[发明专利]半挂卡车的倒车控制方法、装置及半挂卡车

说明书

本申请提供了一种半挂卡车的倒车控制方法、装置及半挂卡车，方法应用于半挂卡车的车辆控制器，半挂卡车的牵引车上安装有定位装置和图像传感装置；方法包括：针对每个控制周期，获取牵引车和挂车的实测铰接角、挂车对应的实测位置信息、牵引车的实测横摆率及挂车对应的规划位置信息；根据挂车对应的实测位置信息和规划位置信息，计算挂车的期望横摆率；根据挂车的期望横摆率和实测铰接角，计算牵引车的期望横摆率；根据牵引车的期望横摆率和实测横摆率，确定牵引车的方向盘转角指令；基于牵引车的方向盘转角指令，对半挂卡车进行倒车控制。该方法使用的硬件成本低、可靠性高、易于推广使用，倒车控制方法能够满足实际商用车的工程应用需求。

技术领域

本申请涉及车辆控制技术领域，尤其是涉及一种半挂卡车的倒车控制方法、装置及半挂卡车。

背景技术

随着无人驾驶技术逐渐应用到商用物流领域，无人港口、无人货场中卡车自动泊车场景的商业价值被逐渐发掘，对半挂卡车的轨迹跟踪能力提出了较高要求。然而，半挂卡车在倒车时系统具有开环不稳定特征，在倒车轨迹跟踪过程中，卡车容易发生折叠、碰撞等非稳定现象。此外，半挂卡车的运动学模型既是非线性系统也受非完整性约束限制。以上均对半挂卡车的倒车轨迹跟踪控制带来了一定的挑战。

为实现半挂卡车的倒车，现有技术中将倒车轨迹简化为直线和圆弧轨迹，将前进与倒车动作相结合，在试验小车上对简单倒车轨迹进行验证。通过将挂车定义为虚拟牵引车，让挂车沿一定曲率的路径运动，通过铰接点向牵引车传递运动关系，并通过限制规划曲率来避免非稳定现象，最终在履带式机器人上进行了验证。

现有铰接式车辆倒车入库技术方案的传感器均布置在试验小车或履带式机器人平台上。而量产级别的商用车对传感器的成本和布置方案的可靠性要求较高，现有技术方案的传感器布置方案不适合商用车。另外，现有铰接式车辆倒车入库技术方案的算法方案只在实验室环境下进行了简单倒车轨迹下的测试。而商用车的工作环境较为复杂，实际倒车行驶轨迹较为复杂，现有技术方案不满足实际倒车场景中的复杂环境。

发明内容

本申请的目的在于提供一种半挂卡车的倒车控制方法、装置及半挂卡车，该方法使用的硬件成本低、可靠性高、易于推广使用，半挂卡车的倒车控制方法能够满足实际商用车的工程应用需求。

第一方面，本申请实施例提供一种半挂卡车的倒车控制方法，方法应用于半挂卡车的车辆控制器，半挂卡车包括牵引车和挂车；牵引车上安装有定位装置和图像传感装置；方法包括：针对每个控制周期，获取牵引车和挂车的实测铰接角、挂车对应的实测位置信息、牵引车的实测横摆率及挂车对应的规划位置信息；其中，挂车对应的实测位置信息为基于定位装置和图像传感装置采集的信息计算得到；根据挂车对应的实测位置信息和规划位置信息，计算挂车的期望横摆率；根据挂车的期望横摆率和实测铰接角，计算牵引车的期望横摆率；根据牵引车的期望横摆率和实测横摆率，确定牵引车的方向盘转角指令；基于牵引车的方向盘转角指令，对半挂卡车进行倒车控制。

进一步的，上述获取牵引车和挂车的实测铰接角、挂车对应的实测位置信息、牵引车的实测横摆率的步骤，包括：通过图像传感装置采集挂车的雷达扫描数据或图像数据；基于雷达扫描数据或图像数据确定牵引车和挂车的实测铰接角；通过定位装置采集牵引车的实测位置信息、实测横摆角与实测横摆率；根据牵引车的实测位置信息、实测横摆角以及实测铰接角，计算挂车的实测位置信息。

进一步的，上述根据牵引车的实测位置信息、实测横摆角以及实测铰接角，计算挂车的实测位置信息的步骤，包括：根据以下算式计算挂车的实测位置信息：

x₁＝x^p-L^pcos(θ)

y₁＝y^p-L^psin(θ)

x＝x₁-L^ecos(θ-β)