CN104019825A - 一种路径规划的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于路径规划技术领域，具体涉及一种路径规划的确定方法。该方法分为路径规划过程、信息采集过程、计算过程和显示过程四个步骤。其利用车辆位置、车辆行车方向、目的地位置、行车规划路径的左右侧边界以及障碍物距离和角度探测计算出目的地距本车的方向角、目的地与本车距离、车辆与行驶路径横向宽度和转向提示信息，并且将这些信息显示在车辆内的乘员显示屏上。本发明的有益效果是，可以在白天或夜间全路面行驶过程中，方便地向乘员提供行车辅助信息，为闭窗驾驶或无人驾驶提供条件。
Description
技术领域
本发明属于路径规划技术领域，具体涉及一种路径规划的确定方法。
背景技术
目前，公知的车辆行车辅助信息显示方法一般包括地图、道路、行车方向、速度、目的地地点和距离，此外，利用这些信息还可以进一步规划出车辆的行驶路线，并辅以文字或语音提示，以便提示驾驶员进行加减速、转向等操作。这些内容基本涵盖了公路行驶所需的信息，但是对于越野或执行特种任务来说，车辆行驶的地域类型多种多样，包括山地、丘陵、丛林、水网等。在非公路路面的行驶状态下，由于行车路线具有不精确的特点，一般的行车辅助信息将无法根据行车路线向驾驶员提供有用的信息。此外，非公路路面行驶环境更为复杂，行车过程中不仅要注意路面的障碍物，还要注意行驶过程中的横向障碍物如山体、岩石、河流、湖泊等。在夜间环境下，道路和障碍物的辨识将更加困难，容易造成驾驶员错误判断或难于判断路线的后果。
因此，如何克服现有的行车辅助信息不能提供非公路路面行驶过程中的路径规划和障碍物规避的不足，已成为目前重点研究的攻关方向。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种路径规划的确定方法，要求该方法不仅可以提供目的地地点、距离、方位信息，还可以有效的提供行车路线中的行驶路径横向宽度信息和转向提示信息。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种路径规划的确定方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：路径规划过程，该阶段在车辆出发前，通过地理地形信息规划得到车辆行驶至目的地的行驶轨迹、目的地方位坐标、行驶路径横向宽度、行驶路径的左边界、右边界位置信息；
步骤S2：信息采集过程，该阶段在行车过程中通过车载传感器得到车辆当前位置坐标、行驶方向以及近距离障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值；
步骤S3：计算过程，该阶段根据所述目的地方位坐标、车辆当前位置坐标、车辆当前行驶方向、障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值，计算出当前目的地与本车距离、当前目的地与本车方位角、当前行驶路径横向宽度以及左右转弯提示信息；
步骤S4：显示过程，该阶段通过车辆乘员的显示器对当前目的地与本车距离、当前目的地与本车方位角、当前行驶路径横向宽度以及转弯提示信息进行显示；显示完成后，判断车辆是否已经到达目的地，若已到达目的地则结束整个过程，若尚未到达目的地则返回至步骤S2。
其中，所述步骤S3的计算过程中，关于当前目的地与本车方位角的计算方法是：通过步骤S2的信息采集过程得到车辆当前位置坐标，该坐标与目的地位置坐标相连得到一条直线，该直线与车辆行驶方向线之间的夹角即为当前目的地与本车方位角。
其中，所述步骤S3中，关于障碍物与本车的距离的计算方法为：通过探测器对车辆前方、左右侧和后方的一个或多个障碍物进行探测，得到障碍物表面一个或多个探测点与车辆的距离以及障碍物-探测器连线与车辆行驶方向的夹角，利用所述的距离和夹角计算出障碍物与车辆左侧与右侧的横向距离。
其中，对探测器获得的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车的距离乘以相应的障碍物-探测器连线与车辆行驶方向夹角的正弦值，得到一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离。
其中，将左侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的左侧横向距离；将右侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的右侧横向距离。
