CN112498355A - 一种速度规划方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动驾驶技术领域，具体是一种速度规划方法及装置，所述方法包括：获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度；根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式；基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。本发明的速度规划方法，考虑最小规划距离、最小匀速时间及实际限制速度等约束，针对不同的情景，采用不同的规划方法进行速度规划，能够提高车辆行驶安全性和乘客的舒适性。

Description

一种速度规划方法及装置

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种速度规划方法及装置。

背景技术

随着车辆技术的发展，自动驾驶车辆成为热点研究领域。自动驾驶车辆包括以自动驾驶模式运行(例如无人驾驶)的车辆，自动驾驶车辆可以将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。自动驾驶车辆可以使用车载传感器导航到各个位置，从而实现在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的情况下行驶。

自动驾驶车辆在行驶过程中，需要为其进行运动规划，运动规划一般又分为路径规划和速度规划，其中速度规划直接影响到自动驾驶车辆的运行，以及乘客的舒适性。车辆在进行运动过程中，所处环境相当复杂，不同路段限速(包含交规限速及由于几何因素造成的限速等)不同、红绿灯变换、交通拥堵等，导致对自动驾驶车辆的速度规划变得十分复杂。

现有技术中，一般兼顾乘客舒适性及运行效率确定速度规划的最大加减速度约束，变速时往往以最大加减速约束进行规划，使得车辆在变速时加减速均保持在乘客舒适度耐受边缘。这种固定加减速规划的方法，速度规划相对僵硬，在难以处理的短路径规划过程中，可能会导致车辆频繁起停。因此，现有技术中的速度规划方法规划效果较差，不仅容易造成安全隐患，而且乘客舒适性差，也不利于节省能源。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种速度规划方法及装置，能够提高车辆行驶安全性和乘客的舒适性。

为了解决上述问题，本发明提供一种速度规划方法，包括：

获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度；

根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式；

基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。

进一步地，所述根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式包括：

判断所述规划路径长度与所述最小规划距离的大小；

当所述规划路径长度小于所述最小规划距离时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第一规划模式；

当所述规划路径长度大于或者等于所述最小规划距离时，判断所述末速度是否等于零；当所述末速度等于零时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第二规划模式；

当所述末速度不等于零时，判断所述实际限制速度与所述期望速度的大小；当所述实际限制速度大于或者等于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第三规划模式；

当所述实际限制速度小于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第四规划模式。

进一步地，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果包括：

当所述目标规划模式为第一规划模式时，判断所述末速度是否等于零；

当所述末速度等于零时，根据所述规划路径长度和所述初速度计算所述目标车辆的第一减速度；

根据所述第一减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

进一步地，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还包括：

当所述目标规划模式为第二规划模式时，根据所述规划路径长度和所述初速度计算所述目标车辆的第二减速度；

如果所述第二减速度位于预设减速度范围内，则以所述第二减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果所述第二减速度位于所述预设减速度范围外，则根据所述期望速度与所述实际限制速度重新确定所述目标车辆对应的目标规划模式。

进一步地，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还包括：

当所述目标规划模式为第三规划模式时，判断所述初速度与所述期望速度的大小；

如果所述初速度大于或者等于所述期望速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述期望速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述期望速度以减速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则基于直接减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

进一步地，所述判断所述初速度和所述期望速度的大小之后，还包括：

如果所述初速度小于所述期望速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述期望速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述期望速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则根据所述规划路径长度、所述初速度和所述末速度计算第一目标速度；基于所述第一目标速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

进一步地，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还包括：

当所述目标规划模式为第四规划模式时，判断所述初速度和所述实际限制速度的大小；

如果所述初速度小于所述实际限制速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述实际限制速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述实际限制速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则根据所述规划路径长度、所述初速度和所述末速度计算第二目标速度；基于所述第二目标速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

进一步地，所述判断所述初速度和所述实际限制速度的大小之后，还包括：

如果所述初速度大于或者等于所述实际限制速度，获取所述目标车辆到限速点的目标距离，判断所述目标距离与所述最小规划距离的大小；

当所述目标距离小于所述最小规划距离时，计算从所述初速度减速至所述实际限制速度所需的最小距离；根据所述最小距离确定所述目标车辆的第三减速度，根据所述第三减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

当所述目标距离大于或者等于所述最小规划距离时，根据所述目标距离、所述初速度和所述实际限制速度计算所述目标车辆的第四减速度，根据所述第四减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

