CN112061115A - 车辆行驶路径获取方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆行驶路径获取方法、装置和计算机可读存储介质。车辆行驶路径获取方法，包括：获取车辆的起点和终点；根据起点和终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在行驶路径中，选取车辆的目标行驶路径。本发明中目标行驶路径为曲率连续的曲线，并且曲率导数有上界，车辆行驶过程中，车辆速度可以保持连续，不需要停下调整方向盘，采用本发明的实施例生成的目标行驶路径无需再进行平滑优化，轨迹更容易被车辆跟踪。

Description

车辆行驶路径获取方法、装置和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，具体而言，涉及一种车辆行驶路径获取方法、装置和计算机可读存储介质。

背景技术

路径规划是自主泊车中一个重要的技术，当前自主泊车的路径规划算法中，通常采用RS曲线生成一段由圆弧和直线组成的最短路径，但是RS曲线圆弧的半径恒定，在圆弧和直线相交处曲率不连续，会导致车速不连续、需要停车调整方向盘的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题的至少之一。

为此，本发明的第一目的在于提供一种车辆行驶路径获取方法。

本发明的第二目的在于提供一种车辆行驶路径获取装置。

本发明的第三目的在于提供一种计算机可读存储介质。

为实现本发明的第一目的，本发明的实施例提供了一种车辆行驶路径获取方法，包括：获取车辆的起点和终点；根据起点和终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在行驶路径，选取车辆的目标行驶路径。

目标行驶路径为曲率连续的曲线，曲率连续且曲率导数有上界，车辆行驶过程中，车辆速度可以保持连续，并且不需要停下调整方向盘，采用本实施例生成的目标行驶路径无需再进行平滑优化，路径轨迹更容易被车辆跟踪。

另外，本发明上述实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，执行获取车辆的起点和终点之前，还包括：构建曲率连续路径的模式。

本实施例中，构建曲率连续路径的模式，通过构建模式，得到曲率连续路径的可能的情况，便于后续计算使用。

上述任一技术方案中，构建曲率连续路径的模式，包括：基于Reeds-Shepp曲线的多个模式，在各个模式中，采用曲率连续转向曲线替换Reeds-Shepp曲线中的圆弧。

RS曲线具有48个模式，在各个模式中，采用曲率连续转向曲线替换RS曲线中的圆弧，得到曲率连续路径的模式。

上述任一技术方案中，曲率连续转向曲线包括回旋曲线和/或圆弧。

本实施例中优化后的回旋曲线，半径不再恒定，且曲率连续，无需再次进行平滑优化。

上述任一技术方案中，根据起点和终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在行驶路径中，选取车辆的目标行驶路径，包括：获取连接起点和终点的每个曲率连续路径的模式中，曲率连续路径的长度；选取由小至大排列的长度中的首个曲率连续路径，设置为目标行驶路径。

选取路径长度最小的路径，节约了车辆的运行时间以及运行成本。

上述任一技术方案中，基于曲率连续转向曲线为左转曲线时：

设定起始位姿为：

q_s＝(x_s,y_s,θ_s,κ_s)；

其中，q_s表示曲率连续转向曲线的起点，x_s表示起点横坐标，y_s表示起点纵坐标，θ_s表示起点处车辆朝向，κ_s表示起点处车辆曲率；

设定终点位姿为：

q_g＝(x_g,y_g,θ_g,κ_g)；

其中，q_g表示曲率连续转向曲线的终点，x_g表示终点横坐标，y_g表示终点纵坐标，θ_g表示终点处车辆朝向，κ_g表示终点处车辆曲率；

设定回旋曲线中间的过渡点为：

q_i＝(x_i,y_i,θ_i,κ_i)；

q_j＝(x_j,y_j,θ_j,κ_j)；

其中，q_i表示第一过渡点，x_i表示第一过渡点横坐标，y_i表示第一过渡点纵坐标，θ_i表示第一过渡点处车辆朝向，κ_i表示第一过渡点处车辆曲率，q_j表示表示第二过渡点，x_j表示第二过渡点横坐标，y_j表示第二过渡点纵坐标，θ_j表示第二过渡点处车辆朝向，κ_j表示第二过渡点处车辆曲率；

