CN109808690A - 自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，包括以下步骤：S1、根据车辆初始位置到目标位置间的距离和预存的最大减速度D_max确定车辆的行驶速度的上限值V_s；S2、车辆由起步速度V₀平滑下降至预存的最大行驶速度V_e；S3、车辆控制系统判断车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内是否存在拥堵；否，则按照V_e行驶到达V_e＝V_s的位置后按照V_s行驶至目标位置；是，则转入下一步；S4、在行驶速度下降至V_e的位置点按照第一加速度a₁减速行驶至拥堵点，并在通过拥堵点后按照最大加速度A_max加速至V_e行驶，然后重复步骤S3。其通过对车辆速度的精确控制，不仅能够在自动驾驶时保证平稳的升降速，保证乘客舒适的体感，同时能够提高运行效率，节约乘客的出行时间。

Description

自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法。

背景技术

自动驾驶车辆舒适高效的运行依赖于规划模块的算法。而规划模块又必然包括速度规划。成熟的自动驾驶系统必然具有规划出从出发地到目的地的各个阶段的运行速度这一基本的功能，速度规划应该保证平稳的升速、降速，保证舒适的体感，同时要保证快速准确的到达目的地。现实中由于实际交通状况的复杂性，自动驾驶车辆在行驶中可能要频繁的升降速或者停车等待。如何规划车辆各个运行阶段的速度，在保证乘客舒适的体感并满足乘客期望的行驶速度和不超过道路限速的同时，实现平稳的升速、降速和高效的行驶，节约出行的时间成为了自动驾驶系统规划模块所要着重解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，通过对车辆速度的精确控制，不仅能够在自动驾驶时保证平稳的升降速，保证乘客舒适的体感，同时能够提高运行效率，节约乘客的出行时间。

为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，包括以下步骤：

S1、根据车辆初始位置到目标位置间的距离S和车辆控制系统中预存的最大减速度D_max确定所述车辆在各个行驶区间内的行驶速度的上限值V_s；

S2、车辆在行驶过程中由起步速度V₀平滑下降至所述车辆控制系统中预存的最大行驶速度V_e；

S3、所述车辆控制系统判断所述车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内是否存在拥堵；否，则按照V_e行驶直至到达V_e＝V_s的位置时，所述车辆则按照V_s继续行驶直至到达目标位置；是，则转入下一步；

S4、车辆在行驶速度下降至V_e的位置点按照第一加速度a₁减速行驶直至到达拥堵点，并在通过拥堵点后按照预存的最大加速度A_max加速至V_e继续行驶，然后重复步骤S3；

其中，a₁由公式1计算得到：

其中，s₁为拥堵点距离车辆初始位置的距离；s₀为车辆由V₀平滑下降至V_e时距离车辆初始位置的距离。

优选的是，所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，D_max和A_max分别为所述车辆控制系统按照乘客乘车习惯测定以及乘坐实验分析并总结出的乘客所能接受的最大减速度值和最大加速度值。

优选的是，所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，V_s由公式2计算得到：

优选的是，所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，所述预存的最大行驶速度为乘客期望的最大行驶速度；且所述乘客期望的最大行驶速度小于或等于所述车辆行驶的所有路段的道路限速值。

优选的是，所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，所述车辆的实际行驶速度V始终小于或等于V_e以及V_s。

优选的是，所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，所述车辆控制系统内还预设有标记距离目标位置的一段距离的最后距离值D，车辆控制系统在判断所述车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内存在拥堵时，还比较拥堵点距离目标位置的距离是否大于D；是，则在通过拥堵点后按照预存的最大加速度A_max加速至V_e继续行驶，然后重复步骤S3；否，则在通过拥堵点后按照A_max加速至V_s，然后保持V_s行驶直至到达目标位置。

优选的是，所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，所述车辆控制系统在判断拥堵点距离目标位置的距离小于D时，所述车辆的实际行驶速度V还需满足公式3的限制；