进一步地，所述判断所述初速度和所述实际限制速度的大小之前，还包括：

判断所述实际限制速度与所述末速度的大小；

如果所述实际限制速度小于所述末速度，将所述末速度设置为所述实际限制速度；

如果所述实际限制速度大于或者等于所述末速度，获取所述目标车辆到限速点的目标距离；根据所述规划路径长度、所述末速度和所述目标距离更新所述实际限制速度。

本发明另一方面保护一种速度规划装置，包括：

规划信息获取模块，用于获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度；

规划模式确定模块，用于根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式；

速度规划模块，用于基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。

由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明的速度规划方法，考虑最小规划距离、最小匀速时间及实际限制速度等约束，针对不同的情景，采用不同的规划方法进行速度规划，根据规划路径长度、初速度和末速度在最大与最小加减速度之间灵活设置加减速度，能够保证车辆行驶满足速度限制约束，同时使得车辆加减速尽可能平缓、避免频繁起停，提高车辆行驶安全性和乘客的舒适性。另外，本发明的速度规划方法不仅能够很好地兼容正常路径，也可以很好地处理特殊情况下的速度规划问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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它附图。

图1是本发明一个实施例提供的速度规划方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的确定目标规划模式的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的第一规划模式的规划流程图；

图4是本发明一个实施例提供的第二规划模式的规划流程图；

图5A和图5B是本发明一个实施例提供的第三规划模式的规划流程图；

图6A至图6C是本发明一个实施例提供的第四规划模式的规划流程图；

图7是本发明一个实施例提供的速度规划装置的结构示意图。

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的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。

参考说明书附图1，其示出了本发明一个实施例提供的速度规划方法的流程。如图1所示，所述方法可以包括：

S110：获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度。

本发明实施例中，在进行速度规划之前，可以确定本次规划的各种信息，包括规划路径长度、初速度、末速度和期望速度等，还可以根据交规得到的道路限速以及由于道路几何形状所导致的几何限速确定实际限制速度(例如取两者中最小者作为实际限制速度)，并且可以获取所述目标车辆与限速点的目标距离。另外，还可以预先根据舒适性、经济性、车辆约束等条件设定最小规划距离s_min、最大加速度A_max、最小加速度A_min、最大减速度D_max、最小减速度D_min、最小匀速时间T_const等信息。

S120：根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式。

本发明实施例中，可以将速度规划分为四个不同的模式，第一种模式可以为规划路径长度小于最小规划距离的情况；第二种模式可以为降速到零的情况；第三种模式可以为实际限制速度大于或者等于期望速度的情况，此时直接按照期望速度进行规划；第四种模式可以为实际限制速度小于期望速度的情况，此时按照实际限制速度及与限速点的目标距离进行规划。

在一个可能的实施例中，所述根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式可以包括：

判断所述规划路径长度与所述最小规划距离的大小；

当所述规划路径长度小于所述最小规划距离时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第一规划模式；

当所述规划路径长度大于或者等于所述最小规划距离时，判断所述末速度是否等于零；当所述末速度等于零时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第二规划模式；

当所述末速度不等于零时，判断所述实际限制速度与所述期望速度的大小；当所述实际限制速度大于或者等于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第三规划模式；

当所述实际限制速度小于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第四规划模式。

具体地，结合参考说明书附图2，可以首先判断本次规划的规划路径长度与最小规划距离之间的关系，如果规划路径长度小于最小规划距离，则进入第一规划模式；否则判断是否需要降速到零，如果需要降速到零，则进入第二规划模式；否则根据实际限制速度与期望速度的大小关系，分别进入第三规划模式或者第四规划模式。

S130：基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。

本发明实施例中，可以根据确定的目标规划模式采用对应的速度规划方法进行规划，得到规划结果。针对不同情况进行分类规划，可以避免车辆频繁起停，减少不必要的加减速过程，提高乘客舒适性。

在一个可能的实施例中，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果可以包括：

当所述目标规划模式为第一规划模式时，判断所述末速度是否等于零；

当所述末速度等于零时，根据所述规划路径长度和所述初速度计算所述目标车辆的第一减速度；

根据所述第一减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

具体地，结合参考说明书附图3，其示出了本发明一个实施例提供的第一规划模式的规划流程图。此时，所述规划路径长度s_p小于所述最小规划距离s_min，当所述末速度不等于零时，直接报错返回；当所述末速度等于零时，如果初速度v₀也等于零，则不规划，直接输出当前位置；如果初速度v₀不等于零，则计算在s_p距离内将目标车辆的车速由v₀降为零所需要的最小的减速度D，作为第一减速度，计算公式如下：

