CN113212443B - 基于自动驾驶的路径生成方法、装置、设备、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于自动驾驶的路径生成方法、装置、设备、存储介质。方法包括：获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息；基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整；自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径。本发明优化基于自动驾驶的路径生成。

Description

基于自动驾驶的路径生成方法、装置、设备、存储介质
技术领域
本发明涉及无人驾驶领域，尤其涉及一种基于自动驾驶的路径生成方法、装置、设备、存储介质。
背景技术
在自动驾驶中，路径规划模块需要为车辆提供一条平稳、舒适、安全的轨迹，并交由控制模块去执行。在实际的路径规划过程中，由于道路形状、弧度等不同以及实际在道路上行驶遇到的障碍物情况，交通状况的不同，目前的路径规划难以获得良好的规划效果。
如何优化路径生成，以适应不同的道路状态，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于自动驾驶的路径生成方法、装置、电子设备、存储介质，以优化路径生成，以适应不同的道路状态。
根据本发明的一个方面，提供一种基于自动驾驶的路径生成方法，包括：
获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息；
基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整；
自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径。
在本发明的一些实施例中，所述获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息包括：
获取车辆在地图坐标系下的起点坐标、偏航角以及当前点的曲率；
将所述车辆在地图坐标系下的起点坐标、偏航角以及当前点的曲率转换为Frenet坐标系下的坐标作为所述起点的状态信息；
在道路上进行备选点的采样选取，获得多个备选终点；
获取多个备选终点在地图坐标系下的备选终点坐标、偏航角以及当前点的曲率；
将多个备选终点在地图坐标系下的备选终点坐标、偏航角以及当前点的曲率转换为Frenet坐标系下的坐标，作为多个备选终点的状态信息。
在本发明的一些实施例中，所述起点的状态信息还包括起点时间、Frenet坐标系下的起始横向速度、起始纵向速度、起始横向加速度、起始纵向加速度；
所述备选终点的状态信息还包括终止时间、Frenet坐标系下的终止横向速度、终止纵向速度、终止横向加速度、终止纵向加速度，
其中，所述起始横向速度、起始纵向速度、起始横向加速度、起始纵向加速度经由车辆在地图坐标系下的起始速度和起始加速度转换获得，
所述终止横向速度、终止横向加速度、终止纵向加速度为0，所述终止纵向速度为设定值。
在本发明的一些实施例中，所述基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹包括：
对每一组起点和备选终点：
分别生成横向轨迹和纵向轨迹，并分别通过所述起点的状态信息以及所述备选终点的状态信息进行五次多项式拟合。
在本发明的一些实施例中，所述自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径包括：
对每一备选轨迹，计算该备选轨迹的平缓评分；
将平缓评分最小的备选轨迹选取为最优轨迹。
在本发明的一些实施例中，所述计算该备选轨迹的平缓评分包括：
对该备选轨迹的横向轨迹每一个轨迹点的横向加速度进行求导获得横向加加速度；
对该备选轨迹的纵向轨迹每一个轨迹点的纵向加速度进行求导获得纵向加加速度；
对该备选轨迹的每一个轨迹点的横向加加速度和纵向加加速度求和作为该路径的平缓评分。
在本发明的一些实施例中，所述备选终点的状态信息的终止速度v根据如下公式调整：
Figure BDA0003129159310000031
其中，g为重力加速度，μ为横向的摩擦系数，R为备选终点处的道路的曲率半径。
根据本发明的又一方面，还提供一种基于自动驾驶的路径生成装置，包括：
获取模块，配置成获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息；
备选轨迹生成模块，配置成基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整；
路径生成模块，配置成自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径。
根据本发明的又一方面，还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如上所述的步骤。
根据本发明的又一方面，还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上所述的步骤。
相比现有技术，本发明的优势在于：