其中，V₂为车辆控制系统分析得到的限速；S_a为拥堵点距离车辆初始位置的距离。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法中，通过车辆初始位置到目标位置间的距离与车辆控制系统中预存的最大减速度确定的车辆在各个行驶区间内的行驶速度的上限值是一条由车辆初始位置到目标位置速度逐渐减小的斜线，通过行驶速度上限值的设定，使得车辆的行驶速度能够符合预存的减速度的车速的下降速度，以保证乘客乘车的舒适体感，同时车辆控制系统内还预存了最大行驶速度，使得车辆在起步后即按这一速度行驶，既保证了车辆行驶的快速性，还保证了车辆行驶的平稳性，另外，所述的规划方法中车辆控制系统还对车辆行驶区间内的路况进行实时的监控，以在行驶区间内存在拥堵点时提前做出降速规划，以避免车辆急停，并在通过拥堵点后在预存的最大加速度的限制下平稳加速，使得自动驾驶时在遇到拥堵时也能在保证车辆平稳升降速的基础上，提高车辆的运行效率；其中第一加速度的值依据预存的最大行驶速度和距离拥堵点的距离来确定，既保证了乘客的舒适体感，也保证了车辆的快速性，以及车速调整的高效性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明提供的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法的规划示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。

一种自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，包括以下步骤：

S1、根据车辆初始位置到目标位置间的距离S和车辆控制系统中预存的最大减速度D_max确定所述车辆在各个行驶区间内的行驶速度的上限值V_s；

S2、车辆在行驶过程中由起步速度V₀平滑下降至所述车辆控制系统中预存的最大行驶速度V_e；

S3、所述车辆控制系统判断所述车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内是否存在拥堵；否，则按照V_e行驶直至到达V_e＝V_s的位置时，所述车辆则按照V_s继续行驶直至到达目标位置；是，则转入下一步；

S4、车辆在行驶速度下降至V_e的位置点按照第一加速度a₁减速行驶直至到达拥堵点，并在通过拥堵点后按照预存的最大加速度A_max加速至V_e继续行驶，然后重复步骤S3；

其中，a₁由公式1计算得到：

其中，s₁为拥堵点距离车辆初始位置的距离；s₀为车辆由V₀平滑下降至V_e时距离车辆初始位置的距离。

在上述方案中，通过车辆初始位置到目标位置间的距离与车辆控制系统中预存的最大减速度确定的车辆在各个行驶区间内的行驶速度的上限值是一条由车辆初始位置到目标位置速度逐渐减小的斜线，通过行驶速度上限值的设定，使得车辆的行驶速度能够符合预存的减速度的车速的下降速度，以保证乘客乘车的舒适体感，同时车辆控制系统内还预存了最大行驶速度，使得车辆在起步后即按这一速度行驶，既保证了车辆行驶的快速性，还保证了车辆行驶的平稳性，另外，所述的规划方法中车辆控制系统还对车辆行驶区间内的路况进行实时的监控，以在行驶区间内存在拥堵点时提前做出降速规划，以避免车辆急停，并在通过拥堵点后在预存的最大加速度的限制下平稳加速，使得自动驾驶时在遇到拥堵时也能在保证车辆平稳升降速的基础上，提高车辆的运行效率；其中第一加速度的值依据预存的最大行驶速度和距离拥堵点的距离来确定，既保证了乘客的舒适体感，也保证了车辆的快速性，以及车速调整的高效性。

一个优选方案中，D_max和A_max分别为所述车辆控制系统按照乘客乘车习惯测定并总结出的乘客所能接受的最大减速度值和最大加速度值。

在上述方案中，D_max和A_max分别为车辆控制系统按照乘客乘车习惯测定以及乘坐实验分析并总结出的乘客所能接受的最大减速度值和最大加速度值，即能够保证车辆的加速和减速均在乘客的感官的可接受范围之内，从而保证了乘客的舒适体感。