如果D＞D_max，则表明在s_p距离内无法将目标车辆的车速降为零，则报错返回；如果D_min≤D≤D_max，则以D为减速度进行降速规划；否则以D_min进行降速规划，使得目标车辆最终在s_p距离内停止。

在一个可能的实施例中，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还可以包括：

当所述目标规划模式为第二规划模式时，根据所述规划路径长度和所述初速度计算所述目标车辆的第二减速度；

如果所述第二减速度位于预设减速度范围内，则以所述第二减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果所述第二减速度位于所述预设减速度范围外，则根据所述期望速度与所述实际限制速度重新确定所述目标车辆对应的目标规划模式

具体地，结合参考说明书附图4，其示出了本发明一个实施例提供的第二规划模式的规划流程图。此时，首先计算在s_p范围内由初始速度v₀降速到零所需要的最小的减速度D，作为第二减速度，计算方法同式(1)。如果所述第二减速度D位于预设减速度范围内(即D_min≤D≤D_max)，则直接以D进行降速规划；否则根据所述期望速度与所述实际限制速度的大小关系重新确定所述目标车辆对应的目标规划模式(确定进入第三规划模式或者第四规划模式)。

在一个可能的实施例中，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还可以包括：

当所述目标规划模式为第三规划模式时，判断所述初速度与所述期望速度的大小；

如果所述初速度大于或者等于所述期望速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述期望速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述期望速度以减速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则基于直接减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

实际应用中，由于在车辆运行过程中，往往存在限速。限速的来源一般有两种，即根据交规得到的道路限速以及由于道路几何形状所导致的几何限速，可以取两者中最小者作为实际限制速度。

具体地，结合参考说明书附图5A和图5B，其示出了本发明一个实施例提供的第三规划模式的规划流程图。此时实时限制速度v_l大于或者等于期望速度v_e，如图5A所示，如果所述初速度v₀大于或者等于所述期望速度v_e，可以首先计算以最大减速度D_max从初速度v₀降速到末速度v_f所需要的距离s_0f，计算公式如下：

首先，可以判断所述距离s_0f与规划路径长度s_p之间的大小，如果s_0f＞s_p，说明在规划路径长度s_p内不足以降速到末速度，此时可以判断末速度是否为零，如果末速度为零，则报错返回，如果末速度不为零，则以最大减速度D_max向末速度尽可能变速。

如果s_0f≤s_p，说明在规划路径长度s_p内可以满足降速，此时可以判断本次规划是否满足最小匀速时间条件。判断方法可以包括：计算期望速度v_e和最小匀速时间T_const的乘积与s_0f的和，如果s_0f+v_eT_const≤s_p，说明本次规划满足最小匀速时间条件，此时可以将规划结果分为减速-匀速-减速三段，即以最大减速度D_max降速到期望速度v_e，再以期望速度v_e匀速运动t_con时间，最后以最大减速度D_max降速到末速度v_f。计算匀速运动时间t_con的方法如下：

如果s_0f+v_eT_const＞s_p，说明本次规划不满足最小匀速时间条件，此时可以调整减速度直接从初速度v₀降速到末速度v_f，减速度的计算方法如式(1)所示。

在一个可能的实施例中，所述判断所述初速度和所述期望速度的大小之后，还可以包括：

如果所述初速度小于所述期望速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述期望速度判断当前规划是否满足最小匀速时间条件；

如果所述当前规划满足最小匀速时间条件，则基于所述期望速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果所述当前规划不满足最小匀速时间条件，则根据所述规划路径长度、所述初速度和所述末速度计算第一目标速度；基于所述第一目标速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

具体地，如图5B所示，如果所述初速度v₀小于所述期望速度v_e，此时可以判断本次规划是否满足最小匀速时间条件。首先可以计算从初速度v₀升速到期望速度v_e所需要的最小距离s_0e及由期望速度v_e降速到末速度v_f所需要的最小距离s_ef，计算公式如下：

然后可以计算期望速度v_e和最小匀速时间T_const的乘积与s_0e、s_ef的和，如果s_0e+s_ef+v_eT_const≤s_p，说明本次规划满足最小匀速时间条件，此时可以将规划结果分为加速-匀速-减速三段，即规划结果为以最大加速度A_max升速到期望速度v_e，然后以v_e匀速运动时间t_con，最后以最大减速度D_max降速到末速度v_f。其中t_con的计算方式如下式所示：