(三)有益效果
本发明技术方案包括路径规划过程、信息采集过程、计算过程以及显示过程。该方案利用车辆位置、车辆行车方向、目的地位置、行车规划路径的左右侧边界以及障碍物距离和角度探测计算出目的地距本车的方向角、目的地与本车距离、车辆与行驶路径横向宽度和转向提示信息，并且将这些信息显示在车辆内的乘员显示屏上。
本发明的有益效果是，可以在白天或夜间全路面行驶过程中，方便地向乘员提供行车辅助信息，为闭窗驾驶或无人驾驶提供条件。
附图说明
图1是本发明技术方案的方法流程图。
图2是本发明的一种信息显示界面图。
图3是本发明中车辆与行车路径边界距离的计算方式示意图。
图4是本发明的第一个实例图。
图5是本发明的第二个实例图。
图6是本发明的第三个实例图。
图中：1.乘员显控屏幕；2.行车辅助信息子窗口；3.角度标尺；
4.目的地；5.车辆与行车路径右边界距离；
6.车辆与行车路径左边界距离；7.左转弯提示；
8.右转弯提示；9.车辆与目的地距离；10.车辆；
11.车辆行驶方向线；12.探测器；13.前方障碍物；
14.后方障碍物；15.规划路径左边界；16.规划路径右边界；
17.探测器与障碍物距离d；
18.车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角θ。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种路径规划的确定方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S1：路径规划过程，该阶段在车辆出发前，通过地理地形信息规划得到车辆行驶至目的地的行驶轨迹、目的地方位坐标、行驶路径横向宽度、行驶路径的左边界、右边界位置信息；输出车辆从出发位置到目的地位置的行驶轨迹、规划路径左边界、规划路径右边界、以及目的地方位坐标信息；路径规划过程可以由车辆乘员或其他人员根据地理地形信息或定位方法得到；规划路径左边界、规划路径右边界是指规划行驶轨迹的横向界限，车辆行进过程中，车体一般不应超出规划路径左边界的左侧、也不应超出规划路径右边界的右侧；
步骤S2：信息采集过程，该阶段在行车过程中通过车载传感器得到车辆当前位置坐标、行驶方向以及近距离障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值；输出车载传感器得到的信息，包括使用卫星定位或其它物体辅助定位得到的车辆当前位置坐标、车辆当前行驶方向、车载障碍物探测器探测到的车辆前方、后方、左右侧近距离障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值；
步骤S3：计算过程，该阶段根据所述目的地方位坐标、车辆当前位置坐标、车辆当前行驶方向、障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值，计算出当前目的地与本车距离、当前目的地与本车方位角、当前行驶路径横向宽度以及左右转弯提示信息；
步骤S4：显示过程，该阶段通过车辆乘员的显示器对当前目的地与本车距离、当前目的地与本车方位角、当前行驶路径横向宽度以及转弯提示信息进行显示；显示完成后，判断车辆是否已经到达目的地，若已到达目的地则结束整个过程，若尚未到达目的地则返回至步骤S2。
其中，所述步骤S3的计算过程中，关于当前目的地与本车方位角的计算方法是：通过步骤S2的信息采集过程得到车辆当前位置坐标，该坐标与目的地位置坐标相连得到一条直线，该直线与车辆行驶方向线之间的夹角即为当前目的地与本车方位角。
其中，所述步骤S3中，关于障碍物与本车的距离的计算方法为：通过探测器对车辆前方、左右侧和后方的一个或多个障碍物进行探测，得到障碍物表面一个或多个探测点与车辆的距离以及障碍物-探测器连线与车辆行驶方向的夹角，利用所述的距离和夹角计算出障碍物与车辆左侧与右侧的横向距离。
其中，对探测器获得的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车的距离乘以相应的障碍物-探测器连线与车辆行驶方向夹角的正弦值，得到一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离。
其中，将左侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的左侧横向距离；将右侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的右侧横向距离。
