半挂汽车列车倒车折叠预警方法、装置、设备和介质与流程

1.本公开涉及半挂汽车列车技术领域，尤其涉及一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法、装置、设备和介质。


背景技术：

2.半挂汽车列车是由牵引车和受牵引销约束的半挂拖斗组合而成的车辆，具有载重量大、运输效率高及成本低等优势，在港口码头、矿山、物流园区等众多运输场景被广泛应用。在实际应用中，半挂汽车列车在一定铰接角度条件下倒车是一种常见的工作场景，例如倒车进入货仓、倒车对接月台等。然而，驾驶半挂汽车列车完成倒车运动存在较大的难度，通常需要驾驶经验极其丰富的驾驶员才可以完成。主要难点在于：受半挂汽车列车的非线性、不稳定性、不确定性等因素的影响，半挂汽车列车在倒车过程中的动力学状态是开环不稳定的，容易产生折叠、碰撞等非稳定状态现象。同时，因为半挂汽车列车的车身较长，存在较大的驾驶盲区，在倒车时车辆的操纵可视性更差，甚至于驾驶员很难判断半挂汽车列车的瞬时铰接角度。
3.近年来，随着计算机信息处理技术和传感器技术的进步，先进的车辆辅助驾驶技术和自动驾驶技术在商用车领域取得了长足的发展，为实时获取半挂汽车列车的铰接角并在此基础上进行倒车折叠预警提供了有力支持。研发针对半挂汽车列车倒车折叠的预警方法可以促进半挂汽车列车的倒车辅助系统的开发，有效地降低半挂汽车列车的倒车驾驶难度、提高半挂汽车列车的倒车效率，进而减轻驾驶员的工作量、降低交通事故发生率。另外，研究半挂汽车列车倒车折叠的预警方法还为实现半挂汽车列车自主倒车的轨迹规划和运动控制提供技术支持。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法、装置、设备和介质，提高了半挂汽车列车的倒车稳定性、准确性以及安全性，有效地降低了半挂汽车列车的倒车驾驶难度，提高了半挂汽车列车的倒车效率，进而减轻了驾驶员的工作量，降低了交通事故的发生率，还可以为实现半挂汽车列车自主倒车的轨迹规划和运动控制提供技术支持。
6.第一方面，本公开实施例提供了一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法，该方法包括：
7.基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间；
8.根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警；
9.其中，所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差；在倒车过程中若所述铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使所述
铰接角的大小向趋于0的方向变化；所述当前行驶状态包括牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角不变的情况下，所述铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。
10.第二方面，本公开实施例还提供了一种半挂汽车列车倒车折叠预警装置，该装置包括：
11.第一确定模块，用于基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间；
12.预警模块，用于根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警；
13.其中，所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差；在倒车过程中若铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使铰接角的大小向趋于0的方向变化；所述当前行驶状态包括当前车速和当前前轮偏角，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持半挂汽车列车的当前车速和当前前轮偏角不变的情况下，铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。
14.第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的半挂汽车列车倒车折叠预警方法。
15.第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的半挂汽车列车倒车折叠预警方法。
