、微代码等。替代地，该机器可读和可执行指令也可以以硬件描述语言写成，比如以可编程逻辑阵列(FPGA)或者专用集成电路(ASIC)等实现的逻辑。

本发明提供的转向预瞄点确定方法、转向角确定方法、转向预瞄点确定装置、转向角确定设备以及车载设备，通过将预瞄点的位置设置在参考圆上而非期望路径上，可以设置较大的预瞄距离使预瞄点的位置较远，在直道时，跟踪期望路径的稳定性较高，同时在入弯、出弯处，也可以使车跟踪期望路径的精度提高，从而兼顾路径跟踪的稳定性和精度。