[发明专利]一种基于量子计算的自动驾驶控制方法及系统

说明书

本申请提供一种基于量子计算的自动驾驶控制方法及系统，包括：获取待控制对象的包含运动信息的向量，将包含运动信息的向量归一化为初始量子态；将求解预先构建运动信息随时间变化的状态方程的过程映射成量子线路；执行所述量子线路对初始量子态进行演化；获取初始量子态演化后的量子末态数据；根据获取的量子末态数据获得待控制对象下一时刻的运动信息，根据下一时刻的运动信息控制待控制对象的运动状态。本申请明显降低了计算的复杂度，提高了数据处理速度，提高自动驾驶控制的反馈控制速度，并且，在计算下一时刻运动信息的过程中考虑了车辆本身的特性和路径跟踪偏差值，提高了车辆反馈控制的准确度。

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种基于量子计算的自动驾驶控制方法及系统。

背景技术

量子计算，自从20世纪八十年代被提出以来，一直得到了广泛的研究和关注。由于量子叠加和量子纠缠的存在，量子计算具有并行的优势，利用量子优势进行量子算法设计可以对于一些经典问题的求解达到加速，比如二十世纪九十年代中后期提出的Shor算法能够对于大数质因数分解这个问题存在指数的加速，Grover算法能够在数据空间搜索中相对于传统算法存在着多项式的加速。

量子计算机的操作过程被称为幺正演化，幺正演化将保证每种可能的状态都以并行的方式演化，这意味着量子计算机如果有500个量子比特，则量子计算的每一步会对2^500种可能性同时做出了操作，可以展现比传统计算机更快的处理速度。

自动驾驶控制的横向控制根据上层运动规则输出的路径和曲率等信息进行跟踪控制，以减少跟踪误差，同时保证车辆行驶的稳定性和舒适性。

现有的横向控制算法有PID控制算法，将车辆当前的路径跟踪偏差作为输入量，对跟踪偏差进行比例、积分和微分控制得到转向控制量，但该算法计算的过程较为复杂，处理速度慢，反馈速度慢，并且，未考虑车辆本身的特性，对外界干扰的鲁棒性较差。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于量子计算的自动驾驶控制方法及系统，该控制方法基于量子计算，明显降低了计算的复杂度，提高了数据处理速度，提高了自动驾驶控制的反馈控制速度，并且，在计算下一时刻运动信息的过程中考虑了车辆本身的特性和路径跟踪偏差值，提高了车辆反馈控制的准确度。

为达到上述目的，本申请提供一种基于量子计算的自动驾驶控制方法，包括：

获取待控制对象的包含运动信息的向量，将包含运动信息的向量归一化为初始量子态；

将求解预先构建运动信息随时间变化的状态方程的过程映射成量子线路；

执行所述量子线路对初始量子态进行演化；

获取初始量子态演化后的量子末态数据；

根据获取的量子末态数据获得待控制对象下一时刻的运动信息，根据下一时刻的运动信息控制待控制对象的运动状态。

如上的，其中，获取待控制对象的包含运动信息的向量，将包含运动信息的向量归一化为初始量子态包括如下子步骤：

采集待控制对象的运动信息；

将运动信息映射变换为包含运动信息的向量；

将包含运动信息的向量进行归一化处理，获得初始量子态。

如上的，其中，预先构建运动信息随时间变化的状态方程包括：车辆横向动力学模型的状态方程和车辆横向控制所需的路径跟踪偏差状态方程。

如上的，其中，将求解车辆横向动力学模型的状态方程的过程表示为量子门操作，映射成第一量子线路；

将求解车辆横向控制所需的路径跟踪偏差状态方程的过程表示为量子门操作，映射成第二量子线路。

如上的，其中，量子门操作包括单比特酉操作门和两比特酉操作门。