CN111352426B - 一种车辆避障方法、车辆避障装置、车辆避障系统和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种车辆避障方法、车辆避障装置、车辆避障系统和车辆,车辆避障方法包括根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定车辆的绕行方向;根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开障碍物。采用上述车辆避障方法可以得到较短的车辆绕行轨迹,且车辆仅需以最大转向角转向行进即可绕开障碍物,保证车辆避障方法简单,无需在行进过程中调整转向角,提高车辆避障效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及车辆避障技术领域,尤其涉及一种车辆避障方法、车辆避障装置、车辆避障系统和车辆。
背景技术
无人驾驶技术方兴未艾,自主行走中的安全避障是无人驾驶技术中重要的分支内容,如何高效地实现行驶过程中的安全避障,汽车及机器人方向研究较多,主要是通过图像识别发现前方障碍物,再根据障碍物的边缘转换车道,在保留安全距离的情况下绕行,工程机械基本上没有相关研究。
在工程车辆按照规定路径行驶过程中,如何简化控制动作以较少的时间代价避开障碍物,是无人自主驾驶过程中亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种车辆避障方法、车辆避障装置、车辆避障系统和车辆,可以提供一种较短的车辆绕行轨迹和简单的避障动作控制,提高车辆避障效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种车辆避障方法,其特征在于,包括:
根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向;
根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;
控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行轨迹,保证绕行轨迹为较短的车辆绕行轨迹,车辆避障方法简单,保证车辆避障效率高。
可选的,根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点,包括:
根据所述车辆的最小转弯半径R、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3确定第一参考线;其中,第一参考线与所述预设行进路线平行且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H=|R-M1-M2/2-M3|;
根据所述障碍物前缘与所述预设行进路线的交点确定第二参考线,所述第二参考线与所述预设行进路线垂直;
根据所述最小转弯半径和所述绕行方向确定第三参考线,其中,所述第三参考线位于所述绕行方向一侧,所述第三参考线与所述预设行进路线平行且所述第三参考线与所述预设行进路线之间的距离为最小转弯半径;
根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点。根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线分别确定第一参考线、第二参考线和第三参考线,参考线确定方法简单可行,绕行起点、绕行转折点和绕行终点确定方法简单可行,保证得到的绕行轨迹为较短绕行轨迹。
可选的,根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点,包括:
以所述第一参考线和所述第二参考线的交点作为第一参考点;
根据所述第一参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第二参考点,其中,所述第二参考点位于所述第三参考线上,且所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1与所述最小转弯半径R的关系满足L1=2*R;
根据所述第二参考线与所述预设行进路线的交点作为第三参考点;
根据所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1、所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定绕行起点,所述绕行起点位于所述预设行进路线上,且所述绕行起点与所述第三参考点之间的距离为L3,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L3=[L12-R2]1/2;
以所述第一参考点和所述第二参考点之间的连线中点作为绕行转折点;
以所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行时的绕行轨迹与所述第二参考线的交点作为绕行终点。根据第一参考线、第二参考线和第三参考线分别确定绕行起点、绕行转折点和绕行终点,确定方法简单可行,保证得到的绕行轨迹为较短绕行轨迹。
可选的,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,包括:
以所述第二参考点作为所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间绕行的绕行中心,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行;
以所述第一参考点作为所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间绕行的绕行中心,控制所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行。将第二参考线作为车辆在绕行起点和绕行转折点之间绕行的绕行中心,将第一参考点作为车辆在绕行转折点和绕行终点之间绕行的绕行中心,保证车辆绕行方案简单。
可选的,当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R=M1+M2/2+M3时,所述第一参考线与所述预设行进路线重合;;
当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R<M1+M2/2+M3≤2*R时,所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧,且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离h1满足h1=M1+M2/2+M3-R;
当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R﹥M1+M2/2+M3时,所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧,且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离h2满足h2=R-(M1+M2/2+M3)。
本发明实施例提供的第一参考线确定方法适用于最小转弯半径与障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度以及车辆与障碍物之间的安全距离多种不同的对应关系,第一参考线确定方法适用范围广泛,普适性强。