如果s_0e+s_ef+v_eT_const＞s_p，说明本次规划不满足最小匀速时间条件，首先可以计算从初速度v₀直接变速到末速度v_f的所需要最小距离即

其中，如果v₀＜v_f，A＝A_max；否则，A＝D_max。

然后可以判断所述距离s_0f与规划路径长度s_p之间的大小，如果s_0f＞s_p，则判断末速度v_f是否为零，如果末速度v_f为零，则说明不能在s_p范围内降速为零，报错返回；如果末速度v_f不为零，则以最大加速度或者最大减速度尽可能向末速度变速。如果s_0f≤s_p，则计算可以保持最小匀速时间T_const的第一目标速度v，计算方法即为解如下所示的一元二次方程：

其中可行解范围为v₀≤v≤v_f，如果存在可行解，可以将规划结果分为加速-匀速-减速三段，即规划结果为以最大加速度A_max升速到第一目标速度v，然后以第一目标速度v匀速运动时间T_const，最后以最大减速度D_max降速到末速度v_f。如果不存在可行解，则保持初速度v₀与末速度v_f中较大者匀速，即当v₀＞v_f时，先以v₀匀速运动，再以最大减速减速到v_f；当v₀≤v_f时，先以最大加速度加速到v_f，然后以v_f匀速运动。

在一个可能的实施例中，当所述目标规划模式为第四规划模式时，在判断所述初速度和所述实际限制速度的大小之前，还可以包括：

判断所述实际限制速度与所述末速度的大小；

如果所述实际限制速度小于所述末速度，将所述末速度设置为所述实际限制速度；

如果所述实际限制速度大于或者等于所述末速度，获取所述目标车辆到限速点的目标距离；根据所述规划路径长度、所述末速度和所述目标距离更新所述实际限制速度。

具体地，结合参考说明书附图6A，当实际限制速度v_l小于所述末速度v_f时，可以将所述末速度设置为实际限制速度，即v_f＝v_l。否则计算从实际限制速度v_l降速到末速度v_f所需要的最小距离s_lf，计算方法如下：

判断所述距离s_lf与规划路径长度s_p和目标车辆到限速点的目标距离s_l的差值s_p-s_l之间的大小，如果s_lf＞s_p-s_l，则为了保证末速度，可以调整v_l到可以完成降速，可以通过下式计算得到新的实际限制速度：

最后可以进入判断所述初速度与所述实际限制速度的大小的步骤来确定具体的速度规划过程，具体地，如果初速度小于实际限制速度，即v₀＜v_l，则采用过程一，其流程图如图6B所示；如果初速度大于或者等于实际限制速度，即v₀≥v_l，则进入过程二，其流程图如图6C所示。如果s_lf≤s_p-s_l，则可以不对所述实际限制速度进行更新。

在一个可能的实施例中，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还可以包括：

当所述目标规划模式为第四规划模式时，判断所述初速度和所述实际限制速度的大小；

如果所述初速度小于所述实际限制速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述实际限制速度判断当前规划是否满足最小匀速时间条件；

如果所述当前规划满足最小匀速时间条件，则基于所述实际限制速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果所述当前规划不满足最小匀速时间条件，则根据所述规划路径长度、所述初速度和所述末速度计算第二目标速度；基于所述第二目标速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

具体地，结合参考说明书附图6B，如果所述初速度v₀小于所述实际限制速度v_l，此时可以判断本次规划是否满足最小匀速时间条件。首先可以计算从初速度v₀升速到实际限制速度v_l所需要的最小距离s_0l及由实际限制速度v_l降速到末速度v_f所需要的最小距离s_lf，计算公式如下：

然后可以计算实际限制速度v_l和最小匀速时间T_const的乘积与s_0l、s_lf的和，如果s_0l+s_lf+v_lT_const≤s_p，说明本次规划满足最小匀速时间条件，此时可以将规划结果分为加速-匀速-减速三段，即规划结果为以最大加速度A_max升速到实际限制速度v_l，然后以v_l匀速运动时间t_con，最后以最大减速度D_max降速到末速度v_f。其中t_con的计算方式如下式所示：

如果s_0l+s_lf+v_lT_const＞s_p，说明本次规划不满足最小匀速时间条件，首先可以计算从初速度v₀直接变速到末速度v_f的所需要最小距离s_0f，计算公式如式(2)所示。

