用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法、控制方法及装置与流程

本发明涉及自动驾驶领域，具体地，涉及一种用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法、控制方法及装置。

背景技术：

自动驾驶技术的出现，为车辆驾驶提供了便利，尤其有利于需要长时间驾驶车辆的情况。其能够在不影响驾驶行程的情况下，保证行车的安全可靠，避免疲劳驾驶。

在自动驾驶车辆行驶在弯道上时，如果速度控制不合理，将会引起车内人员的不舒适，例如可能引起车内人员倾斜等。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法、控制方法及装置，用于至少解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法，所述方法包括：获取弯道的曲率半径；根据所述曲率半径确定舒适过弯的最高速度和所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离；根据所述感知极限距离计算所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度；以及将所述舒适过弯的最高速度和所述感知极限速度中的最小值确定为所述弯道速度。

可选的，所述根据所述曲率半径确定自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离包括：在所述曲率半径大于预设值的情况下，确定所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离为所述自动驾驶车辆的有效感知距离；在所述曲率半径不大于所述预设值的情况下，根据以下公式计算所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离：

其中，em.boundary.curve为所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离，r为所述曲率半径，θfov为所述自动驾驶车辆的视场角。

可选的，根据以下公式计算所述预设值：

其中，a为所述预设值，em.boundary为所述自动驾驶车辆的有效感知距离。

可选的，所述根据所述感知极限距离计算自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度包括根据以下公式计算所述感知极限速度：

其中，em.boundary.curve为所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离，vsys.limit为所述感知极限速度；ρ为所述自动驾驶车辆的系统响应时间；amax，accel为所述自动驾驶车辆允许的最大加速度；amin，brake为所述自动驾驶车辆的最小减速度。

可选的，所述根据所述曲率半径确定舒适过弯的最高速度包括根据以下公式计算所述舒适过弯的最高速度：

v_comf_limit＝(a_lat_comf·r)^1/2

其中，v_comf_limit为所述舒适过弯的最高速度，r为所述曲率半径，a_lat_comf为舒适过弯的加速度，所述a_lat_comf的值不大于1.8m/s²。

相应的，本发明实施例还提供一种用于自动驾驶车辆的弯道控制方法，其特征在于，所述方法包括：检测自动驾驶车辆的行驶前方是否具有弯道；在具有所述弯道的情况下，获取针对所述弯道的弯道速度，其中所述弯道速度根据上述的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法来获得；以及将所述自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度。

可选的，所述将所述自动驾驶车辆的速度调整为所述弯道速度包括：在所述自动驾驶车辆与所述弯道的距离不大于预设距离的情况下，将所述自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度，其中所述预设距离为面对静止障碍物的最小安全距离。

相应的，本发明实施例还提供一种用于自动驾驶车辆的弯道速度计算装置，所述装置包括：获取模块，用于获取弯道的曲率半径；第一确定模块，用于根据所述曲率半径确定舒适过弯的最高速度和所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离；计算模块，用于根据所述感知极限距离计算所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度；以及第二确定模块，用于将所述舒适过弯的最高速度和所述感知极限速度中的最小值确定为所述弯道速度。

可选的，所述第一确定模块用于根据以下步骤确定所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离：在所述曲率半径大于预设值的情况下，确定所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离为所述自动驾驶车辆的有效感知距离；在所述曲率半径不大于所述预设值的情况下，根据以下公式计算所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离：

其中，em.boundary.curve为所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离，r为所述曲率半径，θfov为所述自动驾驶车辆的视场角。

可选的，所述第一确定模块根据以下公式计算所述预设值：

其中，a为所述预设值，em.boundary为所述自动驾驶车辆的有效感知距离。

可选的，所述计算模块用于根据以下公式计算所述感知极限速度：

其中，em.boundary.curve为所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离，vsys.limit为所述感知极限速度；ρ为所述自动驾驶车辆的系统响应时间；amax，accel为所述自动驾驶车辆允许的最大加速度；amin，brake为所述自动驾驶车辆的最小减速度。

可选的，所述第一确定模块用于根据以下公式计算所述舒适过弯的最高速度：

v_comf_limit＝(a_lat_comf·r)^1/2

其中，v_comf_limit为所述舒适过弯的最高速度，r为所述曲率半径，a_lat_comf为舒适过弯的加速度，所述a_lat_comf的值不大于1.8m/s²。

相应的，本发明实施例还提供一种用于自动驾驶车辆的弯道控制装置，所述装置包括：检测模块，用于检测自动驾驶车辆的行驶前方是否具有弯道；获取模块，用于在具有所述弯道的情况下，获取针对所述弯道的弯道速度，其中所述弯道速度根据上述的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法来获得；以及调整模块，用于将所述自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度。