可选的,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物之后,还包括:
获取在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物的延伸长度;所述第一方向与所述预设行进路线的延伸方向平行;
当所述延伸长度大于零时,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进。当障碍物较长时,控制车辆沿第一方向继续行进,保证车辆绕行方式简单。
可选的,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进之后,还包括:
当检测到在所述第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物延伸长度等于零时,确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点;
控制所述车辆在所述回归起点和所述回归转折点之间沿所述第二时针方向以最大转向角绕行,在所述回归转折点和所述回归终点之间沿所述第一时针方向以最大转向角绕行,返回预设行进路线上,保证车辆可以最终达到目的地,以便车辆正常开展后续工作。
可选的,确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点,包括:
根据所述障碍物后缘与所述预设行进路线的交点确定第四参考线,所述第四参考线与所述预设行进路线垂直;
根据所述第一参考线、所述第三参考线和所述第四参考线确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点。根据第一参考线、第三参考线和第四参考线分别确定回归起点、回归转折点和回归终点,确定方法简单可行,保证得到的回归轨迹为较短回归轨迹。
可选的,根据所述第一参考线、所述第三参考线和所述第四参考线确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点,包括:
以所述车辆在绕行时的行进路线与所述第四参考线的交点作为回归起点;
以所述第一参考线和所述第四参考线的交点作为第四参考点;
根据所述第四参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第五参考点,其中,所述第五参考点位于所述第三参考线上,且所述第五参考点与所述第四参考点之间的距离L4与为所述最小转弯半径R的关系满足L4=2*R;
根据所述第四参考线与所述预设行进路线的交点作为第六参考点;
根据所述第五参考点与所述第四参考点之间的距离L4、所述第一参考线与预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定回归终点,所述回归终点位于所述预设行进路线上,且所述回归终点与所述第六参考点之间的距离为L5,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L5=[L42-R2]1/2;
以所述第四参考点和所述第五参考点之间的连线中点作为回归转折点。
根据第一参考线、第三参考线和第四参考线分别确定回归起点、回归转折点和回归终点,确定方法简单可行,保证得到的回归轨迹为较短回归轨迹。
可选的,根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向之前,还包括:
根据所述车辆的当前位置和所述车辆的目标位置确定所述车辆的预设行进路线;
获取障碍物位置信息。首先确定车辆预设行进路线和障碍物位置信息保证车辆避障时的绕行方向正确,保证后续的车辆避障方法可以快速准确避障。
第二方面,本发明实施例还提供了一种车辆避障装置,包括:
绕行方向确定模块,用于根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向;
绕行轨迹确定模块,用于根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;
行进模块,用于控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行轨迹,保证绕行轨迹为较短的车辆绕行轨迹,车辆避障装置简单,保证车辆避障效率高。
第三方面,本发明实施例还提供了一种车辆避障系统,包括定位子系统、环境监测子系统、信息处理子系统、转向驱动控制子系统和转向执行子系统;所述信息处理子系统包括本发明第二方面所述的车辆避障装置;
所述定位子系统用于获取所述车辆的位置信息;
所述环境监测子系统用于监测所述车辆所处环境,获取障碍物位置信息;
所述信息处理子系统分别与所述定位子系统和所述环境监测子系统连接,用于根据所述车辆的位置信息和所述障碍物位置信息规划所述车辆的绕行轨迹;并根据所述绕行轨迹输出控制信号;
所述转向驱动控制子系统与所述信息处理子系统连接,用于根据所述控制信息产生转向驱动信号;
所述转向执行子系统与所述转向驱动控制子系统连接,用于根据所述转向驱动信号控制所述车辆转向,避开所述障碍物。本发明实施例提供的车辆避障系统可以简单高效地实现车辆避障,且保证车辆避障时的绕行轨迹为最短绕行轨迹,保证车辆避障效率高。
第四方面,本发明实施例还提供了一种车辆,包括本发明第三方面所述的车辆避障系统。本发明实施例提供的车辆避障自动实现最短绕行轨迹避障,实现自动避障,车辆功能多样。
本发明实施例提供的车辆避障方法、车辆避障装置、车辆避障系统和车辆,首先根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定车辆的绕行方向,然后根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行轨迹;最后控制车辆按照绕行轨迹行进,避开障碍物,保证绕行轨迹为最短的车辆绕行轨迹,保证车辆避障效率高。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明实施例提供的一种车辆避障方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的流程示意图;
图3是本发明实施例提供的一种车辆避障方法的模型结构示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图;
图5是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图;
图6是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的流程示意图;
图7是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图;
图8是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的流程示意图;
图9是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图;
图10是本发明实施例提供的一种车辆避障装置的结构示意图;
图11是本发明实施例提供的一种车辆避障系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下将结合本发明实施例中的附图,通过具体实施方式,完整地描述本发明的技术方案。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例,均落入本发明的保护范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种车辆避障方法的流程示意图,如图1所示,本发明实施例提供的车辆避障方法包括:
S110、根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向。
具体的,本发明实施例中的车辆可以为工程车辆,例如装载机、挖掘机、推土机或者压路机,也可以为普通车辆,例如卡车或者轿车,本发明实施例对此不进行限定。
在车辆行进过程中如果遇见障碍物,根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定车辆的绕行方向。这里的绕行方向可以理解为车辆绕开障碍物的方向,例如以预设行进方向为中心的话,绕行方向可以为左侧绕行(即预设行进方向的左侧)或者右侧绕行(即预设行进方向的右侧)。具体的,以预设行进方向为中心,当障碍物在预设行进方向左侧的尺寸较小时,可以以左侧为绕行方向;当障碍物在预设行进方向右侧的尺寸较小时,可以以右侧为绕行方向;当障碍物在预设行进方向左右两侧的尺寸相同时,可以规定左侧为绕行方向,或者固定右侧为绕行方向。
S120、根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点。
具体的,对于确定的车辆来说,其具备确定的最小转弯半径,最小转弯半径与车辆的最大转向角有关,最小转弯半径对应最大转向角。具体的,当车辆的最大转向角较大时,车辆对应的最小转弯半径较小,当车辆的最大转向角较小时,车辆对应的最小转弯半径较大,当车辆以最大转向角进行转向时,其转弯半径为最小转弯半径。
进一步的,为了保证车辆与障碍物不接触,保证障碍物不对车辆造成损伤,在车辆绕过障碍物行进时,车辆与障碍物之间需要保持一定的安全距离,不同类型车辆的安全距离可以不同,本发明实施例对安全距离的数值不进行限定。
具体的,车辆在绕行过程中包括绕行起点、绕行转折点和绕行终点,绕行起点和绕行转折点之间为第一绕行轨迹分部,绕行转折点和绕行终点为第二绕行轨迹分部。其中,第一绕行轨迹分部可以为一段圆弧,第二绕行轨迹分部也可以为一段圆弧。
S130、控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。
具体的,所述车辆沿第一时针方向以最大转向角沿第一绕行轨迹分部绕行,沿第二时针方向以最大转向角沿第二绕行轨迹分部绕行,保证可以避开障碍物。进一步的,第一时针方向可以为逆时针方向或者顺时针方向,第二时针方向可以为顺时针方向或者逆时针方向,本发明实施例对此不进行限定,仅需保证第一时针方向和第二时方向为相反的时针方向即可。
综上,本发明实施例提供的车辆避障方法,首先根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定车辆的绕行方向,然后根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;最后控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开障碍物,保证绕行轨迹为较短的车辆绕行轨迹,且车辆仅需以最大转向角转向运行即可绕开障碍物,保证车辆避障方法简单,无需在行进过程中调整转向角,保证车辆避障效率高。
可选的,本发明实施例提供的车辆避障方法,根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定车辆的绕行方向之前,还可以包括:根据所述车辆的当前位置和所述车辆的目标位置确定所述车辆的预设行进路线同时获取障碍物位置信息。保证根据车辆预设行进路线和障碍物位置信息可以准确确定车辆避障是的绕行方向,保证后续的车辆避障方法可以快速准确避障。
图2是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的流程示意图,图2所示的车辆避障方法在上述实施例的基础上进行优化,具体对如何根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点进行优化。具体的,如图2所示,本发明实施例提供的车辆避障方法可以包括:
S210、根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向。
S220、根据所述车辆的最小转弯半径R、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3确定第一参考线。
具体的,第一参考线与预设行进路线平行且第一参考线与预设行进路线之间的距离H=|R-M1-M2/2-M3|。示例性的,根据车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3确定第一参考线可以存在多种情况,下面针对不同情况分别进行说明。
首先以车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3满足R=M1+M2/2+M3的情况进行说明。图3是本发明实施例提供的一种车辆避障方法的模型结构示意图,如图3所示,当车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3满足R=M1+M2/2+M3时,第一参考线Line 1与预设行进路线重合。
接下来以车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3满足R<M1+M2/2+M3≤2*R的情况进行说明。图4是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图,如图4所示,当车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3满足R<M1+M2/2+M3≤2R时,第一参考线Line 1位于预设行进路线靠近绕行方向的一侧,且,第一参考线Line 1与预设行进路线之间的距离h1满足h1=M1+M2/2+M3-R。
接下来以车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3满足M1+M2/2+M3<R的情况进行说明。图5是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图,如图5所示,当车辆的最小转弯半径R、障碍物在绕行方向上的延伸宽度M1、车辆的车身宽度M2以及车辆与障碍物之间的安全距离M3满足R﹥M1+M2/2+M3时,第一参考线Line 1位于预设行进路线远离绕行方向的一侧,且,第一参考线Line 1与预设行进路线之间的距离h2满足h2=R-(M1+M2/2+M3)。
综上,上述实施例以车辆的最小转弯半径与障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度以及车辆与障碍物之间的不同数值关系情况下,如何确定第一参考线进行了说明,本发明实施例提供的确定第一参考线的方法适用于最小转弯半径与障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度以及车辆与障碍物之间的多种不同数值关系,第一参考线确定方法适用范围广泛,普适性强。
需要说明的是,本发明对需绕行宽度M1+M2/2+M3进行限制,当需绕行宽度M1+M2/2+M3>2R时,该障碍物不再是需要绕行,而是需要重新规划车辆行驶的路线,重新规划行驶路线不在本专利讨论。
S230、根据所述障碍物前缘与所述预设行进路线的交点确定第二参考线,所述第二参考线与所述预设行进路线垂直。
具体的,继续参考图3、图4和图5所示,第二参考线Line 2经过障碍物前缘与预设行进路线的交点,且第二参考线Line 2与预设行进路线垂直。
S240、根据所述最小转弯半径和所述绕行方向确定第三参考线,其中,所述第三参考线与所述预设行进路线平行且所述第三参考线与所述预设行进路线之间的距离为最小转弯半径。
具体的,继续参考图3、图4和图5所示,第三参考线Line 3位于绕行方向一侧,第三参考线Line 3与预设行进路线平行且第三参考线Line 3与预设行进路线之间的距离为最小转弯半径。
具体的,继续参考图3、图4和图5所示,第四参考线Line 4位于绕行方向一侧,第四参考线Line 4与预设行进路线平行且第四参考线Line 4与预设行进路线之间的距离为障碍物在绕行方向上的延伸宽度。
S250、根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线和确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点。
具体的,如图3、图4和图5所示,根据第一参考线、第二参考线和第三参考线确定车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点,具体可以包括:
以第一参考线Line 1和第二参考线Line 2的交点作为第一参考点A;
根据第一参考点A、第三参考线Line 3和最小转弯半径R确定第二参考点B,其中,第二参考点B位于第三参考线Line 3上,且第二参考点B与第一参考点A之间的距离L1与最小转弯半径R满足L1=2*R;具体可以是以第一参考点A为圆心,以2R为半径作圆,该圆与第三参考线Line 3的交点即为第二参考点B;
根据第二参考线Line 2与预设行进路线的交点作为第三参考点C;
根据第二参考点B与第一参考点A之间的距离L1、第一参考线Line 1与所述预设行进路线之间的距离H、最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定绕行起点O1,绕行起点O1位于预设行进路线上,且绕行起点O1与第三参考点C之间的距离L3,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L3=[L12-R2]1/2;
以第一参考点A和第二参考点B之间的连线中点作为绕行转折点O2;
以车辆在绕行转折点O2和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行时的绕行轨迹与第二参考线Line 2的交点作为绕行终点O3;具体可以是车辆在绕行转折点O2位置以最大转向角绕行,该绕行轨迹与第二参考线Line 2的交点即为绕行终点O3。
如此,根据第一参考线、第二参考线和第三参考线分别确定第一参考点、第二参考点和第三参考点,之后根据第一参考点、第二参考点、第一参考线和第三参考点确定绕行起点、绕行转折点和绕行终点,确定方法简单可行,保证得到的绕行轨迹为较短绕行轨迹。
S260、控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。
综上所述,本发明实施例提供的车辆避障方法,首先根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度以及车辆与障碍物之间的安全距离确定第一参考线、第二参考线和第三参考线,然后根据第一参考线、第二参考线、第三参考线确认第一参考点、第二参考点和第三参考点,之后根据第一参考点、第二参考点、第三参考点和第一参考线的位置确定绕行起点、绕行转折点和绕行终点,绕行起点、绕行转折点和绕行终点的确定方法简单可靠,最后控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,如此保证车辆可以避开障碍物,且保证得到的绕行轨迹为较短绕行轨迹,并且车辆在绕行过程中始终以最大转向角绕行,无需时刻调整转向角,车辆绕行控制方法简单,保证车辆避障效率高;并且该避障方法中第一参考线的确定方法适用范围广泛,普适性强,可操作性强。
在上述实施例的基础上,可选的,控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,具体可以包括:
以第二参考点作为车辆在绕行起点和绕行转折点之间绕行的绕行中心,控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行;
以第一参考点作为车辆在绕行转折点和绕行终点之间绕行的绕行中心,控制车辆在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行。
示例性的,当车辆在绕行起点和绕行转折点之间绕行时,以第二参考点作为绕行中心,控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行;当车辆在绕行转折点和绕行终点之间绕行时,以第一参考点作为绕行中心,控制车辆在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,如此不仅可以保证绕行轨迹较短,车辆绕行控制方法简单,还可以保证车辆在绕过障碍物之后的行进方向与预设行进方向平行,保证车辆在后续行进过程中无需调整行进方向,沿着与预设行进方向平行的方向向着预设行进路线的终点行进,进一步简化车辆绕行控制方法。
上述实施例以车辆预设行进路线上遇到障碍物后如何避开障碍物进行了详细说明,接下来对对绕开障碍物后车辆如何行进进行说明。
图6是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的流程示意图,图7是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图,如图6和图7所示,本发明实施例提供的车辆避障方法可以包括:
S310、根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向。
S320、根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点。
S330、控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。
S340、获取在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物的延伸长度;所述第一方向与所述预设行进路线的延伸方向平行。
S350、当所述延伸长度大于零时,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进。
如图7所示,当车辆按照绕行轨迹避过障碍物后,获取预设行进路线的平行方向上,车辆与预设行进路线终点之间的障碍物的延伸长度,如果障碍物的延伸长度较长,例如车辆的中心与预设行进路线终点之间的障碍物的延伸长度大于零时,为了保证车辆的后续运行轨迹简单,可以设置车辆直行,即控制车辆沿与预设行进路线平行的方向继续行进。
进一步的,图8是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的流程示意图,图9是本发明实施例提供的另一种车辆避障方法的模型结构示意图,如图8和图9所示,本发明实施例提供的车辆避障方法可以包括:
S410、根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向。
S420、根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点。
S430、控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。
S440、获取在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物的延伸长度;所述第一方向与所述预设行进路线的延伸方向平行。
S450、当所述延伸长度大于零时,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进。
S460、当检测到在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物延伸长度等于零时,确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点。
可以理解的是,当检测到在第一方向上,车辆与预设行进路线终点之间的障碍物延伸长度等于零时,此时车辆回归至预设行进路线的回归轨迹最短。
具体的,如图9所示,确定车辆返回预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点可以包括:
根据障碍物后缘与预设行进路线的交点确定第四参考线,第四参考线与预设行进路线垂直;
根据第一参考线、第三参考线和第四参考线确定车辆返回预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点。
示例性的,继续参考图9所示,第四参考线Line 4经过障碍物后缘与预设行进路线的交点,且第四参考线Line 4与预设行进路线垂直。
进一步的,根据第一参考线Line 1、第三参考线Line 3和第四参考线Line 4确定车辆返回预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点,可以包括:
以车辆在绕行时的行进路线与第四参考线Line 4的交点作为回归起点O4;
以第一参考线Line 1和第四参考线Line 4的交点作为第四参考点D;
根据第四参考点D、第三参考线Line 3和最小转弯半径R确定第五参考点E,其中,第五参考点E位于第三参考线Line 3上,且第五参考点E与第四参考点D之间的距离L4与最小转弯半径R的关系满足L4=2*R;具体可以是以第四参考点D为圆心,以2R为半径作圆,该圆与第三参考线Line 3的交点即为第五参考点E;
根据第四参考线Line 4与预设行进路线的交点作为第六参考点F;
根据第五参考点E与第四参考点D之间的距离L4、第一参考线Line 1与预设行进路线之间的距离H、最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定回归终点O5,回归终点O5位于预设行进路线上,且回归终点O5与第六参考点F之间的距离L5,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L5=[L42-R2]1/2;
以第四参考点D和第五参考点E之间的连线中点作为回归转折点O6。
如此,根据第一参考线、第三参考线第四参考线分别确定第四参考点、第五参考点和第六参考点,之后根据第四参考点、第五参考点和第六参考点确定回归起点、回归转折点和回归终点,回归确定方法简单可行,保证得到的回归轨迹为较短回归轨迹。
S470、控制所述车辆在所述回归起点和所述回归转折点之间沿所述第二时针方向以最大转向角绕行,在所述回归转折点和所述回归终点之间沿所述第一时针方向以最大转向角,返回所述预设行进路线上。
具体的,继续参考图9所示,控制车辆按照所述回归轨迹行进,返回预设行进路线上,具体可以为控制车辆依次在回归起点和回归转折点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,在回归转折点和回归终点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,返回预设行进路线上。如此可以保证车辆以较短的回归轨迹路线快速回归至预设行进路线上,完成车辆避障,且车辆回归预设行进路线的控制方法简单,仅需一直以最大转向角绕行回归即可,无需调整车辆的转向角,车辆回归方案简单。
综上所述,本发明实施例提供的车辆避障方法,首先根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定车辆的绕行方向,然后根据车辆的最小转弯半径、障碍物在绕行方向上的延伸宽度、车辆的车身宽度、车辆与障碍物之间的安全距离以及预设行进路线确定车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;最后控制车辆在绕行起点和绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在绕行转折点和绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开障碍物;之后当车辆的中心与预设行进路线终点之间的障碍物延伸长度大于零时,控制车辆沿与预设行进路线平行的方向继续行进;当车辆的中心与预设行进路线终点之间的障碍物延伸长度等于零时,确定车辆的回归起点、回归转折点和回归终点,控制车辆在回归起点和回归转折点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,在回归转折点和回归终点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,返回预设行进路线上。本实施例对车辆避障过程中的避障方法进行了完整详细的描述,保证绕行轨迹为较短的车辆绕行轨迹,保证车辆避障效率高,同时保证车辆以最短的回归轨迹回归至预设行进路线上,完整避障的全过程,且车辆仅需以最大转向角转向运行即可绕开障碍物并回归至预设行进路线,保证车辆避障方法简单,无需在行进过程中调整转向角,避障效率高。
基于同样的发明构思,本发明实施例还提供了一种车辆避障装置,图10是本发明实施例提供的一种车辆避障装置的结构示意图,如图10所示,本发明实施例提供的车辆避障装置包括:
绕行方向确定模块11,用于根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向;绕行轨迹确定模块12,用于根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;行进模块13,用于控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物。
可选的,绕行轨迹确定模块可以包括:
第一参考线确定单元,用于根据所述车辆的最小转弯半径R、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3确定第一参考线;其中,第一参考线与所述预设行进路线平行且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H=|R-M1-M2/2-M3|;
第二参考线确定单元,用于根据所述障碍物前缘与所述预设行进路线的交点确定第二参考线,所述第二参考线与所述预设行进路线垂直;
第三参考线确定单元,用于根据所述最小转弯半径和所述绕行方向确定第三参考线,其中,所述第三参考线位于所述绕行方向一侧,所述第三参考线与所述预设行进路线平行且所述第三参考线与所述预设行进路线之间的距离为最小转弯半径;
绕行轨迹确定单元,用于根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点。
可选的,绕行轨迹确定单元具体可以包括:
第一参考点确定子单元,用于以所述第一参考线和所述第二参考线的交点作为第一参考点;
第二参考点确定子单元,用于根据所述第一参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第二参考点,其中,所述第二参考点位于所述第三参考线上,且所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1与所述最小转弯半径R的关系满足L1=2*R;
第三参考点确定子单元,用于根据所述第二参考线与所述预设行进路线的交点作为第三参考点;
绕行起点确定子单元,用于根据所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1、所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定绕行起点,所述绕行起点位于所述预设行进路线上,且所述绕行起点与所述第三参考点之间的距离为L3,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L3=[L12-R2]1/2;
绕行转折点确定子单元,用于以所述第一参考点和所述第二参考点之间的连线中点作为绕行转折点;
绕行终点确定子单元,用于以所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行时的绕行轨迹与所述第二参考线的交点作为绕行终点。
可选的,行进模块具体可以包括:
第一行进单元,用于以所述第二参考点作为所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间绕行的绕行中心,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行;
第二行进单元,用于以所述第一参考点作为所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间绕行的绕行中心,控制所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行。
可选的,当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R=M1+M2/2+M3时,所述第一参考线与所述预设行进路线重合;当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R<M1+M2/2+M3≤2R时,所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧,且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离h1满足h1=M1+M2/2+M3-R;当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R>M1+M2/2+M3时,所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧,且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离h2满足h2=R-(M1+M2/2+M3)。
进一步的,本发明实施例还提供了一种车辆避障装置还可以包括:
延伸长度获取模块,用于在控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物之后,获取在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物的延伸长度;所述第一方向与所述预设行进路线的延伸方向平行;
继续行进模块,用于当所述延伸长度大于零时,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进。
进一步的,本发明实施例还提供了一种车辆避障装置还可以包括:
回归轨迹确定模块,用于控制所述车辆沿所述第一方向继续行进之后,当检测到在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物延伸长度等于零时,确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点;
预设行进路线返回模块,用于控制所述车辆在所述回归起点和所述回归转折点之间沿所述第二时针方向以最大转向角绕行,在所述回归转折点和所述回归终点之间沿所述第一时针方向以最大转向角绕行,返回所述预设行进路线上。
可选的,回归轨迹确定模块可以包括:
第五参考线确定单元,用于根据所述障碍物后缘与所述预设行进路线的交点确定第五参考线,所述第五参考线与所述预设行进路线垂直;
回归轨迹确定单元,用于根据所述第一参考线、所述第三参考线和所述第四参考线确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点。
进一步的,在上述实施例的基础上,回归轨迹确定单元具体可以包括:
回归起点确定子单元,用于以所述车辆在绕行时的行进路线与所述第四参考线的交点作为回归起点;
第四参考点确定子单元,用于以所述第一参考线和所述第四参考线的交点作为第四参考点;
第五参考点确定子单元,用于根据所述第四参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第五参考点,其中,所述第五参考点位于所述第三参考线上,且所述第五参考点与所述第四参考点之间的距离L4与所述最小转弯半径R的关系满足L4=2*R;
第六参考点确定子单元,用于根据所述第四参考线与所述预设行进路线的交点作为第六参考点;
回归终点确定子单元,用于根据所述第五参考点与所述第四参考点之间的距离L4、所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和和所述第一参考线的位置确定回归终点,所述回归终点位于所述预设行进路线上,且所述回归终点与所述第六参考点之间的距离为L5,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L5=[L42-R2]1/2;
回归转折点确定子单元,用于以所述第四参考点和所述第五参考点之间的连线中点作为回归转折点。
进一步的,在上述实施例的基础上,本发明实施例提供的车辆避障装置还可以包括:
预设行进路线确定模块,用于根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向之前,根据所述车辆的当前位置和所述车辆的目标位置确定所述车辆的预设行进路线;
位置信息获取模块,用于根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向之前,获取障碍物位置信息。
本发明实施例提供的车辆避障装置可执行本发明任意实施例提供的车辆避障方法,具备执行车辆避障方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本发明任意实施例所提供的车辆避障方法。