设定q_s到q_i为方向角为σ_max的第一回旋曲线，q_i到q_g为半径为1/κ_max的圆弧，κ_max表示车辆曲率的最大值，q_j到q_g为方向角为-σ_max的第二回旋曲线，曲率连续转向曲线的中心坐标为：

其中，Ω_cct表示曲率连续转向曲线的中心点，x_cct表示曲率连续转向曲线的中心点横坐标，y_cct表示曲率连续转向曲线的中心点纵坐标；

曲率连续转向曲线的半径为：

本实施例给出了曲率连续转向曲线为左转曲线时的具体形式，右转曲线可以通过对称性得到。

上述任一技术方案中，曲率连续路径的模式，包括：

曲率连续路径的模式包括A|AA模式、AA|A模式、AA|AA模式、A|AA|A模式、A|ASA|A模式、A|ASA模式、ASA|A模式、ASA模式中至少之一或其组合，中，A表示曲率连续转向曲线，S表示直线，|表示车辆运动朝向由正向转为反向或由反向转为正向。

本实施例给出了曲率连续路径的各个模式，举例而言，RS曲线包括48种模式，通过对RS曲线进行改进，曲率连续路径也包括48种模式。

上述任一技术方案中，ASA模式包括：

车辆左转前进然后沿直线前进再左转或右转前进的曲率连续转向曲线，车辆左转后退然后沿直线后退再左转或右转后退的曲率连续转向曲线，车辆右转前进然后沿直线前进再右转或左转前进的曲率连续转向曲线，车辆右转后退然后沿直线后退再右转或左转后退的曲率连续转向曲线中至少之一。

获取起点处半径为车辆最大曲率的第一圆弧，获取终点处半径为车辆最大曲率的第二圆弧；

当第一圆弧和第二圆弧转向一致，

时：

其中，

表示第一圆弧的圆心，

表示第二圆弧的圆心，r_cct表示第一圆弧的半径，μ表示方向角，l(q₁q₂)表示曲率连续转向曲线之间直线的长度；

当第一圆弧和第二圆弧转向相反，

且

时：

本实施例给出了ASA模式中，曲率连续路径的具体形式，其他模式可以通过对称性得到。

为实现本发明的第二目的，本发明的实施例提供了一种车辆行驶路径获取装置，包括存储器，存储有计算机程序；处理器，执行计算机程序；其中，处理器在执行计算机程序时，实现如本发明任一实施例的车辆行驶路径获取方法的步骤。

本发明实施例提供的车辆行驶路径获取装置实现如本发明任一实施例的车辆行驶路径获取方法的步骤，因而其具有如本发明任一实施例的车辆行驶路径获取方法车辆行驶路径获取方法的全部有益效果，在此不再赘述。

为实现本发明的第三目的，本发明的实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被执行时，实现上述任一实施例的车辆行驶路径获取方法的步骤。

本发明实施例提供的计算机可读存储介质实现如本发明任一实施例的车辆行驶路径获取方法的步骤，因而其具有如本发明任一实施例的车辆行驶路径获取方法的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的车辆行驶路径获取方法流程示意图一；

图2为本发明一个实施例的车辆行驶路径获取方法流程示意图二；

图3为本发明一个实施例的车辆行驶路径获取方法流程示意图三；

图4为本发明一个实施例的车辆行驶路径获取方法流程示意图四；

图5为本发明一个实施例的车辆行驶路径获取装置结构示意图；

图6为本发明一个实施例的车辆行驶路径获取方法流程示意图五；

图7为本发明一个实施例的车辆运动学模型示意图；

图8为本发明一个实施例的曲率连续转向曲线的形式示意图一；

图9为本发明一个实施例的曲率连续转向曲线的形式示意图二；

图10为本发明一个实施例的曲率连续转向曲线的形式示意图三；

图11为本发明一个实施例的曲率连续转向曲线的形式示意图四；

图12为本发明一个实施例的ASA模式下直线段长度示意图。

其中，图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

200：车辆行驶路径获取装置，210：存储器，220：处理器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图12描述本发明一些实施例的一种车辆行驶路径获取方法、车辆行驶路径获取装置200和计算机可读存储介质。