16.本公开实施例提供的一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法，通过基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间，在倒车过程中若所述铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使所述铰接角的大小向趋于0的方向变化，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角不变的情况下，所述铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间；根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警的技术手段，提高了半挂汽车列车的倒车稳定性、准确性以及安全性，有效地降低了半挂汽车列车的倒车驾驶难度，提高了半挂汽车列车的倒车效率，进而减轻了驾驶员的工作量，降低了交通事故的发生率，还可以为实现半挂汽车列车自主倒车的轨迹规划和运动控制提供技术支持。
附图说明
17.结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
18.图1为本公开实施例中的一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法的流程图；
19.图2为本公开实施例中的一种半挂汽车列车的示意图；
20.图3为本公开实施例中的一种牵引销(h0点)位于牵引车后轴中心的后方的列车示意图；
21.图4为本公开实施例中的一种牵引销(h0点)位于牵引车后轴中心的列车示意图；
22.图5为本公开实施例中的一种牵引销(h0点)位于牵引车后轴中心前方的列车示意
图；
23.图6为本公开实施例中的一种半挂汽车列车相对于参考轨迹的跟踪偏差的示意图；
24.图7为本公开实施例中的一种倒车过程中状态传递的耦合关系示意图；
25.图8为本公开实施例中的一种半挂汽车列车倒车折叠预警装置的结构示意图；
26.图9为本公开实施例中的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
28.需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
29.本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
30.图1为本公开实施例中的一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法的流程图。该方法可以由半挂汽车列车倒车折叠预警装置执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法具体可以包括如下步骤：
31.s110、基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间。
32.s120、根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警。
33.其中，所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差。示例性的，如图2所示的一种半挂汽车列车的示意图，半挂汽车列车包括牵引车210和半挂拖斗220，其中铰接角β1＝θ
0-θ1，θ0为牵引车210的航向角，θ1为半挂拖斗220的航向角。
34.在倒车过程中若所述铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使所述铰接角的大小向趋于0的方向变化，换言之，若所述铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够预防牵引车与半挂拖斗之间发生折叠，或者说是能够减轻牵引车与半挂拖斗之间的折叠程度，即能够通过控制使所述铰接角的大小向趋于0的方向变化，所述铰接角的大小越接近0，认为牵引车与半挂拖斗之间的折叠程度越轻。
35.所述当前行驶状态包括牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角不变的情况下，所述铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。
36.综上，所述铰接角的大小与半挂汽车列车的运动状态紧密联系，故在本技术实施例中，根据半挂汽车列车倒车时的运动学模型对所述铰接角进行分析。
37.首先，建立半挂汽车列车的倒车运动学模型：半挂汽车列车可以简化为牵引车以及受牵引销约束的半挂拖斗，如图2所示，在xoy所表示的笛卡儿坐标系中，(x0，y0)为牵引车后轴中心处的坐标，v0为牵引车后轴中心处的速度，当半挂汽车列车倒车行驶时，v0＜0。