基于同样的发明构思,本发明实施例还提供了一种车辆避障系统,图11是本发明实施例提供的车辆避障系统的结构示意图,如图11所示,本发明实施例提供的车辆避障系统可以包括定位子系统21、环境监测子系统22、信息处理子系统23、转向驱动控制子系统24和转向执行子系统25;信息处理子系统23包括本发明实施例提供的车辆避障装置;
定位子系统21用于获取所述车辆的位置信息;
环境监测子系统22用于监测车辆所处环境,获取障碍物位置信息;
信息处理子系统23分别与定位子系统21和环境监测子系统22连接,用于根据车辆的位置信息和障碍物位置信息规划车辆的绕行轨迹;并根据绕行轨迹输出控制信号;
转向驱动控制子系统24与信息处理子系统23连接,用于根据控制信息产生转向驱动信号;
转向执行子系统25与转向驱动控制子系统24连接,用于根据转向驱动信号控制车辆转向,避开障碍物。
可选的,定位子系统包括21可以全球卫星导航模块和载波相位差分模块;
载波相位差分模块与全球卫星导航模块连接,用于对全球卫星导航模块获取的车辆的第一位置信息进行载波相位差分计算,确定车辆的第二位置信息。其中,第二位置信息相比于第一位置信息可以为更精准的位置信息,例如第一位置信息可以精确到“米”级别,第二位置信息可以精确到“厘米”或者“毫米”级别。
可选的,环境监测子系统22可以包括激光雷达传感器、飞行时间传感器和毫米波雷达传感器,本发明实施例对环境监测子系统中包含的传感器的类型不进行限定,只需可以准确确定障碍物与车辆、障碍物与预设行进路线之间的距离即可。
本发明实施例提供的车辆避障系统包括本发明任意实施例提供的车辆避障装置,具备相应的有益效果,这里不再赘述。
基于同样的发明构思,本发明实施例还提供了一种车辆,包括上述实施例所述的车辆避障系统,具备相应的有益效果,这里不再赘述。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合,并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (13)
1.一种车辆避障方法,其特征在于,包括:
根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向;
根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;
控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物;
根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点,包括:
根据所述车辆的最小转弯半径R、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3确定第一参考线;其中,第一参考线与所述预设行进路线平行且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H=|R-M1-M2/2-M3|;
根据所述障碍物前缘与所述预设行进路线的交点确定第二参考线,所述第二参考线与所述预设行进路线垂直;
根据所述最小转弯半径和所述绕行方向确定第三参考线,其中,所述第三参考线位于所述绕行方向一侧,所述第三参考线与所述预设行进路线平行且所述第三参考线与所述预设行进路线之间的距离为最小转弯半径;
根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;
根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点,包括:
以所述第一参考线和所述第二参考线的交点作为第一参考点;
根据所述第一参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第二参考点,其中,所述第二参考点位于所述第三参考线上,且所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1与所述最小转弯半径R的关系满足L1=2*R;
根据所述第二参考线与所述预设行进路线的交点作为第三参考点;
根据所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1、所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定绕行起点,所述绕行起点位于所述预设行进路线上,且所述绕行起点与所述第三参考点之间的距离为L3,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L3=[L12-R2]1/2;
以所述第一参考点和所述第二参考点之间的连线中点作为绕行转折点;
以所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行时的绕行轨迹与所述第二参考线的交点作为绕行终点。
2.根据权利要求1所述的车辆避障方法,其特征在于,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,包括:
以所述第二参考点作为所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间绕行的绕行中心,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行;
以所述第一参考点作为所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间绕行的绕行中心,控制所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行。
3.根据权利要求1所述的车辆避障方法,其特征在于,当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R= M1+ M2/2+M3时,所述第一参考线与所述预设行进路线重合;
当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R<M1+ M2/2+M3≤2*R时,所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧,且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离h1满足h1= M1+ M2/2+M3-R;
当所述车辆的最小转弯半径R、所述障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3满足R﹥M1+ M2/2+M3时,所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧,且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离h2满足h2= R -(M1+ M2/2+M3)。
4.根据权利要求1所述的车辆避障方法,其特征在于,控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行避开所述障碍物之后,还包括:
获取在第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物的延伸长度;所述第一方向与所述预设行进路线的延伸方向平行;
当所述延伸长度大于零时,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进。