然后可以判断所述距离s_0f与规划路径长度s_p之间的大小，如果s_0f＞s_p，则判断末速度v_f是否为零，如果末速度v_f为零，则说明不能在s_p范围内降速为零，报错返回；如果末速度v_f不为零，则以最大加速度或者最大减速度尽可能向末速度变速。如果s_0f≤s_p，则计算可以保持最小匀速时间T_const的第二目标速度v，计算方法如式(3)所示。

如果存在可行解，可以将规划结果分为加速-匀速-减速三段，即规划结果为以最大加速度A_max升速到第二目标速度v，然后以第二目标速度v匀速运动时间T_const，最后以最大减速度D_max降速到末速度v_f。如果不存在可行解，则保持初速度v₀与末速度v_f中较大者匀速，即当v₀＞v_f时，先以v₀匀速运动，再以最大减速减速到v_f；当v₀≤v_f时，先以最大加速度加速到v_f，然后以v_f匀速运动。

在一个可能的实施例中，所述判断所述初速度和所述实际限制速度的大小之后，还可以包括：

如果所述初速度大于或者等于所述实际限制速度，获取所述目标车辆到限速点的目标距离，判断所述目标距离与所述最小规划距离的大小；

当所述目标距离小于所述最小规划距离时，计算从所述初速度减速至所述实际限制速度所需的最小距离；根据所述最小距离确定所述目标车辆的第三减速度，根据所述第三减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

当所述目标距离大于或者等于所述最小规划距离时，根据所述目标距离、所述初速度和所述实际限制速度计算所述目标车辆的第四减速度，根据所述第四减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

具体地，结合参考说明书附图6B，如果所述初速度v₀大于或者等于所述实际限制速度v_l，首先可以判断目标车辆到限速点的目标距离s_l与所述最小规划距离s_min的大小，如果s_l＜s_min，可以计算以最大减速度D_max从初速度v₀降速到实际限制速度v_l所需要的最小距离s_0l，计算公式如下：

如果s_0l＜s_l，则计算在s_l距离内从初速度v₀降速到实际限制速度v_l的减速度D，记为第三减速度，计算方法如下式所示：

此时速度规划结果可以为先以第三减速度D降速到实际限制速度v_l，再以v_l进行匀速运动。其中，如果第三减速度小于最小减速度(即D＜D_min)，则取D＝D_min。

如果s_0l≥s_l，判断s_0l与规划路径长度s_p之间的大小，如果s_0l＜s_p，此时速度规划结果可以为以最大减速度D_max进行降速至实际限制速度v_l，然后匀速运行；否则以最大减速度D_max尽可能降速。

如果目标距离大于或者等于最小规划距离，即s_l≥s_min，计算在s_l距离范围内从初速度v₀降速到v_l的减速度D，记为第四减速度，计算方法如下式所示：

如果所述第四减速度小于最小减速度，即D＜D_min，则先以初速度v₀匀速，再以最小减速度D_min进行降速到v_l。

如果所述第四减速度大于或者等于最小减速度，并且所述第四减速度小于或者等于最大减速度，即D_min≤D≤D_max，则先以第四减速度D进行降速到v_l，再以v_l进行匀速行驶。

如果所述第四减速度大于最大减速度，即D＞D_max，则计算以最大减速度D_max从v₀降速到v_l所需要的距离s_0l，计算方法如下所示：

如果距离s_0l小于规划路径长度s_p，即s_0l＜s_p，则先以最大减速度D_max降速到v_l，然后以v_l匀速行驶；否则，则以最大减速度D_max进行降速。

综上所述，本发明的速度规划方法具有以下有益效果：

本发明的速度规划方法，考虑最小规划距离、最小匀速时间及实际限制速度等约束，针对不同的情景，采用不同的规划方法进行速度规划，根据规划路径长度、初速度和末速度在最大与最小加减速度之间灵活设置加减速度，能够保证车辆行驶满足速度限制约束，同时使得车辆加减速尽可能平缓、避免频繁起停，提高车辆行驶安全性和乘客的舒适性。

另外，本发明的速度规划方法不仅能够很好地兼容正常路径，也可以很好地处理特殊情况下的速度规划问题。

结合参考说明书附图7，其示出了本发明一个实施例提供的速度规划装置的结构。如图7所示，所述装置可以包括：

规划信息获取模块710，用于获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度；

规划模式确定模块720，用于根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式；

速度规划模块730，用于基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。

在一个可能的实施例中，所述规划模式确定模块720可以包括：

判断单元，用于判断所述规划路径长度与所述最小规划距离的大小；

第一确定单元，用于当所述规划路径长度小于所述最小规划距离时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第一规划模式；