下面就具体实施方式来详细描述。
如图2所示，在乘员显控屏幕1上，可以叠加显示行车辅助信息子窗口2，行车辅助信息子窗口2中包含的信息有：
1、目的地3方位信息，目的地3与角度标尺4上的某一个角度值对应，角度标尺4显示的角度范围为车辆周向360°方位，角度标尺4的0°线表示车辆行驶方向的正前方，通过目的地3与角度标尺4的对应关系，可以明确目的地的方位信息，目的地3方位信息显示将随着车辆的行驶在所述步骤S4的显示过程中实时更新；
2、车辆与行车路径右边界距离5和车辆与行车路径左边界距离6，这两个信息将实时显示车辆与行车路径边界之间的距离，行车路径边界可以通过步骤S1的路径规划过程确定，也可以通过步骤S3的计算过程计算得到；
3、左转弯提示7与右转弯提示8，其中左转弯提示7与右转弯提示8的作用在于给乘员提供参考信息，建议乘员在提示信息显示的情况下按信息提示的方向进行转弯，通过步骤S3的计算过程计算得到；
4、车辆与目的地距离9，车辆与目的地距离9信息显示出车辆当前位置与目的地的距离，该信息随着车辆的运动而实时改变。
所述步骤S3的计算过程中，关于目的地4方位角度的计算方法是：通过步骤S2的信息采集过程得到车辆当前位置坐标，该坐标与目的地4位置坐标相连得到一条直线，该直线与车辆行驶方向线11之间的夹角即为目的地4方位信息。
在图3所示，步骤S3的计算过程关于车辆与行车路径边界距离的计算方式为：首先，根据车辆当前的位置和步骤S1的路径规划过程得到的规划路径左边界15、规划路径右边界16的位置做差，计算出车辆与规划路径的左边界距离hL0、和右侧边界距离hR0；其次，车辆探测器对车辆行驶方向的前方和左右侧进行障碍物扫描，假定车辆的行驶方向为车辆行驶方向线11向前，以车辆左前的探测器为例，说明车辆与行车路径左侧边界距离的计算方式如下：
如图3所示，当车辆左前方探测器探测到车辆左前方近距离的一个或几个大尺寸障碍物后，得到探测器与障碍物距离d(17)以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角θ(18)，规定θ角向车辆行驶方向外偏为正，图3所示的θ角为正，向车辆行驶方向内偏为负，注意到探测器可能会得到一个障碍物表面多个点或多个障碍物表面上的多个点与探测器的距离，记探测器与障碍物表面N个点的距离为di,i＝1,2,...,N，相应的车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角18为θi,i＝1,2,...,N，记障碍物中第i个点与车辆左侧横向的距离为hi,i＝1,2,...,N，则有：
hi＝disinθi,i＝1,2,...,N (1)
注意到hi可能有些取正数，有些取负数，若hi皆为正数，则车辆与左侧障碍物的横向距离hL1为：
hL1＝min{hi},i＝1,2,...,N (2)
若某些hi取负数，则车辆与左侧障碍物的横向距离hL1为：
hL1＝0 (3)
hL1的值如果比hL0小，将hL1作为步骤S3的计算过程的输出并在步骤S4中显示在行车辅助信息子窗口2内的车辆与行车路径左边界距离6处，否则将hL0的值作为步骤S3的计算过程的输出并在步骤S4的显示过程中显示在行车辅助信息子窗口2内的车辆与行车路径左边界距离6处。同理可以获得车辆与行车路径右边界距离5的数值。
步骤S3的计算过程关于车辆与目的地距离9可以根据车辆当前所处位置坐标与目的地位置所处坐标通过做差得到。
步骤S3的计算过程关于左转弯提示7和右转弯提示8通过下述方法确定：
1、当车辆当前行驶路线内无障碍物，或车辆不会发生与障碍物碰撞或摩擦，且车辆按照预先制定的行驶路线行驶且位于行驶路径左右边界之间，遇到步骤S1的路径规划过程制定的行驶路线未发生向左或向右转向时，相应的左转弯提示7和右转弯提示8信号均不显示。
2、当车辆当前行驶路线内无障碍物，或车辆不会发生与障碍物碰撞或摩擦，且车辆按照预先制定的行驶路线行驶且位于行驶路径左右边界之间，遇到步骤S1的路径规划过程制定的行驶路线发生向左或向右转向时，相应的左转弯提示7或右转弯提示8信号显示。
3、当车辆当前行驶路线内无障碍物，或车辆不会发生与障碍物碰撞或摩擦，但车辆却未按照步骤S1的路径规划过程制定的行驶路线行驶，即车辆的位置不处于规划路径左边界15与规划路径右边界16之间时，如果车辆的位置处于规划路径左边界15的左侧，右转弯提示8显示，否则左转弯提示7信号显示。
