CN111674405A

CN111674405A - 自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法

Info

Publication number: CN111674405A
Application number: CN202010396817.0A
Authority: CN
Inventors: 刘林帅
Original assignee: Tai Niu Automotive Technology Suzhou Co ltd; Kuntye Vehicle System Changzhou Co Ltd
Current assignee: Kuntye Vehicle System Changzhou Co Ltd
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2020-09-18

Abstract

本发明提供一种自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，所述控制方法包括：获取车道上车辆前方预瞄距离内N个点的坐标，根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径，其中，所述预瞄距离为车道居中辅助功能用于进行路径预测的假定车辆按当前状态向前直线行驶的纵向距离。本发明Bezier曲线始终通过始点和终点并与特征多边形相切与始点和终点，这使得规划的路径起点更贴合当前车辆的姿态，终点更贴合车道中心线的轨迹。Bezier曲线的凸包性使得规划出来的曲线比插值法规划的曲线更加顺滑，可以使得控制更平顺，增加舒适性。

Description

自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及车道居中辅助功能进行路径预测的方法。

背景技术

在自动驾驶领域，车道居中辅助功能，是一种通过系统自动控制方向盘来辅助驾驶员在车道中间行驶的功能。具体来说，车辆的行驶依然主要由驾驶员控制方向盘来进行，而车道居中辅助功能则在后台默默运行，通过车辆前部安装的感测器实时获取车道的宽度、曲率等情况，判断车辆是否偏离车道中心线太远，如果偏离不太远，则不加干预任由驾驶员控制方向盘继续行驶；如果偏离太远，则主动发起控制方向盘（即使此时驾驶员也控制着方向盘）让车辆尽可能居中行驶。其中，车道居中辅助功能在判断车辆是否偏离车道中心线太远时，需要结合考虑车辆即将要行驶的路径，一般称之为路径预测。现有的路径预测方法主要是通过插值法路径预测来进行横向控制，但这种预测方法预测出来的路径往往不平顺，影响了驾驶的舒适性。

发明内容

鉴于目前现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种舒适性较高的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法。

为达到上述目的，本发明的实施方式采用如下技术方案：

一种自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，所述控制方法包括：获取车道上车辆前方预瞄距离内N个点的坐标，根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径，其中，所述预瞄距离为车道居中辅助功能用于进行路径预测的假定车辆按当前状态向前直线行驶的纵向距离。

进一步，所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点平均分布于所述预瞄距离上。

进一步，所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点随机分布于所述预瞄距离上。

进一步，所述N个点中，越靠近车辆的点越靠近所述预瞄距离所在纵轴线，越远离车辆的点越靠近车道中心线。

进一步，所述N个点为4个点，包括第一点、第二点、第三点、第四点，所述Bezier曲线为3次曲线。

进一步，所述N个点的横纵坐标分别为：所述第一点的坐标为[0，0]、第二点的坐标为[纵轴线上位于33%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*66%，33%预瞄距离]、第三点的坐标为[纵轴线上位于66%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*33%，66%预瞄距离]、第四点的坐标为[纵轴线上位于预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离，预瞄距离]，所述纵轴为车辆按当前状态向前直线行驶的方向，也是所述预瞄距离所在纵轴线，所述横轴为水平面上垂直所述纵轴的方向，车辆当前所处位置为坐标原点[0，0]。

进一步，所述根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线，是用伯恩斯坦多项式或者递推公式进行求解。

进一步，所述根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径后，还包括根据车辆动力学和控制算法实现车道居中辅助功能。

进一步，所述N个点中的第一点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点到第N 点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点的距离小于所述预瞄距离。

进一步，所述车道中心线，由设置于车辆前端的感测器可以获得；所述感测器包括摄像头和信息处理单元，所述摄像头拍摄车辆外部车道的图像，所述图像发送到所述信息处理单元计算出左车道线的坐标和右车道线的坐标，然后根据左车道线的坐标和右车道线的坐标计算出所述车道中心线的坐标；所述车辆当前所处位置坐标原点[0，0]也就是所述车辆前端的感测器所处位置。

本发明通过采用Bezier曲线来进行路径规划，Bezier曲线的特性决定了这种方法规划的路线可以使控制过程更优，比传统插值法规划的路线更合理、平顺。Bezier曲线始终通过始点和终点并与特征多边形相切与始点和终点，这使得规划的路径起点更贴合当前车辆的姿态，终点更贴合车道中心线的轨迹。Bezier曲线的凸包性使得规划出来的曲线比插值法规划的曲线更加顺滑，可以使得控制更平顺，增加舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例一种自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法的具体应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施方式一种自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，所述控制方法包括：获取车道上车辆前方预瞄距离内N个点的坐标，根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径，其中，所述预瞄距离为车道居中辅助功能用于进行路径预测的假定车辆按当前状态向前直线行驶的纵向距离。