第二确定单元，用于当所述规划路径长度大于或者等于所述最小规划距离时，判断所述末速度是否等于零；当所述末速度等于零时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第二规划模式；

第三确定单元，用于当所述末速度不等于零时，判断所述实际限制速度与所述期望速度的大小；当所述实际限制速度大于或者等于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第三规划模式；

第四确定单元，用于当所述实际限制速度小于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第四规划模式。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种速度规划方法，其特征在于，包括：

获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度；

根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式；

基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式包括：

判断所述规划路径长度与所述最小规划距离的大小；

当所述规划路径长度小于所述最小规划距离时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第一规划模式；

当所述规划路径长度大于或者等于所述最小规划距离时，判断所述末速度是否等于零；当所述末速度等于零时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第二规划模式；

当所述末速度不等于零时，判断所述实际限制速度与所述期望速度的大小；当所述实际限制速度大于或者等于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第三规划模式；

当所述实际限制速度小于所述期望速度时，确定所述目标车辆对应的目标规划模式为第四规划模式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果包括：

当所述目标规划模式为第一规划模式时，判断所述末速度是否等于零；

当所述末速度等于零时，根据所述规划路径长度和所述初速度计算所述目标车辆的第一减速度；

根据所述第一减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还包括：

当所述目标规划模式为第二规划模式时，根据所述规划路径长度和所述初速度计算所述目标车辆的第二减速度；

如果所述第二减速度位于预设减速度范围内，则以所述第二减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果所述第二减速度位于所述预设减速度范围外，则根据所述期望速度与所述实际限制速度重新确定所述目标车辆对应的目标规划模式。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还包括：

当所述目标规划模式为第三规划模式时，判断所述初速度与所述期望速度的大小；

如果所述初速度大于或者等于所述期望速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述期望速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述期望速度以减速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则基于直接减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断所述初速度和所述期望速度的大小之后，还包括：

如果所述初速度小于所述期望速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述期望速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述期望速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则根据所述规划路径长度、所述初速度和所述末速度计算第一目标速度；基于所述第一目标速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果还包括：

当所述目标规划模式为第四规划模式时，判断所述初速度和所述实际限制速度的大小；

如果所述初速度小于所述实际限制速度，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度、所述最小匀速时间和所述实际限制速度判断本次规划是否满足最小匀速时间条件；

如果本次规划满足最小匀速时间条件，则基于所述实际限制速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

如果本次规划不满足最小匀速时间条件，则根据所述规划路径长度、所述初速度和所述末速度计算第二目标速度；基于所述第二目标速度以加速-匀速-减速模式进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断所述初速度和所述实际限制速度的大小之后，还包括：

如果所述初速度大于或者等于所述实际限制速度，获取所述目标车辆到限速点的目标距离，判断所述目标距离与所述最小规划距离的大小；

当所述目标距离小于所述最小规划距离时，计算从所述初速度减速至所述实际限制速度所需的最小距离；根据所述最小距离确定所述目标车辆的第三减速度，根据所述第三减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果；

当所述目标距离大于或者等于所述最小规划距离时，根据所述目标距离、所述初速度和所述实际限制速度计算所述目标车辆的第四减速度，根据所述第四减速度进行速度规划，得到所述目标车辆对应的速度规划结果。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断所述初速度和所述实际限制速度的大小之前，还包括：

判断所述实际限制速度与所述末速度的大小；

如果所述实际限制速度小于所述末速度，将所述末速度设置为所述实际限制速度；

如果所述实际限制速度大于或者等于所述末速度，获取所述目标车辆到限速点的目标距离；根据所述规划路径长度、所述末速度和所述目标距离更新所述实际限制速度。

10.一种速度规划装置，其特征在于，包括：

规划信息获取模块，用于获取目标车辆的速度规划信息，所述速度规划信息包括规划路径长度、初速度、末速度、期望速度和实际限制速度；

规划模式确定模块，用于根据所述规划路径长度、所述期望速度、所述实际限制速度和预设的最小规划距离确定所述目标车辆对应的目标规划模式；

速度规划模块，用于基于所述目标规划模式，根据所述规划路径长度、所述初速度、所述末速度和预设的最小匀速时间进行速度规划，确定所述目标车辆对应的速度规划结果。

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