4、当车辆当前行驶路线内有障碍物，车辆将与障碍物碰撞或摩擦时，此时车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角θ18小于零，且车辆与行车路径右边界距离5及车辆与行车路径左边界距离6等于零，此时左转弯提示7和右转弯提示8信号同时显示，以提示驾驶员根据路面情况及时向左或向右转弯以规避障碍物。
如图4所示，为本发明的一个实例，车辆行驶于预先规划的路径区域内部，此时道路中无障碍物，预定规划行车路线自然向左转弯，此时乘员面板上的示意显示为：
目的地4方向为行车方向前方偏左约20°角处，车辆与目的地距离9为10.5km，车辆与行车路径左边界距离16为5m，车辆与行车路径右边界距离15为5m，左转弯提示7信号显示，右转弯提示8不显示。
如图5所示，为本发明的另一个实例，车辆未行驶于预先规划的路径区域内部，此时道路中无障碍物，车辆应回到预定规划行车路线内，此时乘员面板上的示意显示为：
目的地4方向为行车方向前方偏左约20°角处，车辆与目的地距离9为10.5km，车辆与行车路径左边界距离16为-1m，车辆与行车路径右边界距离15为10m，左转弯提示7信号不显示，右转弯提示8显示。
如图6所示，为本发明的再一个实例，车辆行驶于预先规划的路径区域内部，此时道路中有障碍物，车辆应向左或向右转向以躲避障碍物，此时乘员面板上的示意显示为：
目的地4方向为行车方向前方偏左约20°角处，车辆与目的地距离9为10.5km，车辆与行车路径左边界距离16为0m，车辆与行车路径右边界距离15为0m，左转弯提示7信号显示，右转弯提示8显示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种路径规划的确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：路径规划过程，该阶段在车辆出发前，通过地理地形信息规划得到车辆行驶至目的地的行驶轨迹、目的地方位坐标、行驶路径横向宽度、行驶路径的左边界、右边界位置信息；
步骤S2：信息采集过程，该阶段在行车过程中通过车载传感器得到车辆当前位置坐标、行驶方向以及近距离障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值；
步骤S3：计算过程，该阶段根据所述目的地方位坐标、车辆当前位置坐标、车辆当前行驶方向、障碍物与本车的距离以及车辆行驶方向与障碍物-探测器连线的夹角值，计算出当前目的地与本车距离、当前目的地与本车方位角、当前行驶路径横向宽度以及左右转弯提示信息；
步骤S4：显示过程，该阶段通过车辆乘员的显示器对当前目的地与本车距离、当前目的地与本车方位角、当前行驶路径横向宽度以及转弯提示信息进行显示；显示完成后，判断车辆是否已经到达目的地，若已到达目的地则结束整个过程，若尚未到达目的地则返回至步骤S2。
2.如权利要求1所述的路径规划的确定方法，其特征在于，所述步骤S3的计算过程中，关于当前目的地与本车方位角的计算方法是：通过步骤S2的信息采集过程得到车辆当前位置坐标，该坐标与目的地位置坐标相连得到一条直线，该直线与车辆行驶方向线之间的夹角即为当前目的地与本车方位角。
3.如权利要求1所述的路径规划的确定方法，其特征在于，所述步骤S3中，关于障碍物与本车的距离的计算方法为：通过探测器对车辆前方、左右侧和后方的一个或多个障碍物进行探测，得到障碍物表面一个或多个探测点与车辆的距离以及障碍物-探测器连线与车辆行驶方向的夹角，利用所述的距离和夹角计算出障碍物与车辆左侧与右侧的横向距离。
4.如权利要求3所述的路径规划的确定方法，其特征在于，对探测器获得的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车的距离乘以相应的障碍物-探测器连线与车辆行驶方向夹角的正弦值，得到一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离。
5.如权利要求4所述的路径规划的确定方法，其特征在于，将左侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的左侧横向距离；将右侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的右侧横向距离。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140903 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |