CN113390431B - 动态生成参考线的方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态生成参考线的方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：获取高精地图，基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则继续遍历下一个中心点；对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则对未遍历中心点执行以上步骤，直到不存在未遍历的中心点；根据所有参考路径点生成参考线。本发明通过动态生成参考路径点，减少了一次性生成全局参考路径点的生成时间和误差，最终快速生成准确的参考线。

Description

动态生成参考线的方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本发明涉及自动驾驶路径规划的技术领域，更具体地，涉及一种动态生成参考线的方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

近几年，自动驾驶已成为一个迅速发展的研究领域。自动驾驶技术在提高驾驶安全性、舒适性和效率方面具有巨大的潜力。在过去的十年里，随着传感技术、计算机技术、人工智能技术的进步，自动驾驶技术受到学术界和工业界的广泛关注。在自动驾驶众多领域中，路径规划是影响自动驾驶汽车的自主驾驶能力的重要因素之一。自动驾驶要实现路径规划，必须先建立起高精地图，再根据高精地图信息和数据进行路径规划与路径优化。高精地图具有整体中心点离散，转弯处中心点密集的特点，会造成参考线生成误差大的缺陷；假如目标点离起点的距离很远，参考线的生成时间会非常慢。

2018年11月13日公开的中国专利CN108801273A提供了一种道路参考线的生成方法及装置，所述生成方法包括：按照道路的方向，顺序对预先获取的所述道路的车道分组进行遍历，一个车道分组对应所述道路的一个道路段；对遍历到的车道分组，根据属于所述车道分组的车道线的形状点，获取所述车道分组中的至少一条车道线作为有效车道线；基于所述有效车道线，获取所述车道分组对应的道路段的道路段参考线；该方法按照车道数、岔口或者路口对道路进行分段，对道路段获取参考线；该方法没有考虑到道路段过长或整条道路不存在车道数变化、岔口或者路口时，需要一次性生成较长道路段或全局道路的参考线，生成时间长，生成结果误差大，无法满足快速生成准确的参考线的要求。

发明内容

本发明为克服上述现有技术进行路径规划时，无法快速生成准确的参考线的缺陷，提供一种动态生成参考线的方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法能够动态生成参考路径点，减少了生成参考路径点的生成时间和误差，最终快速生成准确的参考线。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种动态生成参考线的方法，所述方法包括：

S1：获取高精地图，基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；

S2：从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；

S3：判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则继续遍历下一个中心点；

S4：对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；

S5：判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则对未遍历中心点执行步骤S2-S4，直到不存在未遍历的中心点；

S6：根据所有参考路径点生成参考线。

优选地，利用LaneLet框架生成所述高精地图。LaneLet是自动驾驶领域高精度地图的一种高效表达方式，不仅可以表达车道几何，也可以完整表述车道拓扑，生成的高精地图具有良好的精度，后续获取的车道中心线上的中心点更准确。

优选地，执行所述步骤S2前，还需将车道中心线上的中心点映射至局部平面坐标系中。

优选地，所述已遍历中心点的累计距离的计算公式为：

式中，S_i表示已遍历的第i+1个中心点与第i个中心点间的距离，第i+1个中心点的坐标为(x_i+1,y_i+1)，第i个中心点的坐标为(x_i,y_i)，S表示已遍历中心点的累计距离。

优选地，所述步骤S4具体包括：

S4.1：设置间隔距离阈值；

S4.2：判断相邻两个中心点间的距离是否大于间隔距离阈值；若相邻两个中心点间的距离大于间隔距离阈值，则执行步骤S4.3；否则，将这两个中心点作为参考路径点；

S4.3：设置插值步长，对相邻两个中心点进行线性插值，获得的插值点作为参考路径点；

间隔距离阈值和插值步长的改变，插值产生的效果也不同；要保证插点不能过密，以减少计算量；也不能过稀疏，以提高生成的参考线的精度。

优选地，所述步骤S4.3中，对相邻两个中心点进行线性插值的具体方法为：

从第一个中心点和第二个中心点开始进行线性插值，第一个中心点和第二个中心点的坐标为(x₀,y₀)、(x₁,y₁)，在这两个中心点形成的直线上的插值点的坐标记为(x_m,y_m)；相邻两个中心点间的距离为d₁，两个中心点形成的直线与x轴形成的角度为θ₁，则：

设置插值步长为Δl，插值点的坐标为：

x_m∈[x₀,x₁]

m·Δl∈(0,d₁)

式中，m表示插值的次数；

改变插值的次数，获得第一个中心点和第二个中心点之间的所有插值点；用相同方法计算已遍历中心点中每个中心点与前一个中心点之间的所有插值点；将所有中心点之间的所有插值点作为参考路径点。