请参见图1所示，本发明一具体实施例一种自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其中，所述N个点为4个点，包括第一点、第二点、第三点、第四点。以车辆当前所处位置为坐标原点[0，0]建立坐标轴，纵轴Y轴为车辆按当前状态向前直线行驶的方向，也是所述预瞄距离所在纵轴线，横轴X轴为水平面上垂直所述纵轴的方向（当然，根据需要，横轴X与纵轴Y可以互换位置）。所述N个点的横纵坐标分别为：所述第一点的坐标为[0，0]、第二点的坐标为[纵轴线上位于33%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*66%，33%预瞄距离]、第三点的坐标为[纵轴线上位于66%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*33%，66%预瞄距离]、第四点的坐标为[纵轴线上位于预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离，预瞄距离]。所述车道中心线，由设置于车辆前端的感测器可以获得。所述感测器包括摄像头和信息处理单元，所述摄像头拍摄车辆外部车道的图像，所述图像发送到所述信息处理单元计算出左车道线的坐标和右车道线的坐标，然后根据左车道线的坐标和右车道线的坐标计算出所述车道中心线的坐标。所述车辆当前所处位置坐标原点[0，0]也就是所述车辆前端的感测器所处位置。

在此实施例中，所述N个点为4个点，所以所述Bezier曲线为3次曲线，预测出的路径可以三次求导，如此可以使得预测出的路径的曲率相对更加顺滑。当然，根据需要，也可以N个点为3个点甚至为2个点，也可以N个点为5个点6个点甚至更多，点数越少，预测出的路径的曲率相对顺滑度较小，但系统的计算较快，点数越多，预测出的路径的曲率相对顺滑度较高，但系统的计算较慢，本领域技术人员可以根据需要进行适应选择。

进一步，所述4个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点分别位于所述预瞄距离的0%点、33%点、66%点、100%点，即，所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点平均分布于所述预瞄距离上。如此一方面可以使得计算比较容易，另一方面也可以使得预测出的路径相对顺滑。如果，N个点为3个点，则所述3个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点分别位于所述预瞄距离的0%点、50%点、100%点。当然，根据需要，也可以让所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点不平均分布于所述预瞄距离上，即，所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点随机分布于所述预瞄距离上，甚至第一点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点到第N 点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点的距离小于所述预瞄距离。例如，如果N个点为5个点，则所述5个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点分别位于所述预瞄距离的0%点、20%点、40%点、60%点、80%点。

进一步，所述N个点中，第一点位于所述预瞄距离所在纵轴线上，第二点的横坐标为纵轴线上位于33%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*66%，第三点的横坐标为纵轴线上位于66%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*33%，第四点位于所述车道中心线上，即，所述N个点中，越靠近车辆的点越靠近所述预瞄距离所在纵轴线，越远离车辆的点越靠近车道中心线。这样无论车辆当前位置是否偏离车道中心线，均假定其从开始位置会有所偏离（事实上车辆在行驶上过程并不可能一直保持在车道中心线上而总是会忽左忽右的偏离），但在往前行驶的过程中，会逐渐回归到车道中心线上，所以，本发明自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法预测出的路径相对更平顺。

进一步，所述根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线，是用伯恩斯坦多项式或者递推公式进行求解。所述根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径后，还包括根据车辆动力学和控制算法实现车道居中辅助功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取车道上车辆前方预瞄距离内N个点的坐标，根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径，其中，所述预瞄距离为车道居中辅助功能用于进行路径预测的假定车辆按当前状态向前直线行驶的纵向距离。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点平均分布于所述预瞄距离上。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述N个点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点随机分布于所述预瞄距离上。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述N个点中，越靠近车辆的点越靠近所述预瞄距离所在纵轴线，越远离车辆的点越靠近车道中心线。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述N个点为4个点，包括第一点、第二点、第三点、第四点，所述Bezier曲线为3次曲线。

6.根据权利要求5所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述N个点的横纵坐标分别为：所述第一点的坐标为[0，0]、第二点的坐标为[纵轴线上位于33%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*66%， 33%预瞄距离]、第三点的坐标为[纵轴线上位于66%预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离-车辆当前所处位置偏离车道中心线的距离*33%，66%预瞄距离]、第四点的坐标为[纵轴线上位于预瞄距离的点沿横轴方向延伸至与车道中心线相交点的距离，预瞄距离]，所述纵轴为车辆按当前状态向前直线行驶的方向，也是所述预瞄距离所在纵轴线，所述横轴为水平面上垂直所述纵轴的方向，车辆当前所处位置为坐标原点[0，0]。

7.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线，是用伯恩斯坦多项式或者递推公式进行求解。

8.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述根据所述N个点的坐标求解Bezier曲线作为预测的路径后，还包括根据车辆动力学和控制算法实现车道居中辅助功能。

9.根据权利要求1所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述N个点中的第一点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点到第N 点在所述预瞄距离所在纵轴线上的投影点的距离小于所述预瞄距离。

10.根据权利要求6所述的自动驾驶系统车道居中辅助功能使用Bezier曲线进行路径预测的方法，其特征在于，所述车道中心线，由设置于车辆前端的感测器可以获得；所述感测器包括摄像头和信息处理单元，所述摄像头拍摄车辆外部车道的图像，所述图像发送到所述信息处理单元计算出左车道线的坐标和右车道线的坐标，然后根据左车道线的坐标和右车道线的坐标计算出所述车道中心线的坐标；所述车辆当前所处位置坐标原点[0，0]也就是所述车辆前端的感测器所处位置。