CN107389079B - 高精度路径规划方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度路径规划方法，方法包括以下步骤：根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划。

Description

高精度路径规划方法和系统

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，特别是涉及一种高精度路径规划方法和系统。

背景技术

随着科技的进步，定位技术得到了极大的发展，通过地基增强系统的建设，地面定位精度可达到米级乃至分米级，使得定位技术的应用越来越广泛。路径规划是定位技术的一种重要应用场景，其目的是找到起点到终点之间的至少一条较优路径。

然而，传统的路径规划方式只能实现起点到目的地之间道路规划，路径规划精确度较低。

发明内容

基于此，有必要针对路径规划精确度较低的问题，提供一种高精度路径规划方法和系统。

一种高精度路径规划方法，包括以下步骤：

根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；

对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；

根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划。

一种高精度路径规划系统，包括：

列表生成模块，用于根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并 根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；

更新模块，用于对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；

路径规划模块，用于根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划。

上述高精度路径规划方法和系统，先确定起点位置所在的起点车道，再确定起点车道对应的道路，然后根据道路权重筛选出最优路径，从而能够对起点与终点间的路径进行车道级的规划，不仅能够实现起点与终点间的道路规划，还可以确定在每条道路上可以行驶的车道，提高了路径规划的精确度。

附图说明

图1为一个实施例的高精度路径规划方法流程图；

图2为一个实施例的路口节点示意图；

图3为一个实施例的路口道路与道路节点，车道与车道节点示意图；

图4为一个实施例的起点到终点的路径示意图；

图5为一个实施例的空间四叉数结构图；

图6为一个实施例的道路、车道关系模型图；

图7为一个实施例的高精度路径规划系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明提供一种高精度路径规划方法，可包括以下步骤：

S1，根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；

一条道路上的车道可以大致划分为以下三种：路口连接车道、可自由变换 车道的车道，以及不可自由变换车道的车道。其中，路口连接车道是指路口处的虚拟车道，在软件上为了保证路口处的各个方向的车道的连通性，而在路口内加入了连接不同方向车道的虚拟车道，如十字路口内的左转车道就是路口连接车道(虚拟车道)；可自由变换车道的车道是指可以变道至当前道路上的其他车道的车道；不可自由变换车道的车道是指不能变道至当前道路上的其他车道的车道；与某个车道相关联的道路即为该车道所属的道路。

为了便于理解道路与车道的关系，可参考图2和图3。图2将道路抽象为道路线，单条道路可看成图中的一条道路线。图2中a，b，c，d四条道路交汇形成交叉路口，1，2，3，4为交叉路口的节点，1，2，3，4共同构成复合节点A，其中取1为主节点，2，3，4为复合节点的子节点。5，6，为网格101与网格102的边界节点，边界节点成对存在，表示道路在网格边界的连接关系。9，10，11，12，13，14构成环形路口复合节点B，其中9为主节点，10，11，12，13，14为子节点。15，16为道路之间的简单节点，表示两条简单道路的连接关系。

在图3中，A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K为道路；1，2，3，4为道路节点，其中，道路主节点为1，道路辅节点为2，3，4；N1，N2，N3，N4，N5为车道节点。车道NA，ND，NE的车道节点为N1；车道NE，NG的车道节点为N2；车道NI，NH，NJ，NL的车道节点为N3；车道NB，NC，NI的车道节点为N4；车道NF，NL的车道节点为N5。车道NA属于道路K，车道NK属于道路E。在一个实施例中，为了便于区分不同的车道，可以为车道设置车道属性，例如，可以将正向道路车道的车道属性设置为1，将反向车道的车道属性设置为2，将双向车道的车道属性设置为3，将路口连接车道的车道属性设置为0。在图3中，NA为道路K的正向道路车道，NK为道路E的正向道路车道。

在本实施例中，一条车道的后续车道即为该车道可到达的下一道路上的车道。如图3所示，ND，NE，NI，NJ，NL为路口连接车道，可以向从属于同一条道路的其他车道变道的车道为可自由变换车道的车道，例如，在实际应用中，道路上的两条同向车道间的车道分隔线为虚线时，则这两条同向车道都是可自由变换车道的车道；不可以向从属于同一条道路的其他车道变道的车道为不可自由变换车道的车道，例如，在实际应用中，若道路上的某条车道两侧的车道 分隔线都为实线，则该车道为不可自由变换车道的车道。NC为NH和NA的后续车道，NF也是NH和NA的后续车道，与NA相关联的道路为道路K，与NC相关联的道路为道路D。