(x1，y1)为半挂拖斗后轴中心处的坐标，v1为牵引车后轴中心处的速度。θ0为牵引车的航向角，θ1为半挂拖斗的航向角，牵引车与半挂拖斗之间的铰接角为β1＝θ
0-θ1。l0为牵引车的轴距，h0表示牵引车与半挂拖斗之间牵引销的位置，则l
h0
为牵引车后轴中心到牵引销(h0点)的距离，l1为半挂拖斗后轴中心到牵引销(h0点)的距离。半挂汽车列车的倒车运动通过控制牵引车的前轮偏角δf完成。
38.基于上述标记，描述牵引车运动的微分方程可以写作：
[0039][0040]
描述半挂拖斗运动的微分方程可以写作：
[0041][0042]
式中，为半挂拖斗后轴中心处的速度。
[0043]
牵引车与半挂拖斗之间铰接角β1的变化率可以写作：
[0044][0045]
图2中牵引销(h0点)位于牵引车后轴中心的后方，同时可参考图3所示。本案支持的半挂汽车列车的结构并不局限于这种形式，也可以支持牵引销(h0点)位于牵引车后轴中心的铰接结构，如图4所示。或者牵引销(h0点)位于牵引车后轴中心前方的铰接结构，如图5所示。
[0046]
为了保持式(2)和式(3)针对不同铰接形式的半挂汽车列车的一致性，对于图2所示铰接形式的半挂汽车列车的l
h0
取为正值，对于图4所示铰接形式l
h0
取值为零，对于图5所示铰接形式l
h0
取为负值。
[0047]
半挂汽车列车相对于参考轨迹的跟踪偏差如图6所示。本案中倒车运动的参考轨迹用符号γ表示，记半挂拖斗在参考轨迹上的投影点为p，记投影点p与参考轨迹起点之间的弧长为s，从参考轨迹上可以获取半挂拖斗在p点的参考航向θ
1r
(s)以及参考铰接角β
1r
(s)。半挂拖斗相对于参考轨迹的横向偏差ed为半挂拖斗后轴中心与投影点p之间的距离，半挂拖斗相对于参考轨迹的航向偏差e
θ
为半挂拖斗的航向θ1与投影点p处的参考航向θ
1r
(s)之间的夹角，记为e
θ
＝θ
1-θ
1r
(s)。
[0048]
倒车过程中半挂拖斗相对于参考轨迹的横向偏差与航向偏差的微分方程可写作：
[0049]
[0050]
式中，表示铰接角为β1时半挂拖斗的实际转向曲率，表示半挂拖斗在投影点p处的参考转向曲率。
[0051]
在上述半挂汽车列车的倒车运动学模型的基础上，在一些实施方式中，基于如下方式确定所述可控域：
[0052]
首先明确可控域的定义，所述可控域的定义为：在半挂汽车列车倒车过程中，针对铰接角β1存在某一范围的阈值，当铰接角β1超出此范围阈值时，无论怎样改变前轮偏角，半挂汽车列车的铰接角都无法再次趋于0，继而铰接角的绝对值保持增大的趋势，引发半挂汽车列车进入危险的、不稳定的倒车折叠工况。换言之，当铰接角β1在可控域的范围阈值之内时，可以通过改变前轮偏角达到使半挂汽车列车的铰接角趋于0的目的。将此铰接角β1的范围阈值称之为铰接角的可控域βw。令代表倒车过程中铰接角可控域的下限阈值，代表倒车过程中铰接角可控域的上限阈值，则铰接角的可控域βw可表示为
[0053]
根据铰接角可控域的定义，当铰接角时，存在一个前轮偏角δf使得铰接角β1保持减小的趋势，且当前轮偏角达到最大值δ
f,max
时，铰接角β1减小的趋势最大，即此时同理，若同理，若则当且仅当δf＝δ
f,min
时，铰接角β1增大的趋势最大，即此时根据上述结论，当时，当且仅当δf＝δ
f,max
时，铰接角β1保持不变，即此时同理，当时，当且仅当δf＝δ
f,min
时，铰接角β1保持不变，即此时因此，获取和即为求得当时，对应δf＝δ
f,min
和δf＝δ
f,max
工况的铰接角度β1的值。
[0054]
根据上述推论，对于任意一个在铰接角可控域内的β1，都有对应的δf使得定义稳定解βs为倒车过程中时所对应的瞬时铰接角度，则βs可写作：
[0055][0056]
其中，sgn(δf)表示前轮偏角δf的正负符号。由上式可知，铰接角的稳定解βs是关于前轮偏角δf的函数，将前轮偏角δf的正极限值δ
f,max
和负极限值δ
f,min
代入，即可获取铰接角可控域βw的极限阈值(即上限阈值和下限阈值)：
[0057][0058][0059]
其中，表示所述第一下限阈值，l1表示半挂拖斗后轴中心到牵引销的距离，l0表示牵引车的轴距，l
h0
表示牵引车后轴中心到牵引销的距离，β
f,min
表示所述负极限值，sgn(δ
f,min
)表示负极限值δ
f,min
的正负符号，δ
f,max
表示所述正极限值，sgn(δ
f,max
)表示正极限值δ
f,max
的正负符号。
[0060]
牵引车前轮偏角的负极限值和正极限值表征的是牵引车前轮能够向左、向右偏转的最大角度，假设牵引车前轮向左偏转时对应的角度为负角度，则向左能够偏转的最大角度即为所述负极限值，向右能够偏转的最大角度即为所述正极限值。