通过获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径，在路径生成的过程中，通过道路的曲率半径调整所述备选终点的状态信息的终止速度，从而适应道路环境，优化路径规划，提高自动驾驶安全性。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1示出了根据本发明实施例的基于自动驾驶的路径生成方法的流程图；
图2示出了根据本发明实施例的获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的Frenet坐标系的示意图；
图4示出了根据本发明实施例的生成多个备选轨迹的示意图；
图5示出了根据本发明实施例的终止速度调整前的路径规划示意图；
图6示出了根据本发明实施例的终止速度调整后的路径规划示意图；
图7示出了根据本发明实施例的基于自动驾驶的路径生成装置的模块图；
图8示意性示出本公开示例性实施例中一种计算机可读存储介质示意图；
图9示意性示出本公开示例性实施例中一种电子设备示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种基于自动驾驶的路径生成方法，如图1所示。图1示出了根据本发明实施例的基于自动驾驶的路径生成方法的流程图。图1共示出如下步骤：
步骤S110：获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息。
步骤S120：基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整。
步骤S130：自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径。
在本发明提供的基于自动驾驶的路径生成方法中，通过获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径，在路径生成的过程中，通过道路的曲率半径调整所述备选终点的状态信息的终止速度，从而适应道路环境，优化路径规划，提高自动驾驶安全性。
具体而言，图1中的步骤S110获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息可以包括如下步骤：获取车辆在地图坐标系下的起点坐标、偏航角以及当前点的曲率；将所述车辆在地图坐标系下的起点坐标、偏航角以及当前点的曲率转换为Frenet坐标系下的坐标作为所述起点的状态信息；在道路上进行备选点的采样选取，获得多个备选终点；获取多个备选终点在地图坐标系下的备选终点坐标、偏航角以及当前点的曲率；将多个备选终点在地图坐标系下的备选终点坐标、偏航角以及当前点的曲率转换为Frenet坐标系下的坐标，作为多个备选终点的状态信息。其中，偏航角为车头方向和地图坐标系下的x轴方向的夹角。其中，备选终点的采样选点的规则是沿着道路的中心线方向以及沿着垂直与中心线(参考路径)方向进行采点，如图2所示。在备选终点的采样选点以后，把地图坐标系下的坐标转换为frenet坐标系下的坐标。
具体而言，frenet坐标系采用不同于通常用x-y坐标系的方式来描述二维平面，由于自动驾驶问题中，使用x-y坐标并不方便。更方便的方法是沿着道路的方向和垂直于道路的方向建立坐标系，因此，可以采用Frenet坐标系来描述二维平面。Frenet坐标系是基于s-d来描述车辆当前在道路上的位置。如图3，s为沿着道路中心线的位置，车辆当前位置的s＝0。d为垂直于道路中心线的距离，中心线的d＝0，向两侧依次加减一定的距离即为d的坐标。由此，在本发明的各个实施例中，横向方向为垂直于道路当前位置的方向，纵向方向为当前位置沿道路中心线上的方向。
在一个具体实现中，起点的Frenet坐标为:(s＝0,d＝0)；采样的多个备选终点的Frenet坐标为:(s＝20,d＝0)，(s＝20,d＝-1)，(s＝20,d＝1)，(s＝30,d＝0)，(s＝30,d＝-1)，(s＝30,d＝1)，(s＝40,d＝0)，(s＝40,d＝-1)，(s＝40,d＝1)。本发明可以实现更多的变化方式，在此不予赘述。
具体而言，所述起点的状态信息还可以包括起点时间、Frenet坐标系下的起始横向速度、起始纵向速度、起始横向加速度、起始纵向加速度，各信息例如可以表示为：
起始时间ts＝0；
起始位置s(ts)＝ss，l(ts)＝ls；
起始横向速度vl(ts)＝vls，起始纵向速度vs(ts)＝vss
起始横向加速度al(ts)＝als，起始纵向加速度as(ts)＝ass
备选终点的状态信息还可以包括终止时间、Frenet坐标系下的终止横向速度、终止纵向速度、终止横向加速度、终止纵向加速度，各信息例如可以表示为：终止时间te；
终止位置s(te)＝se，l(te)＝le；
终止横向速度vl(te)＝vle，终止纵向速度vs(te)＝vse
终止横向加速度al(te)＝ale，终止纵向加速度as(te)＝ase
在上述起点和备选终点中，起始位置s(ts)＝ss＝0，l(ts)＝ls＝0；所述起始横向速度vls、起始纵向速度vss、起始横向加速度als、起始纵向加速度ass经由车辆在地图坐标系下的起始速度和起始加速度转换获得。为了车辆行驶稳定，可以将所述终止横向速度vle、终止横向加速度ale、终止纵向加速度ase设置为0。同时，可以按需设置所述终止纵向速度vse。在一些具体实现中，终止纵向速度vse可以设置为备选终点的道路限速。