路径规划是自主泊车中一个重要的技术，当前自主泊车的路径规划算法中，通常采用RS曲线(Reeds-Shepp曲线)生成一段由圆弧和直线组成的最短路径。从计算的角度而言，选择圆弧和直线组成的最短路径是最容易计算的。然而RS曲线存在两个问题：(1)RS曲线圆弧的半径恒定；(2)RS曲线生成的路径的在圆弧和直线相交处曲率是不连续的。前者好比车辆在泊车过程中，始终是以固定转向半径运动，而后者是指车辆在直行进入转向时(或者转向完成开始进入直行时)不得不将车停下来，然后调整方向盘以便调整前轮转向，再继续前进，这样一来，车辆的速度就不可能保持连续了，并且这显然不符合日常的驾驶习惯，通常对于司机而言，更倾向于边打方向盘边转向。

综上所述，本实施例的目的在于获取曲率连续的路径。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种车辆行驶路径获取方法，包括以下步骤：

步骤S102，获取车辆的起点和终点；

步骤S104，根据起点和终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在行驶路径中，选取车辆的目标行驶路径。

本实施例根据车辆的起点和终点，得到多个曲率连续的行驶路径，在行驶路径中，选取目标行驶路径，进而控制车辆按照目标行驶路径行驶。

目标行驶路径为曲率连续的曲线，并且曲率导数有上界，车辆行驶过程中，车辆速度可以保持连续，并且不需要停下调整方向盘，采用本实施例生成的目标行驶路径无需再进行平滑优化，轨迹更容易被车辆跟踪。

实施例2：

如图2所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

执行获取车辆的起点和终点之前，还包括以下步骤：

步骤S202，构建曲率连续路径的模式。

本实施例中，构建曲率连续路径的模式，通过构建模式，得到曲率连续路径可能的情况，便于后续计算使用。

实施例3：

如图3所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

构建曲率连续路径的模式，包括以下步骤：

步骤S302，基于Reeds-Shepp曲线的多个模式，在各个模式中，采用曲率连续转向曲线替换Reeds-Shepp曲线中的圆弧。

本实施例为一种新的转向方法，用于解决当前RS曲线(Reeds-Shepp曲线)的问题，即在不考虑环境障碍的情况下计算车辆在两个不同位置之间距离的算法。

RS曲线具有48个模式，在各个模式中，采用曲率连续转向曲线替换RS曲线中的圆弧，得到曲率连续路径的模式。

实施例4：

除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

曲率连续转向曲线包括回旋曲线和/或圆弧。

本实施例通过引入回旋曲线来解决RS曲线的曲率过渡的问题，回旋曲线是一种曲率从0连续过渡到某一个固定值κ的曲线，其中κ表示曲率值。通过回旋曲线的引入，对RS曲线进行改进，得到曲率连续转向曲线，通过改进后的曲率连续转向曲线轨迹可以看出，改进后RS曲线圆弧半径不再恒定，且任意位置曲率连续。

本实施例中优化后的回旋曲线，半径不再恒定，且曲率连续，无需再次进行平滑优化，是RS曲线从理论到实际应用的提升。

实施例5：

如图4所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

根据起点和终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在行驶路径中，选取车辆的目标行驶路径，包括以下步骤：