[0061]
可以理解的是，所述负极限值和所述正极限值根据牵引车转向系统的机械结构和半挂汽车列车的尺寸确定，如图2所示，所述半挂汽车列车的尺寸包括半挂拖斗后轴中心到牵引销h0的距离l1、牵引车的轴距l0以及牵引车后轴中心到牵引销h0的距离l
h0
。假设受牵引车转向系统的机械结构约束，前轮偏角δf的最大值为δm，此数值在车辆出厂时已经确定。受半挂汽车列车的尺寸约束的前轮偏角δf的最大值可以表示为：
[0062][0063]
则两约束下的前轮偏角的最大值取交集即为牵引车前轮偏角的负极限值δ
f,min
和正极限值δ
f,max
，可表示为：δ
f,max
＝min(δc,δm)，δ
f,min
＝max(-δc,-δm)。
[0064]
概括性的，所述基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间之前，所述方法还包括：
[0065]
确定第一下限阈值以及第一上限阈值；
[0066]
根据所述第一下限阈值和所述第一上限阈值确定所述可控域。
[0067]
进一步的，在一些实施方式中，所述确定第一下限阈值以及第一上限阈值，包括：
[0068]
根据牵引车前轮偏角的负极限值确定所述第一下限阈值，以及根据牵引车前轮偏角的正极限值确定所述第一上限阈值。具体的，通过上述式(6)确定所述第一下限阈值，通过上述式(7)确定所述第一上限阈值，将所述第一下限阈值确定为所述可控域的下限阈值，将所述第一上限阈值确定为所述可控域的上限阈值。
[0069]
可选的，在上述实施例的基础上，还可以基于如下方式确定所述可控域：半挂汽车列车倒车运动的铰接角阈值(即所述可控域的极限阈值，或者说是所述可控域的上限阈值和下限阈值)还需要考虑状态传递的累积偏差。半挂汽车列车倒车时的运动状态可由铰接角β1、航向偏差e
θ
以及横向偏差ed进行表征，其相互关系由上述式(3)和式(4)给出，可以发现这三者之间的影响是相互耦合且层层递进的。
[0070]
以倒车跟踪直线参考轨迹为例进行分析：
[0071]
当铰接角β1》0时，即半挂拖斗相对于参考轨迹的航向偏差逐渐减小。当航向偏差e
θ
》0时，即半挂拖斗相对于参考轨迹的横向偏差逐渐减小。
[0072]
倒车过程中状态传递的耦合关系示意图如图7所示。其中，工况2和工况3存在两类容易引发倒车轨迹偏离参考轨迹的特殊工况。
[0073]
特殊工况1：铰接角β1逼近且航向偏差e
θ
《0，横向偏差ed》0。
[0074]
特殊工况2：铰接角β1逼近且航向偏差e
θ
》0，横向偏差ed《0。
[0075]
对于特殊工况1，当铰接角β1逼近时，虽然可以通过调整牵引车的前轮偏角δf趋于正极限值δ
f,max
的方式使得但是初始时仍存在的状态。此时则航向偏差e
θ
在本身就为负值的情况下继续下降。同时，航向偏差e
θ
的累积也会使得横向偏差ed的绝对值继续增大，从而导致半挂汽车列车倒车过程中愈发偏离参考轨迹。
[0076]
同理，对于特殊工况2，当铰接角β1逼近时，虽然可以通过调整牵引车的前轮偏角δf趋于负极限值δ
f,min
的方式使得但是初始时仍存在的状态。此时则航向偏差e
θ
在本身就为正值的情况下继续上升。同时，航向偏差e
θ
的累积也会使得横向偏差ed的绝对值继续增大(例如当横向偏差ed为负值时，横向偏差ed会继续下降)，从而导致半挂汽车列车倒车过程中愈发偏离参考轨迹。
[0077]
通过上述分析可知，在半挂汽车列车倒车过程中，如果铰接角β1过于接近可控域βw的极限值，会造成即使输入正确的前轮偏角δf，铰接角β1也难以及时调整，从而导致航向偏差e
θ
和横向偏差ed的累积偏差，使半挂汽车列车愈发偏离参考轨迹。
[0078]
为了减少各个状态的累积误差以及减少其对后续状态带来的偏差，本案不仅考虑铰接角β1，还对中间状态航向偏差e
θ
进行把控。倒车时半挂拖斗后轴中心处的速度v1可以分解为沿e
θ
方向的分量v
1p
，和垂直与e
θ
方向的分量v
1t
。其中，v
1p
可以表述为半挂汽车列车沿着参考轨迹行驶的能力，v
1t
可以表述为改变横向偏差的能力。于是，对航向偏差e
θ
的把控中以v
1p
与v
1t
的方向相同且|v
1p
|＝|v
1t
|为临界条件。
[0079]
考虑到半挂汽车列车倒车时初始工况的不同，为了排除其他因素的干扰，本案在确定铰接角可控域时定义铰接角β1、半挂拖斗航向偏差e
θ
和横向偏差ed都为0的工况为初始工况。在初始工况下，使牵引车的前轮偏角δf＝δ
f,min
后开始倒车，直至到达上述临界条件，
此时的铰接角β1即为可控域的上限阈值
[0080]
同理，使牵引车的前轮偏角δf＝δ
f,max
后开始倒车，直至到达上述临界条件，此时的铰接角β1即为可控域的下限阈值综上，即可确定出铰接角的可控域为