具体而言，图1中的步骤S120基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹可以通过如下步骤来实现：对每一组起点和备选终点：分别生成横向轨迹和纵向轨迹，并分别通过所述起点的状态信息以及所述备选终点的状态信息进行五次多项式拟合。
在具体的实现中，可以设置一个时间的步长(例如0.1秒的步长)，通过对每一时间步长执行下述的五次多项式拟合，就可以获得每0.1秒的轨迹点。获得从起始时间到终止时间的多个轨迹点后，可以获得一条完整的备选轨迹，最后可以转换为地图坐标系下的坐标，生成的多个备选轨迹可以参见图4。
下面，距离说明轨迹点的计算方式：
横向轨迹点：
l(t)＝a0+a1*t+a2*t2+a3*t3+a4*t4+a5*t5
纵向轨迹点：
s(t)＝b0+b1*t+b2*t2+b3*t3+b4*t4+b5*t5
通过已知的起始点和备选终点信息得到系数[a0，a1，a2，a3，a4，a5]和[b0，b1，b2，b3，b4，b5]的值就可以得到横向和纵向的路径。计算起始的时间ts＝0,计算的终止时间为te按需设定(以te＝8.0为例进行描述)。带入所有的已知条件得到方程组：
横向状态信息：
Figure BDA0003129159310000071
Figure BDA0003129159310000072
Figure BDA0003129159310000073
Figure BDA0003129159310000074
Figure BDA0003129159310000075
Figure BDA0003129159310000076
其中，速度方程是通过对横向位置求导得到，加速度方程是通过对速度方程求导得到。六个方程六个未知数，可以解算得到[a0，a1，a2，a3，a4，a5]，即我们可以获得车辆横向的轨迹(t-l解析关系式)：
l(t)＝a0+a1*t+a2*t2+a3*t3+a4*t4+a5*t5t∈[0，8.0]
同理，对于纵向状态信息：
Figure BDA0003129159310000077
Figure BDA0003129159310000078
Figure BDA0003129159310000079
Figure BDA00031291593100000710
Figure BDA00031291593100000711
Figure BDA00031291593100000712
六个方程六个未知数，可以解算得到[b0，b1，b2，b3，b4，b5]，即我们可以获得车辆横向的轨迹(t-s解析关系式)：
s(t)＝b0+b1*t+b2*t2+b3*t3+b4*t4+b5*t5 t∈[0，8.0]
结合求得的[a0，a1，a2，a3，a4，a5]以及[b0，b1，b2，b3，b4，b5]以前述的0.1秒为时间步长以依次带入l(t)和s(t)从而获得每个时间步长的轨迹点的横向坐标和纵向坐标。
以上仅仅是示意性地描述本发明的轨迹点的计算方式，本发明并非以此为限制。
具体而言，对于车辆通过曲率比较大的弯道的时候，由于生成的五次多项式曲线的原因，会跟道路有一定的偏差，在比较狭窄的环境下就可能出现车辆无法通过的现象。因此，在本实施例中，可以根据车辆实时在弯道中的曲率半径调整弯道中车辆的终止速度，以达到调整路径的目的，使车辆能够更加贴近道路的中心线。
在车辆转弯的过程中，由横向的摩擦力提供向心力，即：
Figure BDA0003129159310000081
通过化简，得到车辆在道路中的速度极限为
Figure BDA0003129159310000082
g为重力加速度，可以取9.8m/s2。μ为横向的摩擦系数，在车轮橡胶与干燥地面的情况下，可以取为0.3，R为实时的道路曲率半径。结合图5和图6，图5示出了根据本发明实施例的终止速度调整前的路径规划示意图；图6示出了根据本发明实施例的终止速度调整后的路径规划示意图。由于道路中心线103的曲率变化较大，由此，终止速度调整后的路径规划中获得的路径105相较于终止速度调整前的路径规划中获得的路径104更为平缓，更适于自动驾驶的路径规划中。
具体而言，图1中步骤S130自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径通过如下步骤实现：对每一备选轨迹，计算该备选轨迹的平缓评分；将平缓评分最小的备选轨迹选取为最优轨迹。备选轨迹的平缓评分可以根据如下步骤计算：对该备选轨迹的横向轨迹每一个轨迹点的横向加速度进行求导获得横向加加速度；对该备选轨迹的纵向轨迹每一个轨迹点的纵向加速度进行求导获得纵向加加速度；对该备选轨迹的每一个轨迹点的横向加加速度和纵向加加速度求和作为该路径的平缓评分。
例如，对于每一组备选轨迹，可以通过时间的插值(例如,t＝0.0,0.1,0.2,0.3...7.9,8.0秒)，从而可以获得一组轨迹点。本实施例中，通过对这些轨迹点进行评分来选择最优的轨迹。
评分的方法是对轨迹的横向和纵向轨迹每一个轨迹点的加加速度进行加和操作，横向的加加速度是对横向加速度进行求导：
jl(t)＝6*a3+24*a4*t+60*a5*t2
纵向的加加速度是对纵向加速度进行求导：
js(t)＝6*b3+24*b4*t+60*b5*t2