步骤S402，获取连接起点和终点的每个曲率连续路径的模式中，曲率连续路径的长度；

步骤S404，选取由小至大排列的长度中的首个曲率连续路径，设置为目标行驶路径。

获取每个曲率连续路径的模式中，路径的长度，选取长度最小的路径，作为目标行驶路径。

本实施例选取路径长度最小的路径，节约了车辆的运行时间以及运行成本。

实施例6：

除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

基于曲率连续转向曲线为左转曲线时：

设定起始位姿为：

q_s＝(x_s,y_s,θ_s,κ_s)；

其中，q_s表示曲率连续转向曲线的起点，x_s表示起点横坐标，y_s表示起点纵坐标，θ_s表示起点处车辆朝向，κ_s表示起点处车辆曲率；

设定终点位姿为：

q_g＝(x_g,y_g,θ_g,κ_g)；

其中，q_g表示曲率连续转向曲线的终点，x_g表示终点横坐标，y_g表示终点纵坐标，θ_g表示终点处车辆朝向，κ_g表示终点处车辆曲率；

设定回旋曲线中间的过渡点为：

q_i＝(x_i,y_i,θ_i,κ_i)；

q_j＝(x_j,y_j,θ_j,κ_j)；

其中，q_i表示第一过渡点，x_i表示第一过渡点横坐标，y_i表示第一过渡点纵坐标，θ_i表示第一过渡点处车辆朝向，κ_i表示第一过渡点处车辆曲率，q_j表示表示第二过渡点，x_j表示第二过渡点横坐标，y_j表示第二过渡点纵坐标，θ_j表示第二过渡点处车辆朝向，κ_j表示第二过渡点处车辆曲率；

设定q_s到q_i为方向角为σ_max的第一回旋曲线，q_i到q_g为半径为1/κ_max的圆弧，κ_max表示车辆曲率的最大值，q_j到q_g为方向角为-σ_max的第二回旋曲线，曲率连续转向曲线的中心坐标为：

其中，Ω_cct表示曲率连续转向曲线的中心点，x_cct表示曲率连续转向曲线的中心点横坐标，y_cct表示曲率连续转向曲线的中心点纵坐标；

曲率连续转向曲线的半径为：

本实施例给出了曲率连续转向曲线为左转曲线时的具体形式，右转曲线可以通过对称性得到。

实施例7：

除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

曲率连续路径的模式，包括：

曲率连续路径的模式包括A|AA模式、AA|A模式、AA|AA模式、A|AA|A模式、A|ASA|A模式、A|ASA模式、ASA|A模式、ASA模式中至少之一，其中，A表示曲率连续转向曲线，S表示直线，|表示车辆运动朝向由正向转为反向或由反向转为正向。

本实施例给出了曲率连续路径的各个模式，举例而言，RS曲线包括48种模式，通过对RS曲线进行改进，曲率连续路径也包括48种模式，如表1所示。

表1曲率连续路径模式

其中：L表示左转，R表示右转，S表示直行，+表示前进，-表示后退，下标β表示旋转角度为β当且仅当两次旋转转向相反时才有意义，下标π/2表示旋转角度为π/2。

实施例8：

除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征：

ASA模式包括：

选取起点与终点处的曲率连续转向曲线，曲率连续转向曲线种类包括车辆左转前进然后沿直线前进再左(或右)转前进的曲率连续转向曲线，车辆左转后退然后沿直线后退再左(或右)转后退的曲率连续转向曲线，车辆右转前进然后沿直线前进再右(或左)转前进的曲率连续转向曲线，车辆右转后退然后沿直线后退再右(或左)转后退的曲率连续转向曲线，共计8种类型，如表2所示。

表2ASA模式

获取起点处半径为车辆最大曲率的第一圆弧，获取终点处半径为车辆最大曲率的第二圆弧；

当第一圆弧和第二圆弧转向一致，

时：

其中，

表示第一圆弧的圆心，

表示第二圆弧的圆心，r_cct表示第一圆弧的半径，μ表示方向角，l(q₁q₂)表示曲率连续转向曲线之间直线的长度；

当第一圆弧和第二圆弧转向相反，

且

时：

本实施例给出了ASA模式中，曲率连续路径的具体形式，其他模式可以通过对称性得到。

实施例9：

如图5所示，本实施例提供了一种车辆行驶路径获取装置200，包括存储器210，存储有计算机程序；处理器220，执行计算机程序；其中，处理器220在执行计算机程序时，实现如本发明任一实施例的车辆行驶路径获取方法的步骤。

实施例10：

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被执行时，实现上述任一实施例的车辆行驶路径获取方法的步骤。

具体实施例：

本实施例提供了一种车辆行驶路径获取方法，可以生成曲率连续且曲率导数有上界的曲率连续路径，并且应用于单车模型的无碰撞路径规划问题。

本实施例解决当前RS曲线的问题所选择的方法依赖于一种新的转向方法的设计，即在不考虑环境障碍的情况下计算两种配置之间的距离的算法。因此，在直线和圆弧处的转向方法是本实施例的关键组成部分，本实施例通过引入回旋曲线来解决曲率过渡的问题。通过回旋曲线的引入，对RS曲线进行改进。通过改进后的曲线轨迹可以看出，改进后RS曲线圆弧半径不再恒定，且任意位置曲率连续。