[0081]
概括性的，所述确定第一下限阈值以及第一上限阈值，包括：
[0082]
在初始工况下，控制牵引车以前轮偏角为所述负极限值开始倒车行驶，直到达到临界条件，将达到临界条件时铰接角的大小确定为所述第一上限阈值，所述初始工况为半挂汽车列车的铰接角、半挂拖斗相对于参考轨迹的航向偏差以及半挂拖斗相对于参考轨迹的横向偏差均为0的工况，所述航向偏差为半挂拖斗的航向与半挂拖斗在所述参考轨迹上的投影点处的参考航向之间的夹角，所述横向偏差为半挂拖斗的后轴中心与所述投影点之间的距离，所述临界条件为第一向量与第二向量的方向相同且第一向量的长度和第二向量的长度相同，所述第一向量为半挂拖斗后轴中心处的速度沿所述航向偏差的分量，所述第二向量为半挂拖斗后轴中心处的速度沿垂直于所述航向偏差的分量；
[0083]
在所述初始工况下，控制牵引车以前轮偏角为所述正极限值开始倒车行驶，直到达到所述临界条件，将达到所述临界条件时铰接角的大小确定为所述第一下限阈值。将所述第一下限阈值确定为所述可控域的下限阈值，将所述第一上限阈值确定为所述可控域的上限阈值。
[0084]
在另一些实施例方式中，可将上述通过不同方式确定的可控域取交集作为最终的可控域，如此可提升可控域的精度。即将多个第一下限阈值中的最大值确定为所述可控域的下限阈值，将多个第一上限阈值中的最小者确定为所述可控域的上限阈值。
[0085]
具体的，铰接角的可控域可以表示为：具体的，铰接角的可控域可以表示为：
[0086]
当铰接角β1在可控域内时，整个倒车过程是稳定且可行的。而当铰接角β1在可控域外时，倒车过程要么不稳定，要么不可行，或既不稳定又不可行。
[0087]
在一些实施方式中，所述基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间，包括：
[0088]
根据所述半挂汽车列车的倒车运动学模型中所述铰接角的变化率的表达式通过迭代的方式确定从当前时刻起的未来时间内所述铰接角的预测值；
[0089]
当迭代次数未达到次数阈值时，若预测值超出所述可控域，或者预测值与所述可控域的极限阈值相同，则停止迭代并确定所述倒车折叠时间为k
×
ts，ts表示迭代步长，k表示已迭代次数，所述极限阈值包括上限阈值和下限阈值；
[0090]
当迭代次数达到次数阈值时，若预测值均在所述可控域之内，则确定所述倒车折叠时间为n
p
×
ts，其中，n
p
表示所述次数阈值，n
p
＝tj/ts，tj表示所述时间阈值，该时间阈值可根据实际驾驶经验进行人为设定。
[0091]
概括性的，在当前行驶状态的基础上(即保持当前车速和牵引车的当前前轮偏角不变)，根据所述铰接角的变化率的表达式迭代预测未来一段时域内所述铰接角的大小，假设迭代步长为ts，人为给定的时间阈值为tj，则迭代总次数(即次数阈值)为n
p
＝tj/ts。假设当前车速和牵引车的当前前轮偏角保持不变，根据所述铰接角的变化率的表达式迭代更新铰接角的状态。若整个迭代过程中所述铰接角的预测值均在可控域范围内，则认为当前行驶状态的倒车折叠时间ttj为n
p
×
ts，并且终止本次计算，并输出ttj＝tj。否则，一旦迭代出
铰接角的预测值达到或者超出可控域范围，则输出ttj＝k
×
ts，比如迭代到第5次时，预测值与可控域的极限阈值相同，则停止迭代，取k＝5。
[0092]
根据ttj与人为给定的时间阈值为tj进行倒车折叠预警。如果ttj＝tj，则表示车辆能够正常倒车，在给定时间阈值内车辆不会发生倒车折叠或者偏离参考轨迹的现象。若ttj《tj，则表示若保持控制输入不变，车辆将在ttj时刻后进入不稳定或者不可行的状态，需要提前进行干预，并发出灯光、语音等警示信号。
[0093]
本公开实施例提供的半挂汽车列车倒车折叠预警方法，以及基于铰接角可行域的倒车可行性判断方法，可以用于半挂汽车列车的倒车辅助系统的开发，有效地降低半挂汽车列车的倒车驾驶难度、提高半挂汽车列车的倒车效率，进而减轻驾驶员的工作量、降低交通事故发生率。本发明提出的半挂汽车列车倒车折叠的预警方法还可以为实现半挂汽车列车自主倒车的轨迹规划和运动控制提供技术支持。
[0094]
图8为本公开实施例提供的一种半挂汽车列车倒车折叠预警装置的结构示意图，该装置包括：第一确定模块810，用于基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间；
[0095]