一个优选方案中，V_s由公式2计算得到：

在上述方案中，车辆的行驶速度的上限值依据车辆行驶的总行程和乘客可接受的最大减速度确定，能够保证车辆在行驶时车速平稳，即减速过程也能始终保证乘客的体感舒适。

一个优选方案中，所述预存的最大行驶速度为乘客期望的最大行驶速度；且所述乘客期望的最大行驶速度小于或等于所述车辆行驶的所有路段的道路限速值。

在上述方案中，通过设置预存的最大行驶速度为乘客期望的最大行驶速度，即满足了乘客的主观需求，从而保证乘客的舒适体感，而乘客期望的最大行驶速度小于或等于车辆行驶的所有路段的道路限速值，能够保证车辆的行驶符合交通法规，保证了驾驶的安全性。

一个优选方案中，所述车辆的实际行驶速度V始终小于或等于V_e以及V_s。

在上述方案中，保证了车辆的运行速度低于道路限速和乘客期望的行驶速度，即既满足交通法规的要求也能够满足乘客的舒适体感。

一个优选方案中，所述车辆控制系统内还预设有标记距离目标位置的一段距离的最后距离值D；车辆控制系统在判断所述车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内存在拥堵时，还比较拥堵点距离目标位置的距离是否大于D；是，则在通过拥堵点后按照预存的最大加速度A_max加速至V_e继续行驶，然后重复步骤S3；否，则在通过拥堵点后按照A_max加速至V_s，然后保持V_s行驶直至到达目标位置。

在上述方案中，通过预设最后距离值D，可依据车辆距离目标位置的距离进行区别的速度规划，从而保证自动驾驶的平稳、快速和舒适。其中，在车辆距离目标位置的距离大于D时，车辆依据A_max加速至V_e然后持续行驶，以保证行驶的快速性，直至V_e＝V_s时，按照V_s逐渐降速直至到达目标位置，以保证降速的平稳性和乘客的舒适性；在车辆距离目标位置的距离小于D时，为了保证车辆最后阶段的快速性和舒适性，车辆在通过拥堵点后按照A_max加速至V_s，然后保持V_s行驶直至到达目标位置，即使得车辆先加速然后再减速以保证车辆的快速性。

一个优选方案中，所述车辆控制系统在判断拥堵点距离目标位置的距离小于D时，所述车辆的实际行驶速度V还需满足公式3的限制；

其中，V₂为车辆控制系统分析得到的限速；S_a为拥堵点距离车辆初始位置的距离。

在上述方案中，V₂的大小由距离目标位置的距离，以及预存的最大加速度和最大减速度值共同决定，能够在保证车辆的加速和减速满足乘客对乘坐的舒适性的要求的前提下，保证车辆运行的最大速度，既同时满足自动驾驶的快速性和舒适性。

实施例1

如图1所示，以车辆由初始位置至目标位置共计遇到两次堵车路况为例，采用本发明所述的规划方法进行车辆行驶速度的调整，具体方法如下：

1、使用定位设备获得车辆当前位置到目标点的距离S。

2、使用人机交互模块获得乘客期望的最大的行驶速度Ve。

3、通过地图模块获得当前道路限速Vmax。

4、通过实验测定乘客所能接受的最大加速度Amax和最大减速度Dmax。

5、通过速度测量模块获得当前车辆实际行驶速度Vr。

图中，O是车辆启动点，V0是启动时速度，S1处遇到第一次堵车，S4处遇到第二次堵车，S6是目标位置。通过本发明所述的自动驾驶技术中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法规划出各个位置点的速度，使车辆能够平稳高效的运行。

首先，自动驾驶系统必须保证车辆的运行速度低于道路限速和乘客期望的行驶速度，即车辆实际行驶速度必须在直线L1和L2以下，即满足下列公式4和公式5的约束条件。同时也必须保证行驶速度在直线L3(保证车辆平稳)以下，以保证最后平稳且准确地停在目标位置处。如果启动时速度高于三者中任意一个，需缓慢降至三者之下，即须同时满足公式4、5和6的约束条件：