如图6所示，车辆行驶路径获取方法包括：

步骤S502：获取曲率连续的行驶路径的表达式以及条件；

车辆运动学模型如图7所示，假设A代表车辆的单车模型，B_i,i∈{1,...,b}表示二维空间中的障碍物。B_i表示第i个障碍物B，b表示障碍物数量。用一个四维向量来表示A的状态q＝(x,y,θ,κ)，其中，x表示车辆的横坐标，y表示车辆的纵坐标，θ表示车辆当前朝向，κ表示当前车辆当前位置的曲率。对于前驱车辆，κ＝w^-1tanφ，其中，φ表示前轮转向角，w为车辆前后轴的轴距。C表示转向圆的圆心，κ^-1表示曲率半径，即转向半径。

单车模型满足如下约束条件：

其中：v为车辆速度，且|v|≤v_max，v_max表示v的最大值，且规定v>0代表车辆前进，v＝0代表车辆停止，v<0代表车辆后退，θ含义同上，

和

分别代表沿x和y方向速度的分量(距离的偏导)。受机械结构的限制，前轮转向角|φ|≤φ_max，φ_max表示转向角的最大值，受此影响，曲率也需满足如下约束(曲率有界约束)：

|κ|≤κ_max＝w^-1tanφ_max；

用σ表示车辆曲率κ的导数：

其中：

表示转向速度，物理上转向速度应该有一个限制，

表示转向速度的最大值。因此曲率的导数也需满足如下约束(曲率导数有界约束)：

综上所述，车辆A状态方程的微分形式为：

其中，

表示对θ求偏导，

表示对κ求偏导；

构建曲率连续的CC(Continuous-Curvature)单车模型：

必须令II(t)＝(x(t),y(t),θ(t),κ(t))表示A的连续行驶路径，II(t)满足如下方程组：

其中，x(0)表示初始位置时刻的横坐标，y(0)表示初始位置时刻的纵坐标，θ(0)表示初始位置时刻的车辆朝向，κ(0)表示初始位置时刻的车辆曲率，v(t)表示表示t时刻的横坐标，θ(t)表示表示t时刻的车辆朝向，κ(t)表示表示t时刻的车辆曲率，σ(t)表示t时刻车辆曲率的导数，|κ|≤κ_max、|v(t)|≤v_max、|σ(t)|≤σ_max，因为求取的为最短路径，因此设|v(t)|＝1，弧长等于时间，因此路径II(t)只与起始位置q_s(s表示start)，长度l，曲率κ和速度v有关。

给定起始位姿q_s，终点位姿q_g，找到一条路径(曲线)II＝(q_s,l,κ,v)满足如下条件：

a)路径II连接q_s和q_g，且II(0)＝q_s，II(l)＝q_g；

b)路径II无碰撞，其中无碰撞条件：

其中：t表示时间，A(q)表示在区域W内沿q行驶的轨迹。最终路径长度II要最小。

步骤S504：获取曲率连续转向曲线的表达式；

如图8所示，假设CC转向曲线(曲率连续转向曲线)是一个左转曲线，设CC转向曲线的起点为q_s＝(x_s,y_s,θ_s,κ_s)，回旋曲线中间的过渡点分别记为第一过渡点q_i＝(x_i,y_i,θ_i,κ_i)和第二过渡点q_j＝(x_j,y_j,θ_j,κ_j)，终点记为q_g＝(x_g,y_g,θ_g,κ_g)，首先，从起点q_s到q_i是一段方向角为σ_max的回旋曲线，从q_i到q_j是一段半径为1/κ_max的圆弧，最后从q_j到q_g是一段方向角为-σ_max的回旋曲线。CC转向曲线的中点坐标为：

令δ＝θ_g-θ_s表示q_s到q_g方向角的变化。图9中，δ_min表示圆弧部分为0的CC转向曲线的偏转角，δ为CC转向曲线的偏转角，对于左转CC转向曲线，δ∈[0,2π]。