可选的，所述调整模块用于在所述自动驾驶车辆与所述弯道的距离不大于预设距离的情况下，将所述自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度，其中所述预设距离为面对静止障碍物的最小安全距离。

相应的，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行上述的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法，和/或上述的用于自动驾驶车辆的弯道控制方法。

通过上述技术方案，在车辆过弯时，设置车辆速度不高于舒适过弯的最高速度和感知极限速度中的最小值，其具有以下优势：(1)避免拐弯时由于过大的横向加速度而产生的体感不舒适；(2)考虑了弯道对感知极限能力的影响，使得弯道速度计算更加合理。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道控制方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算装置的结构框图；以及

图4示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道控制装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法，所述方法可以包括：步骤s110，获取弯道的曲率半径；步骤s120，根据所述曲率半径确定舒适过弯的最高速度和自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离；步骤s130，根据所述感知极限距离计算自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度；以及步骤s140，将所述舒适过弯的最高速度和所述感知极限速度中的最小值确定为所述弯道速度。

弯道的曲率半径可以从高精度地图服务器提供的道路信息中获取。舒适过弯的最高速度是在过弯时不会引起体感不舒适的最大速度，弯道的曲率半径不同的情况下，舒适过弯的最高速度也不相同。由于弯道会使得自动驾驶车辆上设置的传感器的感知极限距离下降，从而引起感知极限速度降低。因此，弯道速度采用舒适过弯的最高速度和感知极限速度中的最小值，具有以下优势：(1)能够避免拐弯时由于过大的横向加速度而产生的体感不舒适；(2)考虑了弯道对感知极限能力的影响，使得弯道速度计算更加合理。

自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离与弯道的曲率半径有关。如果弯道的曲率半径大于预设值，可以认为弯道对自动驾驶车辆的感知性能基本无影响，这种情况下，可以确定自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离为所述自动驾驶车辆的有效感知距离。自动驾驶车辆的有效感知距离，为自动驾驶车辆的固有参数，可线下预先获得。如果弯道的曲率半径不大于预设值，弯道将对自动驾驶车辆的感知性能产生影响，这种情况下，可以根据以下公式计算自动驾驶车辆对于弯道的感知极限距离：

其中，em.boundary.curve为所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离，r为弯道的曲率半径，单位为m，θfov为所述自动驾驶车辆的视场角，其是自动驾驶车辆的固有参数，可线下预先获得。

上述预设值可以是一固定值，该固定值的范围可以是620m至680m。例如可以预设值可以设置为650m，如果弯道的曲率半径大于650m，则确定自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离为所述自动驾驶车辆的有效感知距离，否则，根据公式(1)来计算获得自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离。

可选的，也可以根据以下公式来计算所述预设值：

其中，a为所述预设值，em.boundary为所述自动驾驶车辆的有效感知距离，其为自动驾驶车辆的固有参数，可线下预先获得。

也就是说，如果弯道的曲率半径大于根据公式(2)计算的预设值a，则确定自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离为所述自动驾驶车辆的有效感知距离，否则，根据公式(1)来计算获得自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离。

在确定出自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离之后，可以通过以下等式来计算感知极限速度vsys.limit：

其中，em.boundary.curve为所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离，单位为m，弯道的曲率半径不同的情况下，em.boundary.curve也不相同；ρ为自动驾驶车辆的系统响应时间，单位为s，其为车辆固有参数，可通过线下标定；amax，accel为自动驾驶车辆允许的最大加速度，单位为m/s²，其为车辆固有参数，可通过线下标定；amin，brake为自动驾驶车辆的最小减速度，单位为m/s²，其为车辆固有参数，可通过线下标定。等式(3)中其它参数都已预先确定或知晓，因此，可以通过解方程来获得自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度。

进一步的，可以根据以下公式来计算针对所述弯道的舒适过弯的最高速度

v_comf_limit＝(a_lat_comf·r)^1/2(4)

其中，v_comf_limit为所述舒适过弯的最高速度，r为所述曲率半径，a_lat_comf为舒适过弯的加速度。在横向加速度不大于1.8m/s²过弯时，一般不会引起体感不舒适，因此，a_lat_comf的值可以不大于1.8m/s²。醉了计算出舒适过弯的最高速度，a_lat_comf的值优选可以设置为1.8m/s²。