在一个实施例中，如果起点车道为可自由变换车道的车道，则可将起点车道加入起点车道列表；如果起点车道为路口连接车道或者不可自由变换车道的车道，可以将起点车道的各条后续车道加入起点车道列表，直到起点车道列表中的各条车道均为可自由变换车道的车道。

S2，对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；

上述根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新是指用当前规划道路与后续道路组成的路径代替原起点道路列表中的当前规划道路。上述根据所述后续车道对起点车道列表进行更新是指用原起点车道列表中与当前规划道路对应的车道以及后续车道代替上述与当前规划道路对应的车道。本步骤是一个循环执行的过程，循环结束的条件即为起点道路列表中包括终点道路。

在一个实施例中，可以根据终点位置所在的终点车道生成终点车道列表，并根据与所述终点车道相关联的终点道路生成终点道路列表。进一步地，若所述终点车道为可自由变换车道的车道，将所述终点车道加入终点车道列表，将与所述终点车道相关联的终点道路加入终点道路列表；若所述终点车道为路口连接车道或者不可自由变换车道的车道，将所述终点车道的各条前续车道加入终点车道列表，直到所述终点车道列表中的各条车道均为可自由变换车道的车道。

在一个数值实施例中，起点到终点的路径如图4所示，假设起点位置所在的起点车道为车道1，与车道1相关联的道路为道路A；车道1的后续车道为车道2和车道3，与车道2相关联的道路为道路B，与车道3相关联的道路为道路C；车道2的后续车道为车道4和车道5，与车道4和车道5相关联的道路均为 道路D；车道3的后续车道为车道6，与车道6相关联的道路为道路E；车道6的后续车道为车道7，与车道7相关联的道路为道路F。假设道路A～F的权重分别为5、2、1、3、3、1。道路F为终点道路。

假设车道1为可自由变换车道的车道，首先，将车道1加入起点车道列表，并将道路A加入起点道路列表。然后，对起点道路列表中的各条起点道路的权重进行排序，权重可以用于表征通过该条道路所花费的时间或者耗油量等参数。由于当前起点道路列表中的起点道路只有道路A，因此，当前规划道路即为道路A。确定道路A的后续车道，即为车道2和车道3，则后续道路分别为道路B和道路C，权重分别为2和1，可通过道路B和道路C对起点道路列表进行更新，得到更新后的起点道路列表，包括道路A+B，道路A+C，其中，道路A+B的权重为7，道路A+C的权重为6；还可通过车道2和车道3对起点车道列表进行更新，得到更新后的起点车道列表，包括车道1+2，车道1+3。由于道路A+C的权重较小，从而可以将道路A+C作为当前规划道路，重复上述过程。第二次循环，确定道路A+C的后续车道为车道6，对应的关联道路为道路E，道路A+C+E的权重为9，更新后的起点道路列表包括A+B，A+C+E；更新后的起点车道列表包括车道1+2，车道1+3+6。A+B的权重较小，从而可以将道路A+B作为当前规划道路，重复上述过程。道路A+B的后续车道为车道5，对应的关联道路为道路D，道路A+B+D的权重为10，更新后的起点道路列表包括A+B+D，A+C+E；更新后的起点车道列表包括车道1+2+5；车道1+3+6。A+C+E的权重较小，从而可以将道路A+C+E作为当前规划道路，重复上述过程。道路A+C+E的后续车道为车道7，对应的关联道路为道路F，道路F为终点道路，结束循环。从而得到一条起点到终点之间的最优路径，为道路A+C+E+F。

S3，根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划。

具体地，可以根据更新后的起点车道列表确定起点到终点间的路径，将权重最小的路径作为所述起点到终点之间的导航路径，并根据所述导航路径从更新后的起点车道列表中选择对应的车道作为所述起点到终点之间的行驶车道。

在一个实施例中，还可以建立道路节点数据列表、车道节点数据列表、道 路属性数据列表和车道属性数据列表；将所述道路节点数据列表与所述车道节点数据列表进行关联，获取第一关联关系；将所述道路属性数据列表和车道属性数据列表进行关联，获取第二关联关系；根据所述起点位置所在的起点车道、车道节点数据列表和车道属性数据列表生成起点车道列表，并根据所述道路节点数据列表、道路属性数据列表、第一关联关系和第二关联关系生成起点道路列表。