表示起点为q_s左转前进的CC转向曲线，其中q_s表示起点，+l表示+left即左转前进，圆心为Ω_cct，曲线半径为

除此之外，如图8所示，q_g点的方向角与q_s点切线与CC转向曲线的夹角μ是恒定值。

如图9所示，令δ_min＝κ_max ²/σ_max为圆弧部分为0的CC转向曲线的偏转角。根据上述定义，当CC转向曲线的偏转角取值范围在0<δ<δ_min时，曲线自身相交。此时CC转向曲线由两部分组成：(a)方向角为σ≤σ_max的回旋曲线；(b)方向角为-σ的一段对称的回旋曲线。图9中，q_g'为q_g的等价点，q_g'处水平方向与切线的夹角与q_g点相同。

同理，可以推导出形如图10和图11的CC转向曲线。图10中，CC转向曲线的偏转角取值范围在δ_min+π≤δ<2π，从q_i到q_jCC转向曲线前进的角度为δ-δ_min，那么反之从q_j到q_iCC转向曲线后退的角度即为δ-δ_min-2π，图11中，

表示表示起点为q_s左转前进的CC转向曲线，表示起点为q_s左转后退的CC转向曲线，

表示起点为q_s右转前进的CC转向曲线，

表示表示起点为q_s右转后退的CC转向曲线，图中，

和

没有在图中画出，可以通过与

和

对称性进行获取，式中，“r”表示right(右转)，“l”表示left(左转)，“+”表示前进，“-”表示后退。

步骤S506：获取曲率连续转向曲线的模式；

采用类似RS曲线的符号来表示添加了回旋曲线改进后的RS曲线(曲率连续转向曲线)，可以得出，一共有如下情况：

其中：A表示CC转向曲线，S表示直线。以ASA为例说明改进后的RS曲线。

通过搜索起点和目标点所在的两个半径为1/κ_max的圆弧(内部或外部)，可以得到ASA模式的RS曲线。ASA包含了四种CC转向分别是

如图12所示，

和

分别表示两段圆弧(顺时针或逆时针)：

(1)当

和

转向一致时：方向角μ的切线在外面且与圆心之间的线段

平行。当

时，直线段q₁q₂存在且长度为：

(2)当

和

转向相反时：同理，当

且

时，直线段q₁q₂存在且长度为：

改进后的RS曲线同样满足对称性，可以根据水平映射(timeflip)对称性和对角映射(timereflect)对称性关系求出其余所有模式的曲线。

步骤S508：根据起点与终点，获取每个曲率连续路径的模式对应的长度，选取长度最小的路径设置为目标路径。

车辆按照目标路径行驶，可以进行泊车等操作。

本实施例能够实现在自主泊车路径规划问题下，生成一条曲率连续的行驶路径，生成后的曲线无需再进行平滑优化，生成的轨迹更容易被车辆跟踪。

应用本发明的实施例也可以通过修改RS曲线计算公式，将曲线的圆弧半径改为可变值，同时通过共轭梯度法，对生成的RS曲线进行轨迹平滑，平滑后的轨迹可以保证在任意位置曲率连续，然而实施例是针对生成后的轨迹进行优化，从理论上来说，跟RS曲线并没有什么关联，而本实施例是以数学的方法从原理上对曲线本身进行了改造。

综上，本发明实施例的有益效果为：

1.目标行驶路径为曲率连续的曲线，曲率连续且曲率导数有上界，车辆行驶过程中，车辆速度可以保持连续，并且不需要停下调整方向盘，采用本实施例生成后的曲线无需再进行平滑优化，生成的轨迹更容易被车辆跟踪。

2.本实施例中优化后的回旋曲线，半径不再恒定，且曲率连续，无需再次进行平滑优化，是RS曲线从理论到实际应用的提升。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆行驶路径获取方法，其特征在于，包括：

获取车辆的起点和终点；

根据所述起点和所述终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在所述行驶路径中，选取车辆的目标行驶路径。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，执行所述获取车辆的起点和终点之前，还包括：

构建曲率连续路径的模式。

3.根据权利要求2所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，所述构建曲率连续路径的模式，包括：