在分别根据公式(3)和公式(4)计算出自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度和舒适过弯的最高速度之后，可以对二者进行比较，如果自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度大于舒适过弯的最高速度，则将弯道速度确定为舒适过弯的最高速度，否则将弯道速度设置为自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度。可以理解，本发明实施例确定的弯道速度是经过弯道时可以行驶最大速度，在驾驶车辆实际通过该弯道时，可以设置驾驶速度小于或等于所确定的弯道速度，以在不影响自动驾驶车辆的系统感知性能的情况下，兼顾人体舒适度。

图2示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道控制方法的流程示意图。如图2所示，本发明实施例还提供一种用于自动驾驶车辆的弯道控制方法，该方法可以包括步骤s210至步骤s230。

在步骤s210，检测自动驾驶车辆的行驶前方是否具有弯道。例如，可以通过高精度地图服务器提供的道路数据来确定前方是否具有弯道。

在步骤s220，在具有所述弯道的情况下，获取针对所述弯道的弯道速度，其中所述弯道速度根据本发明任意实施例所述的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法来获得。所述弯道速度可以实时在线计算。或者，所述自动驾驶车辆的控制系统中可以预先存储有对应表，该对应表可以包括与不同曲率半径的弯道相对应的弯道速度。在检测到具有弯道的情况下，通过查表获取针对所述弯道的弯道速度。

在步骤s230，将所述自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度。如此，在车辆过弯时，不会使得车内人员产生不适，并且同时不会影响自动驾驶车辆的感知性能。

进一步的，在步骤s230中，可以设置在自动驾驶车辆与弯道的距离小于或等于预设距离时，例如等于所述预设距离时，将自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度。自动驾驶车辆与弯道的距离可以通过自动驾驶车辆上设置的传感器实时获得，或者可以根据高精度地图提供的道路信息结合自动驾驶车辆的当前位置来实时确定。所述预设距离的范围可以是180m至220m，例如可以是200m。或者所述预设距离可以为面对静止障碍物的最小安全距离dfar，其可以通过以下公式计算：

公式(5)中，ρ为自动驾驶车辆的系统响应时间，单位为s，其为车辆固有参数，可通过线下标定；amax，accel为自动驾驶车辆允许的最大加速度，单位为m/s²，其为车辆固有参数，可通过线下标定；amin，brake为自动驾驶车辆的最小减速度，单位为m/s²，其为车辆固有参数，可通过线下标定；vr为自动驾驶车辆的速度，单位为m/s，可在线实时测量。

在自动驾驶车辆与弯道的距离小于或等于预设距离时，就将自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度，可以进一步确保在车辆能够以不高于所述弯道速度通过弯道。

图3示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算装置的结构框图。如图3所示，本发明实施例相应的还提供一种用于自动驾驶车辆的弯道速度计算装置，该装置可以包括：获取模块310，用于获取弯道的曲率半径；第一确定模块320，用于根据所述曲率半径确定舒适过弯的最高速度和所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限距离；计算模块330，用于根据所述感知极限距离计算所述自动驾驶车辆对于所述弯道的感知极限速度；以及第二确定模块340，用于将所述舒适过弯的最高速度和所述感知极限速度中的最小值确定为所述弯道速度。其能够避免拐弯时由于过大的横向加速度而产生的体感不舒适，同时考虑了弯道对感知极限能力的影响，使得弯道速度计算更加合理。

本发明实施例提供的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

所述用于自动驾驶车辆的弯道速度计算装置包括处理器和存储器，上述第一获取模块、第一确定模块、计算模块、第二确定模块等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。

图4示出了根据本发明一实施例的用于自动驾驶车辆的弯道控制装置的结构框图。如图4所示，本发明实施例相应的还提供一种用于自动驾驶车辆的弯道控制装置，该装置可以包括：检测模块410，用于检测自动驾驶车辆的行驶前方是否具有弯道；获取模块420，用于在具有所述弯道的情况下，获取针对所述弯道的弯道速度，其中所述弯道速度根据权利要求1至5中任一项所述的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法来获得；以及调整模块430，用于将所述自动驾驶车辆的速度调整为不高于所述弯道速度。其使得在车辆过弯时，不会使得车内人员产生不适，并且同时不会影响自动驾驶车辆的感知性能。

本发明实施例提供的用于自动驾驶车辆的弯道控制装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于自动驾驶车辆的弯道控制方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

所述用于自动驾驶车辆的弯道控制装置包括处理器和存储器，上述检测模块、第二获取模块、调整模块等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现用于自动驾驶车辆的弯道控制方法。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。

相应的，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器能够执行根据本发明任意实施例所述的用于自动驾驶车辆的弯道速度计算方法，和/或根据本发明任意实施例所述的用于自动驾驶车辆的弯道控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。