具体地，道路节点数据列表中可包括以下道路节点数据：道路所属网格的网格标识码、道路标识码、道路节点关系类型、道路节点属性类型、路口红绿灯、关联路口主节点号、关联路口子节点号集合、交叉点路口名称及拼音、边界节点的邻接网格ID号、边界节点的邻接网格到其他网格中的节点ID号、路口接续路段个数、路口接续路段ID号集合、节点接续路段个数、节点接续路段ID号集合、节点的高度层级，以及节点为收费站类型时的收费类型。具体如表1所示。

表1道路节点数据列表

进一步地，道路属性数据列表中可包括以下道路属性数据：道路所属网格的网格标识码、道路标识码、道路起始节点号、道路结束节点号、道路名称、道路编号、道路形态、功能等级、经路层、交通流方向、道路宽度、道路长度、正向行驶速度、反向行驶速度，以及道路收费属性。具体如表2所示。

表2道路属性数据列表

进一步地，车道节点数据列表中包括以下车道节点数据：车道所属网格的网格标识码、车道节点标识码、车道节点类型、车道节点性质、边界节点的邻接网格ID号、边界节点的邻接到其他网格中的节点ID号、节点接续路段个数、节点接续路段ID号集合、节点为收费站类型时的收费类型，以及节点是可以自由变更车道标志。具体如表3所示。

表3车道节点数据列表

进一步地，车道属性数据列表中可包括以下车道属性数据：网格标识码、车道所属道路标识码、车道标识码、车道入口节点标识码和车道出口节点标识码。更进一步地，车道属性数据列表中还可包括以下车道属性数据：道路宽度、道路长度、道路等级、道路形态、功能等级、所属道路总车道数量、单车道宽度、车道长度、车道开始序号、车道结束序号、车道方向属性、车道类型、道路收费属性、正向阻力系数、反向阻力系数、车道间是否可自由变换车道标志、人行道标志、限高、限宽以及限重。具体可如表4所示。

表4车道属性数据列表

道路节点数据与车道节点数据可采用相同的存储形式，在一个实施例中，存储形式如表5所示。表5所描述的是道路节点(车道节点与道路节点存储格式一致)数据在文件中的存储格式，格式：道路节点总个数+道路节点1在文件中的偏移值+道路节点2在文件中的偏移值+...+道路节点n在文件中的偏移值+道路节点1数据+道路节点2数据+...+道路节点n数据。

表5节点数据存储结构

道路数据与车道数据存储可按全国二次网格与二次网格内四叉数方式存储道路数据。文件数据格式采用二进制数据方式。全国可分为99*99个二次网格的矩形，道路与车到实体数据首先按照二次网格大小划分，每条道路或车道都不跨越二次网格范围，在二次网格内再将道路或车道按照五层空间四叉树结构划分，每一层只存储属于当前四叉树的数据。空间四叉树结构如图5所示，一个二次网格逐层划分为四个小的空间区域，依次划分为5层空间网格范围，每一层只存储属于当前最大层次，且仅属于当前最大层次的车道或道路数据，图5所示道路C属于五层四叉树的第四个树节点，道路B属于二层四叉树的第三个树节点，道路A属于一层四叉树的主节点，按照此结构存储数据可快速地定位空间范围。

高精度车道导航规划使用道路间拓扑关系与车道间拓扑关系，可实现精准车道级规划。高精度车道规划目标：从地图上一点到地图上另一点间计算出可行的符合实际情况的路线，以车道你作为规划路径的最小规划单位。规划时将路线规划情况分为三种：(1)从车道到道路之间的路线规划；(2)道路与道路之间的路线规划；(3)车道与车道之间的路线规划。

在车辆行驶过程中还需根据车辆所走车道进行实时车道规划，每次车道改变都需对当前车道与后续道路间车道进行探索，若当前车道无法到达后续道路的任意一条车道，则将当前车道设为起点位置所在的起点车道，并返回根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表的步骤；若当前车道只可到达后续道 路中的不可自由变换车道的车道，则将与后续道路关联的不可自由变换车道的车道设为起点车道，并返回根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表的步骤。