基于Reeds-Shepp曲线的多个模式，在各个模式中，采用曲率连续转向曲线替换所述Reeds-Shepp曲线中的圆弧。

4.根据权利要求3所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，所述曲率连续转向曲线包括回旋曲线和/或圆弧。

5.根据权利要求3所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，所述根据所述起点和所述终点，获取多个曲率连续的行驶路径，在所述行驶路径中，选取车辆的目标行驶路径，包括：

获取连接所述起点和所述终点的每个所述曲率连续路径的模式中，所述曲率连续路径的长度；

选取由小至大排列的所述长度中的首个所述曲率连续路径，设置为所述目标行驶路径。

6.根据权利要求5所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，基于所述曲率连续转向曲线为左转曲线时：

设定起始位姿为：

q_s＝(x_s,y_s,θ_s,κ_s)；

其中，q_s表示所述曲率连续转向曲线的起点，x_s表示所述起点横坐标，y_s表示所述起点纵坐标，θ_s表示所述起点处车辆朝向，κ_s表示所述起点处车辆曲率；

设定终点位姿为：

q_g＝(x_g,y_g,θ_g,κ_g)；

其中，q_g表示所述曲率连续转向曲线的终点，x_g表示所述终点横坐标，y_g表示所述终点纵坐标，θ_g表示所述终点处车辆朝向，κ_g表示所述终点处车辆曲率；

设定回旋曲线中间的过渡点为：

q_i＝(x_i,y_i,θ_i,κ_i)；

q_j＝(x_j,y_j,θ_j,κ_j)；

其中，q_i表示第一过渡点，x_i表示所述第一过渡点横坐标，y_i表示所述第一过渡点纵坐标，θ_i表示所述第一过渡点处车辆朝向，κ_i表示所述第一过渡点处车辆曲率，q_j表示表示第二过渡点，x_j表示所述第二过渡点横坐标，y_j表示所述第二过渡点纵坐标，θ_j表示所述第二过渡点处车辆朝向，κ_j表示所述第二过渡点处车辆曲率；

设定q_s到q_i为方向角为σ_max的第一回旋曲线，q_i到q_g为半径为1/κ_max的圆弧，κ_max表示车辆曲率的最大值，q_j到q_g为方向角为-σ_max的第二回旋曲线，曲率连续转向曲线的中心坐标为：

其中，Ω_cct表示曲率连续转向曲线的中心点，x_cct表示曲率连续转向曲线的中心点横坐标，y_cct表示曲率连续转向曲线的中心点纵坐标；

曲率连续转向曲线的半径为：

7.根据权利要求4所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，所述曲率连续路径的模式，包括：

所述曲率连续路径的模式包括A|AA模式、AA|A模式、AA|AA模式、A|AA|A模式、A|ASA|A模式、A|ASA模式、ASA|A模式、ASA模式中至少之一，A表示所述曲率连续转向曲线，S表示直线，|表示所述车辆运动朝向由正向转为反向或由反向转为正向。

8.根据权利要求7所述的车辆行驶路径获取方法，其特征在于，所述ASA模式包括：

所述车辆左转前进然后沿直线前进再左转或右转前进的所述曲率连续转向曲线，所述车辆左转后退然后沿直线后退再左转或右转后退的所述曲率连续转向曲线，所述车辆右转前进然后沿直线前进再右转或左转前进的所述曲率连续转向曲线，所述车辆右转后退然后沿直线后退再右转或左转后退的所述曲率连续转向曲线中至少之一；

获取所述起点处半径为所述车辆最大曲率的第一圆弧，获取所述终点处半径为所述车辆最大曲率的第二圆弧；

当所述第一圆弧和所述第二圆弧转向一致，

时：

其中，

表示所述第一圆弧的圆心，

表示所述第二圆弧的圆心，r_cct表示所述第一圆弧的半径，μ表示方向角，l(q₁q₂)表示所述曲率连续转向曲线之间直线的长度；

当所述第一圆弧和所述第二圆弧转向相反，

且

时：

9.一种车辆行驶路径获取装置(200)，其特征在于，包括：

存储器(210)，存储有计算机程序；

处理器(220)，执行所述计算机程序；

其中，所述处理器(220)在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至8中任一项所述的车辆行驶路径获取方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：

所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的车辆行驶路径获取方法的步骤。

Images