V≤V_max 公式4；

V≤V_e 公式5；

则OS0段各个位置点的速度可由公式7求得：

然后，在S0S1段前方堵车，车辆需平稳减速避免追尾，因而需要车辆减速时的加速度满足公式1的约束条件，此时各个位置点处的速度可以通过公式8求得：

之后在S1S3段，拥堵结束自动驾驶系统需保证车辆平稳的升速，且不仅需要保证乘客舒适的体感，还需使得行驶的最大速度满足公式4、5和6的约束条件，车辆的最终车速应该达到Ve，车辆在S1S2段各个位置点处的速度可以由公式9求得，在S2S3段则可用公式10求得：

V＝V_e 公式10；

最后，在S4处遇到第二次堵车，S3S4段与S0S1段的车速规划相同，对于S4S5段，针对预设了距离值D的车辆，需要分情况进行车速的规划：

一、若S4S6段的距离大于D，则S4S5段和S1S2S3段的车速规划相同。

二、若S4S6段的距离小于D，为了保证最后阶段的快速性和舒适性，规划算法应该规划先升速后降速的速度曲线，如图1中S4至S6段所示。其所能达到的最大速度应满足公式11的约束，其中在S4S5段车辆以Amax的加速度加速，在S5S6段以Dmax的减速度减速。

即，在S4S5段车辆以A_max加速后，在S5S6段以D_max减速直至到达目标位置S6。

其中，上述公式中涉及的S₀-S₆分别表示车辆在位置点S0-S6时距离车辆初始位置的距离值。

自动驾驶车辆通过上述速度规划方法进行运行，能够在保证车辆行驶平稳的基础上，更加高效的运行，并保证乘客的舒适体感。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，包括以下步骤：

S1、根据车辆初始位置到目标位置间的距离S和车辆控制系统中预存的最大减速度D_max确定所述车辆在各个行驶区间内的行驶速度的上限值V_s；

S2、车辆在行驶过程中由起步速度V₀平滑下降至所述车辆控制系统中预存的最大行驶速度V_e；

S3、所述车辆控制系统判断所述车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内是否存在拥堵；否，则按照V_e行驶直至到达V_e＝V_s的位置时，所述车辆则按照V_s继续行驶直至到达目标位置；是，则转入下一步；

S4、车辆在行驶速度下降至V_e的位置点按照第一加速度a₁减速行驶直至到达拥堵点，并在通过拥堵点后按照预存的最大加速度A_max加速至V_e继续行驶，然后重复步骤S3；

其中，a₁由公式1计算得到：

其中，s₁为拥堵点距离车辆初始位置的距离；s₀为车辆由V₀平滑下降至V_e时距离车辆初始位置的距离。

2.如权利要求1所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，D_max和A_max分别为所述车辆控制系统按照乘客乘车习惯测定以及乘坐实验分析并总结出的乘客所能接受的最大减速度值和最大加速度值。

3.如权利要求1所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，V_s由公式2计算得到：

4.如权利要求1所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，所述预存的最大行驶速度为乘客期望的最大行驶速度；且所述乘客期望的最大行驶速度小于或等于所述车辆行驶的所有路段的道路限速值。

5.如权利要求4所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，所述车辆的实际行驶速度V始终小于或等于V_e以及V_s。

6.如权利要求1所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，所述车辆控制系统内还预设有标记距离目标位置的一段距离的最后距离值D，车辆控制系统在判断所述车辆由当前位置到目标位置的行驶区间内存在拥堵时，还比较拥堵点距离目标位置的距离是否大于D；是，则在通过拥堵点后按照预存的最大加速度A_max加速至V_e继续行驶，然后重复步骤S3；否，则在通过拥堵点后按照A_max加速至V_s，然后保持V_s行驶直至到达目标位置。

7.如权利要求6所述的自动驾驶中基于目标点距离定点停车速度平滑规划方法，其中，所述车辆控制系统在判断拥堵点距离目标位置的距离小于D时，所述车辆的实际行驶速度V还需满足公式3的限制；

其中，V₂为车辆控制系统分析得到的限速；S_a为拥堵点距离车辆初始位置的距离。