车道与道路之间的规划需转换为车道与道路车道之间的规划，从当前车道向目标车道探索。车道与车道之间的规划，道路与道路之间的规划采用迪杰斯特拉算法，采用表迪杰斯特拉算法采用OPEN，CLOSE表方式，从起点开始像所有可行路径扩展，直到探索到终点为止。如图6所示从1开始往终点扩展，首先加入OPEN表的是1，第二次扩展从OPEN表去除1，加入2、5，第三次扩展去掉2，加入3、4，第四次扩展去掉5，加入6，直到扩展到终点为止。

如图7所示，本发明还提供一种高精度路径规划系统，可包括：

列表生成模块10，用于根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；

一条道路上的车道可以大致划分为以下三种：路口连接车道、可自由变换车道的车道，以及不可自由变换车道的车道。其中，路口连接车道是指路口处的虚拟车道，在软件上为了保证路口处的各个方向的车道的连通性，而在路口内加入了连接不同方向车道的虚拟车道，如十字路口内的左转车道就是路口连接车道(虚拟车道)；可自由变换车道的车道是指可以变道至当前道路上的其他车道的车道；不可自由变换车道的车道是指不能变道至当前道路上的其他车道的车道；与某个车道相关联的道路即为该车道所属的道路。

为了便于理解道路与车道的关系，可参考图2和图3。图2将道路抽象为道路线，单条道路可看成图中的一条道路线。图2中a，b，c，d四条道路交汇形成交叉路口，1，2，3，4为交叉路口的节点，1，2，3，4共同构成复合节点A，其中取1为主节点，2，3，4为复合节点的子节点。5，6，为网格101与网格102的边界节点，边界节点成对存在，表示道路在网格边界的连接关系。9，10，11，12，13，14构成环形路口复合节点B，其中9为主节点，10，11，12，13，14为子节点。15，16为道路之间的简单节点，表示两条简单道路的连接关系。

在图3中，A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K为道路；1，2，3，4为道路节点，其中，道路主节点为1，道路辅节点为2，3，4；N1，N2，N3，N4， N5为车道节点。车道NA，ND，NE的车道节点为N1；车道NE，NG的车道节点为N2；车道NI，NH，NJ，NL的车道节点为N3；车道NB，NC，NI的车道节点为N4；车道NF，NL的车道节点为N5。车道NA属于道路K，车道NK属于道路E。在一个实施例中，为了便于区分不同的车道，可以为车道设置车道属性，例如，可以将正向道路车道的车道属性设置为1，将反向车道的车道属性设置为2，将双向车道的车道属性设置为3，将路口连接车道的车道属性设置为0。在图3中，NA为道路K的正向道路车道，NK为道路E的正向道路车道。

在本实施例中，一条车道的后续车道即为该车道可到达的下一道路上的车道。如图3所示，ND，NE，NI，NJ，NL为路口连接车道，可以向从属于同一条道路的其他车道变道的车道为可自由变换车道的车道，例如，在实际应用中，道路上的两条同向车道间的车道分隔线为虚线时，则这两条同向车道都是可自由变换车道的车道；不可以向从属于同一条道路的其他车道变道的车道为不可自由变换车道的车道，例如，在实际应用中，若道路上的某条车道两侧的车道分隔线都为实线，则该车道为不可自由变换车道的车道。NC为NH和NA的后续车道，NF也是NH和NA的后续车道，与NA相关联的道路为道路K，与NC相关联的道路为道路D。

在一个实施例中，如果起点车道为可自由变换车道的车道，则可将起点车道加入起点车道列表；如果起点车道为路口连接车道或者不可自由变换车道的车道，可以将起点车道的各条后续车道加入起点车道列表，直到起点车道列表中的各条车道均为可自由变换车道的车道。

更新模块20，用于对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；

上述根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新是指用当前规划道路与后续道路组成的路径代替原起点道路列表中的当前规划道路。上述根据所述后续车道对起点车道列表进行更新是指用原起点车道列表中与当前规划道路对 应的车道以及后续车道代替上述与当前规划道路对应的车道。本模块的功能是循环执行的，循环结束的条件即为起点道路列表中包括终点道路。

在一个实施例中，可以根据终点位置所在的终点车道生成终点车道列表，并根据与所述终点车道相关联的终点道路生成终点道路列表。进一步地，若所述终点车道为可自由变换车道的车道，将所述终点车道加入终点车道列表，将与所述终点车道相关联的终点道路加入终点道路列表；若所述终点车道为路口连接车道或者不可自由变换车道的车道，将所述终点车道的各条前续车道加入终点车道列表，直到所述终点车道列表中的各条车道均为可自由变换车道的车道。