5.根据权利要求4所述的车辆避障方法,其特征在于,控制所述车辆沿所述第一方向继续行进之后,还包括:
当检测到在所述第一方向上,所述车辆的中心与所述预设行进路线终点之间的所述障碍物延伸长度等于零时,确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点;
控制所述车辆在所述回归起点和所述回归转折点之间沿所述第二时针方向以最大转向角绕行,在所述回归转折点和所述回归终点之间沿所述第一时针方向以最大转向角绕行,返回所述预设行进路线上。
6.根据权利要求5所述的车辆避障方法,其特征在于,确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点,包括:
根据所述障碍物后缘与所述预设行进路线的交点确定第四参考线,所述第四参考线与所述预设行进路线垂直;
根据所述第一参考线、所述第三参考线和所述第四参考线确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点。
7.根据权利要求6所述的车辆避障方法,其特征在于,根据所述第一参考线、所述第三参考线和所述第四参考线确定所述车辆返回所述预设行进路线的回归起点、回归转折点和回归终点,包括:
以所述车辆在绕行时的行进路线与所述第四参考线的交点作为回归起点;
以所述第一参考线和所述第四参考线的交点作为第四参考点;
根据所述第四参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第五参考点,其中,所述第五参考点位于所述第三参考线上,且所述第五参考点与所述第四参考点之间的距离L4与所述最小转弯半径R的关系满足L4=2*R;
根据所述第四参考线与所述预设行进路线的交点作为第六参考点;
根据所述第五参考点与所述第四参考点之间的距离L4、所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定回归终点,所述回归终点位于所述预设行进路线上,且所述回归终点与所述第六参考点之间的距离为L5,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L5=[L42-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L5=[L42-R2]1/2;
以所述第四参考点和所述第五参考点之间的连线中点作为回归转折点。
8.根据权利要求1所述的车辆避障方法,其特征在于,根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向之前,还包括:
根据所述车辆的当前位置和所述车辆的目标位置确定所述车辆的预设行进路线;
获取障碍物位置信息。
9.一种车辆避障装置,其特征在于,包括:
绕行方向确定模块,用于根据车辆的预设行进路线和障碍物位置信息确定所述车辆的绕行方向;
绕行轨迹确定模块,用于根据所述车辆的最小转弯半径、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度、所述车辆的车身宽度、所述车辆与所述障碍物之间的安全距离以及所述预设行进路线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;
行进模块,用于控制所述车辆在所述绕行起点和所述绕行转折点之间沿第一时针方向以最大转向角绕行,在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行,避开所述障碍物;
所述绕行轨迹确定模块包括:
第一参考线确定单元,用于根据所述车辆的最小转弯半径R、障碍物在所述绕行方向上的延伸宽度M1、所述车辆的车身宽度M2以及所述车辆与所述障碍物之间的安全距离M3确定第一参考线;其中,第一参考线与所述预设行进路线平行且所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H=|R-M1-M2/2-M3|;
第二参考线确定单元,用于根据所述障碍物前缘与所述预设行进路线的交点确定第二参考线,所述第二参考线与所述预设行进路线垂直;
第三参考线确定单元,用于根据所述最小转弯半径和所述绕行方向确定第三参考线,其中,所述第三参考线位于所述绕行方向一侧,所述第三参考线与所述预设行进路线平行且所述第三参考线与所述预设行进路线之间的距离为最小转弯半径;
绕行轨迹确定单元,用于根据所述第一参考线、所述第二参考线和所述第三参考线确定所述车辆的绕行起点、绕行转折点和绕行终点;
所述绕行轨迹确定单元包括:
第一参考点确定子单元,用于以所述第一参考线和所述第二参考线的交点作为第一参考点;
第二参考点确定子单元,用于根据所述第一参考点、所述第三参考线和所述最小转弯半径确定第二参考点,其中,所述第二参考点位于所述第三参考线上,且所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1与所述最小转弯半径R的关系满足L1=2*R;
第三参考点确定子单元,用于根据所述第二参考线与所述预设行进路线的交点作为第三参考点;
绕行起点确定子单元,用于根据所述第二参考点与所述第一参考点之间的距离L1、所述第一参考线与所述预设行进路线之间的距离H、所述最小转弯半径R和所述第一参考线的位置确定绕行起点,所述绕行起点位于所述预设行进路线上,且所述绕行起点与所述第三参考点之间的距离为L3,当所述第一参考线位于所述预设行进路线靠近所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R-H)2]1/2;当所述第一参考线位于所述预设行进路线远离所述绕行方向的一侧时,L3=[L12-(R+H)2]1/2;当所述第一参考线与所述预设行进路线重合时,L3=[L12-R2]1/2;
绕行转折点确定子单元,用于以所述第一参考点和所述第二参考点之间的连线中点作为绕行转折点;
绕行终点确定子单元,用于以所述车辆在所述绕行转折点和所述绕行终点之间沿第二时针方向以最大转向角绕行时的绕行轨迹与所述第二参考线的交点作为绕行终点。
10.一种车辆避障系统,其特征在于,包括定位子系统、环境监测子系统、信息处理子系统、转向驱动控制子系统和转向执行子系统;所述信息处理子系统包括权利要求9所述的车辆避障装置;
所述定位子系统用于获取所述车辆的位置信息;
所述环境监测子系统用于监测所述车辆所处环境,获取障碍物位置信息;
所述信息处理子系统分别与所述定位子系统和所述环境监测子系统连接,用于根据所述车辆的位置信息和所述障碍物位置信息规划所述车辆的绕行轨迹;并根据所述绕行轨迹输出控制信号;
所述转向驱动控制子系统与所述信息处理子系统连接,用于根据所述控制信号产生转向驱动信号;
所述转向执行子系统与所述转向驱动控制子系统连接,用于根据所述转向驱动信号控制所述车辆转向,避开所述障碍物。
11.根据权利要求10所述的车辆避障系统,其特征在于,所述定位子系统包括全球卫星导航模块和载波相位差分模块;
所述载波相位差分模块与所述全球卫星导航模块连接,用于对所述全球卫星导航模块获取的所述车辆的第一位置信息进行载波相位差分计算,确定所述车辆的第二位置信息。
12.根据权利要求10所述的车辆避障系统,其特征在于,所述环境监测子系统包括激光雷达传感器、飞行时间传感器和毫米波雷达传感器。
13.一种车辆,其特征在于,包括权利要求10-12任一项所述的车辆避障系统。
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