加加速度越小，车辆得到的路径更平缓，更加舒适。所以对这些加加速度进行求和得到评分P。所以评分越低代表路径越平缓，因此，可以选择评分最小的路径作为我们最终选择的路径。评分P可以根据如下公式计算：
Figure BDA0003129159310000091
以上仅仅是本发明的基于自动驾驶的路径生成方法的多个具体实现方式，各实现方式可以独立或组合来实现，本发明并非以此为限制。进一步地，本发明的流程图仅仅是示意性地，各步骤之间的执行顺序并非以此为限制，步骤的拆分、合并、顺序交换、其它同步或异步执行的方式皆在本发明的保护范围之内。
本发明还提供一种基于自动驾驶的路径生成装置，图7示出了根据本发明实施例的基于自动驾驶的路径生成装置的模块图。基于自动驾驶的路径生成装置200包括获取模块210、备选轨迹生成模块220、路径生成模块230。
获取模块210配置成获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息；
备选轨迹生成模块220配置成基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整；
路径生成模块230配置成自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径。
在本发明提供的基于自动驾驶的路径生成装置中，通过获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径，在路径生成的过程中，通过道路的曲率半径调整所述备选终点的状态信息的终止速度，从而适应道路环境，优化路径规划，提高自动驾驶安全性。
图7仅仅是示意性的分别示出本发明提供的基于自动驾驶的路径生成装置200，在不违背本发明构思的前提下，模块的拆分、合并、增加都在本发明的保护范围之内。本发明提供的基于自动驾驶的路径生成装置200可以由软件、硬件、固件、插件及他们之间的任意组合来实现，本发明并非以此为限。
在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被例如处理器执行时可以实现上述任意一个实施例中所述基于自动驾驶的路径生成方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述基于自动驾驶的路径生成方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。
参考图8所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在租户计算设备上执行、部分地在租户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在租户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到租户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
在本公开的示例性实施例中，还提供一种电子设备，该电子设备可以包括处理器，以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器。其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一个实施例中所述基于自动驾驶的路径生成方法的步骤。
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
下面参照图9来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图9显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述基于自动驾驶的路径生成方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。
所述存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。
所述存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得租户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的上述基于自动驾驶的路径生成方法。
相比现有技术，本发明的优势在于：
通过获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径，在路径生成的过程中，通过道路的曲率半径调整所述备选终点的状态信息的终止速度，从而适应道路环境，优化路径规划，提高自动驾驶安全性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (7)

1.一种基于自动驾驶的路径生成方法，其特征在于，包括：
获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息；
基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整，所述状态信息包括横向加速度和纵向加速度，所述基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹包括：对每一组起点和备选终点：分别生成横向轨迹和纵向轨迹，并分别通过所述起点的状态信息以及所述备选终点的状态信息进行五次多项式拟合；
自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径，包括：
对每一备选轨迹，计算该备选轨迹的平缓评分，包括：对该备选轨迹的横向轨迹每一个轨迹点的横向加速度的五次多项式进行求导获得横向加加速度；对该备选轨迹的纵向轨迹每一个轨迹点的纵向加速度的五次多项式进行求导获得纵向加加速度；对该备选轨迹的每一个轨迹点的横向加加速度和纵向加加速度求和作为该路径的平缓评分；
将平缓评分最小的备选轨迹选取为最优轨迹。
2.如权利要求1所述的基于自动驾驶的路径生成方法，其特征在于，所述获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息包括：
获取车辆在地图坐标系下的起点坐标、偏航角以及当前点的曲率；
将所述车辆在地图坐标系下的起点坐标、偏航角以及当前点的曲率转换为Frenet坐标系下的坐标作为所述起点的状态信息；
在道路上进行备选点的采样选取，获得多个备选终点；
获取多个备选终点在地图坐标系下的备选终点坐标、偏航角以及当前点的曲率；
将多个备选终点在地图坐标系下的备选终点坐标、偏航角以及当前点的曲率转换为Frenet坐标系下的坐标，作为多个备选终点的状态信息。
3.如权利要求2所述的基于自动驾驶的路径生成方法，其特征在于，
所述起点的状态信息还包括起点时间、Frenet坐标系下的起始横向速度、起始纵向速度、起始横向加速度、起始纵向加速度；
所述备选终点的状态信息还包括终止时间、Frenet坐标系下的终止横向速度、终止纵向速度、终止横向加速度、终止纵向加速度，
其中，所述起始横向速度、起始纵向速度、起始横向加速度、起始纵向加速度经由车辆在地图坐标系下的起始速度和起始加速度转换获得，
所述终止横向速度、终止横向加速度、终止纵向加速度为0，所述终止纵向速度为设定值。
4.如权利要求1所述的基于自动驾驶的路径生成方法，其特征在于，所述备选终点的状态信息的终止速度v根据如下公式调整：
Figure FDA0003760317340000021
其中，g为重力加速度，μ为横向的摩擦系数，R为备选终点处的道路的曲率半径。
5.一种基于自动驾驶的路径生成装置，其特征在于，包括：
获取模块，配置成获取车辆的起点以及多个备选终点的状态信息；
备选轨迹生成模块，配置成基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹，其中所述备选终点的状态信息的终止速度基于道路的曲率半径调整，所述状态信息包括横向加速度和纵向加速度，所述基于所述起点以及多个备选终点的状态信息，生成多条备选轨迹包括：对每一组起点和备选终点：分别生成横向轨迹和纵向轨迹，并分别通过所述起点的状态信息以及所述备选终点的状态信息进行五次多项式拟合；
路径生成模块，配置成自多条备选轨迹中选取最优轨迹作为所生成的路径，包括：
对每一备选轨迹，计算该备选轨迹的平缓评分，包括：对该备选轨迹的横向轨迹每一个轨迹点的横向加速度的五次多项式进行求导获得横向加加速度；对该备选轨迹的纵向轨迹每一个轨迹点的纵向加速度的五次多项式进行求导获得纵向加加速度；对该备选轨迹的每一个轨迹点的横向加加速度和纵向加加速度求和作为该路径的平缓评分；
将平缓评分最小的备选轨迹选取为最优轨迹。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如权利要求1至4任一项所述的方法。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至4任一项所述的方法。
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CN106114507B (zh) * 2016-06-21 2018-04-03 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于智能车辆的局部轨迹规划方法和装置
US10800403B2 (en) * 2018-05-14 2020-10-13 GM Global Technology Operations LLC Autonomous ride dynamics comfort controller
US10908613B2 (en) * 2018-10-15 2021-02-02 Baidu Usa Llc Optimal longitudinal trajectory generation under varied lateral acceleration constraints
CN111824158B (zh) * 2020-07-24 2021-10-12 广州小鹏自动驾驶科技有限公司 一种车辆控制方法、装置、车辆、存储介质
CN112020014B (zh) * 2020-08-24 2022-08-19 中国第一汽车股份有限公司 一种换道轨迹规划方法、装置、服务器及存储介质
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