在一个数值实施例中，起点到终点的路径如图4所示，假设起点位置所在的起点车道为车道1，与车道1相关联的道路为道路A；车道1的后续车道为车道2和车道3，与车道2相关联的道路为道路B，与车道3相关联的道路为道路C；车道2的后续车道为车道4和车道5，与车道4和车道5相关联的道路均为道路D；车道3的后续车道为车道6，与车道6相关联的道路为道路E；车道6的后续车道为车道7，与车道7相关联的道路为道路F。假设道路A～F的权重分别为5、2、1、3、3、1。道路F为终点道路。

假设车道1为可自由变换车道的车道，首先，将车道1加入起点车道列表，并将道路A加入起点道路列表。然后，对起点道路列表中的各条起点道路的权重进行排序，权重可以用于表征通过该条道路所花费的时间或者耗油量等参数。由于当前起点道路列表中的起点道路只有道路A，因此，当前规划道路即为道路A。确定道路A的后续车道，即为车道2和车道3，则后续道路分别为道路B和道路C，权重分别为2和1，可通过道路B和道路C对起点道路列表进行更新，得到更新后的起点道路列表，包括道路A+B，道路A+C，其中，道路A+B的权重为7，道路A+C的权重为6；还可通过车道2和车道3对起点车道列表进行更新，得到更新后的起点车道列表，包括车道1+2，车道1+3。由于道路A+C的权重较小，从而可以将道路A+C作为当前规划道路，重复上述过程。第二次循环，确定道路A+C的后续车道为车道6，对应的关联道路为道路E，道路A+C+E的权重为9，更新后的起点道路列表包括A+B，A+C+E；更新后的起 点车道列表包括车道1+2，车道1+3+6。A+B的权重较小，从而可以将道路A+B作为当前规划道路，重复上述过程。道路A+B的后续车道为车道5，对应的关联道路为道路D，道路A+B+D的权重为10，更新后的起点道路列表包括A+B+D，A+C+E；更新后的起点车道列表包括车道1+2+5；车道1+3+6。A+C+E的权重较小，从而可以将道路A+C+E作为当前规划道路，重复上述过程。道路A+C+E的后续车道为车道7，对应的关联道路为道路F，道路F为终点道路，结束循环。从而得到一条起点到终点之间的最优路径，为道路A+C+E+F。

路径规划模块30，用于根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划。

具体地，可以根据更新后的起点车道列表确定起点到终点间的路径，将权重最小的路径作为所述起点到终点之间的导航路径，并根据所述导航路径从更新后的起点车道列表中选择对应的车道作为所述起点到终点之间的行驶车道。

在一个实施例中，还可以建立道路节点数据列表、车道节点数据列表、道路属性数据列表和车道属性数据列表；将所述道路节点数据列表与所述车道节点数据列表进行关联，获取第一关联关系；将所述道路属性数据列表和车道属性数据列表进行关联，获取第二关联关系；根据所述起点位置所在的起点车道、车道节点数据列表和车道属性数据列表生成起点车道列表，并根据所述道路节点数据列表、道路属性数据列表、第一关联关系和第二关联关系生成起点道路列表。

具体地，道路节点数据列表中可包括以下道路节点数据：道路所属网格的网格标识码、道路标识码、道路节点关系类型、道路节点属性类型、路口红绿灯、关联路口主节点号、关联路口子节点号集合、交叉点路口名称及拼音、边界节点的邻接网格ID号、边界节点的邻接网格到其他网格中的节点ID号、路口接续路段个数、路口接续路段ID号集合、节点接续路段个数、节点接续路段ID号集合、节点的高度层级，以及节点为收费站类型时的收费类型。具体如表1所示。

进一步地，道路属性数据列表中可包括以下道路属性数据：道路所属网格的网格标识码、道路标识码、道路起始节点号、道路结束节点号、道路名称、 道路编号、道路形态、功能等级、经路层、交通流方向、道路宽度、道路长度、正向行驶速度、反向行驶速度，以及道路收费属性。具体如表2所示。