预警模块820，用于根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警；其中，所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差；在倒车过程中若铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使铰接角的大小向趋于0的方向变化；所述当前行驶状态包括当前车速和当前前轮偏角，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持半挂汽车列车的当前车速和当前前轮偏角不变的情况下，铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。
[0096]
本公开实施例提供的半挂汽车列车倒车折叠预警装置，可执行本公开方法实施例所提供的半挂汽车列车倒车折叠预警方法中的步骤，可获得相同的有益效果，此处不再赘述。
[0097]
图9为本公开实施例中的一种电子设备的结构示意图。下面具体参考图9，其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备500的结构示意图。图9示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0098]
如图9所示，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理以实现如本公开所述的实施例的方法。在ram 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。
[0099]
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码，从而实现如上所述的半挂汽车列车倒车折叠预警方法。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
[0100]
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不
限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0101]
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取3d感知算法输出的与各帧待感知数据一一对应的感知结果，所述感知结果包括基于所述3d感知算法所感知到的目标的跟踪编号；将相同跟踪编号的目标的感知结果按照时间先后顺序进行排列，获得目标跟踪列表；基于所述目标跟踪列表确定用于表征感知结果稳定性的质量评估指标；根据所述质量评估指标对所述感知结果的质量进行评估。
[0102]
可选的，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，该电子设备还可以执行上述实施例所述的其他步骤。
[0103]
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0104]
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法，其特征在于，所述方法包括：基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间；根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警；其中，所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差；在倒车过程中若所述铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使所述铰接角的大小向趋于0的方向变化；所述当前行驶状态包括牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角不变的情况下，所述铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间，包括：根据所述半挂汽车列车的倒车运动学模型中所述铰接角的变化率的表达式通过迭代的方式确定从当前时刻起的未来时间内所述铰接角的预测值；当迭代次数未达到次数阈值时，若预测值超出所述可控域，或者预测值与所述可控域的极限阈值相同，则停止迭代并确定所述倒车折叠时间为k
×
t
s
，t
s
表示迭代步长，k表示已迭代次数，所述极限阈值包括上限阈值和下限阈值；当迭代次数达到次数阈值时，若预测值均在所述可控域之内，则确定所述倒车折叠时间为n
p
×
t
s
，其中，n
p
表示所述次数阈值，n
p
＝t
j
/t
s
，t
j
表示所述时间阈值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间之前，所述方法还包括：确定第一下限阈值以及第一上限阈值；根据所述第一下限阈值和所述第一上限阈值确定所述可控域。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定第一下限阈值以及第一上限阈值，包括：根据牵引车前轮偏角的负极限值确定所述第一下限阈值，以及根据牵引车前轮偏角的正极限值确定所述第一上限阈值，所述负极限值和所述正极限值根据牵引车转向系统的机械结构和半挂汽车列车的尺寸确定，所述半挂汽车列车的尺寸包括半挂拖斗后轴中心到牵引销的距离、牵引车的轴距以及牵引车后轴中心到牵引销的距离。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据牵引车前轮偏角的负极限值确定所述第一下限阈值，以及根据牵引车前轮偏角的正极限值确定所述第一上限阈值，包括：基于如下表达式确定所述第一下限阈值：基于如下表达式确定所述第一上限阈值：
其中，表示所述第一下限阈值，l1表示半挂拖斗后轴中心到牵引销的距离，l0表示牵引车的轴距，l
h0
表示牵引车后轴中心到牵引销的距离，β
f,min
表示所述负极限值，sgn(δ
f,min
)表示负极限值δ
f,min
的正负符号，δ
f,max
表示所述正极限值，sgn(δ
f,max
)表示正极限值δ
f,max
的正负符号。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定第一下限阈值以及第一上限阈值，包括：在初始工况下，控制牵引车以前轮偏角为所述负极限值开始倒车行驶，直到达到临界条件，将达到临界条件时铰接角的大小确定为所述第一上限阈值，所述初始工况为半挂汽车列车的铰接角、半挂拖斗相对于参考轨迹的航向偏差以及半挂拖斗相对于参考轨迹的横向偏差均为0的工况，所述航向偏差为半挂拖斗的航向与半挂拖斗在所述参考轨迹上的投影点处的参考航向之间的夹角，所述横向偏差为半挂拖斗的后轴中心与所述投影点之间的距离，所述临界条件为第一向量与第二向量的方向相同且第一向量的长度和第二向量的长度相同，所述第一向量为半挂拖斗后轴中心处的速度沿所述航向偏差的分量，所述第二向量为半挂拖斗后轴中心处的速度沿垂直于所述航向偏差的分量；在所述初始工况下，控制牵引车以前轮偏角为所述正极限值开始倒车行驶，直到达到所述临界条件，将达到所述临界条件时铰接角的大小确定为所述第一下限阈值。7.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一下限阈值和所述第一上限阈值确定所述可控域，包括：将所述第一下限阈值确定为所述可控域的下限阈值，将所述第一上限阈值确定为所述可控域的上限阈值；或者，将多个第一下限阈值中的最大值确定为所述可控域的下限阈值，将多个第一上限阈值中的最小者确定为所述可控域的上限阈值。8.一种半挂汽车列车倒车折叠预警装置，其特征在于，包括：第一确定模块，用于基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间；预警模块，用于根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警；其中，所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差；在倒车过程中若铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使铰接角的大小向趋于0的方向变化；所述当前行驶状态包括当前车速和当前前轮偏角，所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持半挂汽车列车的当前车速和当前前轮偏角不变的情况下，铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本公开实施例公开了一种半挂汽车列车倒车折叠预警方法、装置、设备和介质，该方法包括：基于半挂汽车列车倒车时铰接角的可控域确定当前行驶状态所对应的倒车折叠时间；根据所述倒车折叠时间以及时间阈值进行倒车折叠预警；所述铰接角是牵引车的航向角减半挂拖斗的航向角所得之差；在倒车过程中若所述铰接角的大小处于所述可控域之内，通过控制牵引车前轮偏角的大小能够使所述铰接角的大小向趋于0的方向变化；所述倒车折叠时间是在半挂汽车列车倒车过程中保持牵引车的当前车速和牵引车的当前前轮偏角不变的情况下，所述铰接角的大小变化至可控域之外所需要的时间。本公开提高了半挂汽车列车的倒车稳定性、准确性以及安全性。性。性。


技术研发人员：刘凯 曹世卓 周小成
受保护的技术使用者：驭势科技（北京）有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/9