[发明专利]控制车辆的控制器和方法以及非暂时性计算机可读存储器

说明书

一种方法选择车辆移动的第一模型和第二模型、针对用于沿着期望轨迹移动的所述第一模型的第一约束、以及组合所述第一模型的状态和第二模型的状态的控制不变集。针对所述控制不变子集内的每个状态组合，存在针对所述第二模型的至少一个控制动作，针对所述第一模型的状态的、满足所述第一约束的每个修改，该至少一个控制动作将所述第二模型的状态保持在所述控制不变集内。利用所述第一模型确定所述轨迹的、满足所述第一约束的一部分，同时利用所述第二模型确定用于使所述车辆沿所述轨迹的所述部分移动的一系列命令。所述一系列命令被确定为将通过所述轨迹的所述部分确定的所述第一模型的一系列状态和所述第二模型的一系列状态保持在所述子集内。

技术领域

本发明涉及控制机动车辆的移动，并且具体涉及控制车辆以遵循期望的轨迹。

背景技术

在高级驾驶员辅助(ADA)机构和自主驾驶(AD)机构中，控制系统控制车辆以实现期望的目的。这些目的的例子是保持当前车道、改变到不同的车道、规避障碍物，或者在执行交通规则的同时行驶到特定位置。

该目的可以表示为车辆必须遵循的路径或轨迹。例如，轨迹可以通过决策方法、路径规划器、导航系统来生成。为了实际实现该目的，必须控制车辆实际遵循所生成的轨迹。例如，车辆控制器(VC)可以从例如监督控制器(SC)接收轨迹，并且决定促成车辆遵循该轨迹的转向命令。VC命令由例如处于电动助力转向模块中的致动器控制器(AC)接收，并通过恰当的机电装置致动，从而促成按使车辆遵循SC轨迹的方式来改变车辆的移动。为此，需要适当地协调车辆控制的不同组件或层(诸如SC、VC及AC)，以合作实现共同目的。例如，每个较高层需要在生成其计算时考虑较低层的行为。这种协调通常很困难。

例如，在SC和VC的协调中，不能保证车辆能够准确地执行SC轨迹。这可能归因于SC利用简化的车辆移动模型来产生轨迹，该简化模型例如忽略了诸如纵向和横向滑移、道路摩擦或者道路斜坡等现象，以便更快地执行轨迹计算。而且，这可能归因于未被SC所知或所考虑的外部因素的存在(诸如轮胎磨损、前后轴与质心的不同距离等)。因此，需要对具有使车辆根据期望轨迹移动的共同目的的不同车辆组件进行协调控制。

发明内容

一些实施方式基于这样的认识，即，车辆遵循轨迹的移动的性能取决于移动目的。例如，车辆遵循轨迹的移动的性能需要满足性能量度(M)，该性能量度取决于该移动的当前目的。例如，在某些情况下，车辆不必准确地遵循期望轨迹，但是车辆的实际轨迹与期望轨迹之间的最大差异需要小于阈值。一些实施方式基于这样的认识，即，这种性能量度可以由控制车辆的实际实例产生，但也可以在针对移动目的生成期望轨迹的同时进行考虑。例如，如果移动目的是车道保持，则所有可能的期望轨迹需要与车道边界保持等于或大于阈值的安全裕度。类似地，如果移动目的是避免碰撞，则所有可能的期望轨迹需要与障碍物保持等于或大于阈值的安全距离。

因此，在控制车辆沿着期望轨迹的同时需要实现的性能量度M与允许生成的期望轨迹的类型相关联。为此，生成期望轨迹和根据期望轨迹控制车辆不仅仅是顺序的，而是相互依赖的过程。例如，如果期望轨迹是由监督控制器(SC)生成的，而车辆沿期望轨迹的移动是由车辆控制器(VC)控制的，那么SC与VC之间的协作可以包括相互依赖性，即，如果SC生成满足特性P的期望轨迹，则VC可以控制车辆满足性能量度M。

一些实施方式基于这样的认识，即，由于必需使用不同的移动模型来生成期望轨迹以及根据期望轨迹控制车辆，因此这种相互依赖性变得复杂。例如，为了生成期望轨迹，需要考虑更长的未来视野(future horizon)。具有计算车辆在扩展的未来视野内的移动的复杂的物理模型在计算上是困难的。相反，当已知期望轨迹时，根据期望轨迹控制车辆可以仅考虑下一个控制步骤或短未来视野。另外，车辆的控制需要比轨迹生成过程更精确。