进一步地，车道节点数据列表中包括以下车道节点数据：车道所属网格的网格标识码、车道节点标识码、车道节点类型、车道节点性质、边界节点的邻接网格ID号、边界节点的邻接到其他网格中的节点ID号、节点接续路段个数、节点接续路段ID号集合、节点为收费站类型时的收费类型，以及节点是可以自由变更车道标志。具体如表3所示。

进一步地，车道属性数据列表中可包括以下车道属性数据：网格标识码、车道所属道路标识码、车道标识码、车道入口节点标识码和车道出口节点标识码。更进一步地，车道属性数据列表中还可包括以下车道属性数据：道路宽度、道路长度、道路等级、道路形态、功能等级、所属道路总车道数量、单车道宽度、车道长度、车道开始序号、车道结束序号、车道方向属性、车道类型、道路收费属性、正向阻力系数、反向阻力系数、车道间是否可自由变换车道标志、人行道标志、限高、限宽以及限重。具体可如表4所示。

道路节点数据与车道节点数据可采用相同的存储形式，在一个实施例中，存储形式如表5所示。表5所描述的是道路节点(车道节点与道路节点存储格式一致)数据在文件中的存储格式，格式：道路节点总个数+道路节点1在文件中的偏移值+道路节点2在文件中的偏移值+...+道路节点n在文件中的偏移值+道路节点1数据+道路节点2数据+...+道路节点n数据。

道路数据与车道数据存储可按全国二次网格与二次网格内四叉数方式存储道路数据。文件数据格式采用二进制数据方式。全国可分为99*99个二次网格的矩形，道路与车到实体数据首先按照二次网格大小划分，每条道路或车道都不跨越二次网格范围，在二次网格内再将道路或车道按照五层空间四叉树结构划分，每一层只存储属于当前四叉树的数据。空间四叉树结构如图5所示，一个二次网格逐层划分为四个小的空间区域，依次划分为5层空间网格范围，每一层只存储属于当前最大层次，且仅属于当前最大层次的车道或道路数据，图5所示道路C属于五层四叉树的第四个树节点，道路B属于二层四叉树的第三个树节点，道路A属于一层四叉树的主节点，按照此结构存储数据可快速地定位 空间范围。

高精度车道导航规划使用道路间拓扑关系与车道间拓扑关系，可实现精准车道级规划。高精度车道规划目标：从地图上一点到地图上另一点间计算出可行的符合实际情况的路线，以车道你作为规划路径的最小规划单位。规划时将路线规划情况分为三种：(1)从车道到道路之间的路线规划；(2)道路与道路之间的路线规划；(3)车道与车道之间的路线规划。

在车辆行驶过程中还需根据车辆所走车道进行实时车道规划，每次车道改变都需对当前车道与后续道路间车道进行探索，若当前车道无法到达后续道路的任意一条车道，则将当前车道设为起点位置所在的起点车道，并返回执行列表生成模块的功能；若当前车道只可到达后续道路中的不可自由变换车道的车道，则将与后续道路关联的不可自由变换车道的车道设为起点车道，并返回执行列表生成模块的功能。

车道与道路之间的规划需转换为车道与道路车道之间的规划，从当前车道向目标车道探索。车道与车道之间的规划，道路与道路之间的规划采用迪杰斯特拉算法，采用表迪杰斯特拉算法采用OPEN，CLOSE表方式，从起点开始像所有可行路径扩展，直到探索到终点为止。如图6所示从1开始往终点扩展，首先加入OPEN表的是1，第二次扩展从OPEN表去除1，加入2、5，第三次扩展去掉2，加入3、4，第四次扩展去掉5，加入6，直到扩展到终点为止。

上述高精度路径规划方法和系统，先确定起点位置所在的起点车道，再确定起点车道对应的道路，然后根据道路权重筛选出最优路径，从而能够对起点与终点间的路径进行车道级的规划，不仅能够实现起点与终点间的道路规划，还可以确定在每条道路上可以行驶的车道，提高了路径规划的精确度。

本发明的高精度路径规划系统与本发明的高精度路径规划方法一一对应，在上述高精度路径规划方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于高精度路径规划系统的实施例中，特此声明。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处 理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种高精度路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；

对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；

根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划；

当路径规划为车道与道路之间的路径规划时，将所述车道与道路之间的规划转换为车道与车道之间的规划，从当前车道向目标车道探索；

在确定起点位置所在的起点车道之前，还包括以下步骤：

建立道路节点数据列表、车道节点数据列表、道路属性数据列表和车道属性数据列表；

将所述道路节点数据列表与所述车道节点数据列表进行关联，获取第一关联关系；

将所述道路属性数据列表和车道属性数据列表进行关联，获取第二关联关系；

根据所述起点位置所在的起点车道、车道节点数据列表和车道属性数据列表生成起点车道列表，并根据所述道路节点数据列表、道路属性数据列表、第一关联关系和第二关联关系生成起点道路列表。

2.根据权利要求1所述的高精度路径规划方法，其特征在于，根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表的步骤包括：

若所述起点车道为可自由变换车道的车道，将所述起点车道加入起点车道列表；

若所述起点车道为路口连接车道或者不可自由变换车道的车道，将所述起点车道的各条后续车道加入起点车道列表，直到所述起点车道列表中的各条车道均为可自由变换车道的车道。

3.根据权利要求1所述的高精度路径规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：

若当前车道无法到达后续道路的任意一条车道，则将当前车道设为起点位置所在的起点车道，并返回根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表的步骤；

若当前车道只可到达后续道路中的不可自由变换车道的车道，则将与后续道路关联的不可自由变换车道的车道设为起点车道，并返回根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表的步骤。

4.根据权利要求1所述的高精度路径规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据终点位置所在的终点车道生成终点车道列表，并根据与所述终点车道相关联的终点道路生成终点道路列表；

返回若所述起点道路列表中不包括终点车道，对各条起点道路的权重进行排序的步骤。

5.根据权利要求4所述的高精度路径规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：

若所述终点车道为可自由变换车道的车道，将所述终点车道加入终点车道列表，将与所述终点车道相关联的终点道路加入终点道路列表；

若所述终点车道为路口连接车道或者不可自由变换车道的车道，将所述终点车道的各条前续车道加入终点车道列表，直到所述终点车道列表中的各条车道均为可自由变换车道的车道。

6.根据权利要求1所述的高精度路径规划方法，其特征在于，根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划的步骤包括：

根据更新后的起点车道列表确定起点到终点间的路径；

将权重最小的路径作为所述起点到终点之间的导航路径；

根据所述导航路径从更新后的起点车道列表中选择对应的车道作为所述起点到终点之间的行驶车道。

7.根据权利要求1所述的高精度路径规划方法，其特征在于，所述车道节点数据列表中包括以下车道节点数据：车道所属网格的网格标识码、车道的唯一标识码、车道节点类型、车道节点性质、边界节点的邻接网格ID号、边界节点的邻接到其他网格中的节点ID号、节点接续路段个数、节点接续路段ID号集合、节点为收费站类型时的收费类型，以及节点是自由变更车道标志。

8.根据权利要求1所述的高精度路径规划方法，其特征在于，所述车道属性数据列表中包括以下车道属性数据：网格ID、车道所属道路ID、车道ID、车道入口节点ID和车道出口节点ID。

9.一种高精度路径规划系统，其特征在于，包括：

列表生成模块，用于根据起点位置所在的起点车道生成起点车道列表，并根据与所述起点车道相关联的起点道路生成起点道路列表；

更新模块，用于对起点道路列表中的各条起点道路按权重进行排序，选择权重最小的起点道路作为当前规划道路，获取所述当前规划道路的后续车道，分别确定与各条后续车道相关联的后续道路，根据所述后续道路对所述起点道路列表进行更新，并根据所述后续车道对起点车道列表进行更新，直到所述起点道路列表中包括终点道路；

路径规划模块，用于根据更新后的起点车道列表对所述起点到终点之间的路径进行路径规划；

所述路径规划模块，还用于当路径规划为车道与道路之间的路径规划时，将所述车道与道路之间的规划转换为车道与车道之间的规划，从当前车道向目标车道探索；

所述列表生成模块，还用于建立道路节点数据列表、车道节点数据列表、道路属性数据列表和车道属性数据列表；将所述道路节点数据列表与所述车道节点数据列表进行关联，获取第一关联关系；将所述道路属性数据列表和车道属性数据列表进行关联，获取第二关联关系；根据所述起点位置所在的起点车道、车道节点数据列表和车道属性数据列表生成起点车道列表，并根据所述道路节点数据列表、道路属性数据列表、第一关联关系和第二关联关系生成起点道路列表。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

11.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

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