优选地，利用三次样条插值法，根据所有参考路径点生成参考线。三次样条插值法具有计算简单、稳定性好、收敛性有保证、参考路径点处的曲线光滑性好的优点。

本发明还提供了一种动态生成参考线的装置，所述装置包括：

地图生成模块，用于获取高精地图，并基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；

距离计算模块，用于从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；

距离判断模块，判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则控制距离计算模块继续遍历下一个中心点；

线性插值模块，用于对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；

中心点判断模块，用于判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则将未遍历中心点返回距离计算模块，直到不存在未遍历的中心点；

参考线生成模块，用于根据所有参考路径点生成参考线。

本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种动态生成参考线的方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种动态生成参考线的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明基于高精地图获取车道中心线上的中心点，比较已遍历中心点的累计距离与预设的距离阈值，当累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，对已遍历的中心点进行线性插值，动态生成参考路径点；避免了当目标点距离过远，一次性生成全局的参考路径点时的生成时间漫长、生成结果误差大的缺陷；再判断是否存在未遍历的中心点，对未遍历的中心点进行上述累计距离计算和比较操作，生成下一段道路的参考路径点，利用所有参考路径点生成参考线。本发明能够快速生成准确的参考线。

附图说明

图1为实施例1所述的一种动态生成参考线的方法流程图；

图2为实施例1所述的对相邻两个中心点进行线性插值的示意图；

图3为实施例2所述的一种动态生成参考线的装置的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种动态生成参考线的方法，如图1所示，所述方法包括：

S1：获取高精地图，基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；

利用LaneLet框架生成所述高精地图，车道中心线上的中心点从路径规划的起点至终点，并将车道中心线上的中心点映射至局部平面坐标系中

S2：从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；

第一个未遍历的中心点即为路径规划的起点，已遍历中心点的累计距离的计算公式为：

式中，S_i表示已遍历的第i+1个中心点与第i个中心点间的距离，第i+1个中心点的坐标为(x_i+1,y_i+1)，第i个中心点的坐标为(x_i,y_i)，S表示已遍历中心点的累计距离；

S3：判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则继续遍历下一个中心点；

S4：对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；

S4.1：设置间隔距离阈值；

S4.2：判断相邻两个中心点间的距离是否大于间隔距离阈值；若相邻两个中心点间的距离大于间隔距离阈值，则执行步骤S4.3；否则，将这两个中心点作为参考路径点；

S4.3：设置插值步长，对相邻两个中心点进行线性插值，获得的插值点作为参考路径点。

如图2所示，从第一个中心点和第二个中心点开始进行线性插值，第一个中心点和第二个中心点的坐标为(x₀,y₀)、(x₁,y₁)，在这两个中心点形成的直线上的插值点的坐标记为(x_m,y_m)；相邻两个中心点间的距离为d₁，两个中心点形成的直线与x轴形成的角度为θ₁，则：

Δx＝x₁-x₀

Δy＝y₁-y₀

设置插值步长为Δl，插值点的坐标为：

x_m∈[x₀,x₁]

m·Δl∈(0,d₁)

式中，m表示插值的次数；

改变插值的次数，获得第一个中心点和第二个中心点之间的所有插值点；用相同方法计算已遍历中心点中每个中心点与前一个中心点之间的所有插值点；将所有中心点之间的所有插值点作为参考路径点；

间隔距离阈值和插值步长的改变，插值产生的效果也不同；要保证插点不能过密，以减少计算量；也不能过稀疏，以提高生成的参考线的精度；本实施例中，间隔距离阈值设置为1m。

S5：判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则对未遍历中心点执行步骤S2-S4，直到不存在未遍历的中心点；

S6：利用三次样条插值法，根据所有参考路径点生成参考线。

本实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种动态生成参考线的方法的步骤。

本实施例还提供了一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种动态生成参考线的方法的步骤。

在具体实施过程中，若路径规划的终点距离起点较近，即已遍历中心点的累计距离小于等于预设的距离阈值时，就可以一次性生成从起点到终点的全局参考路径点，进而生成全局参考线；当路径规划的终点距离起点很远时，即已遍历中心点的累计距离大于预设的距离阈值时，如果选择一次性生成全局的参考路径点，生成时间将是不可估量的，并且误差也会随着距离的增大而增大，使用本实施例提供的方法，边从起点向终点行进，边动态的获得参考路径点，生成参考线；经测试，规划时间在100ms之内，既可以缩短规划时间，也可以减少参考线的误差，使参考线更合理；

LaneLet框架下的高精地图获取到的车道中心线的中心点间的间隔距离随机，时远时近，整体上中心点离散，转弯处中心点密集，本方法将中心点间的距离与间隔距离阈值进行比较，中心点间的距离小于等于间隔距离阈值时，就将中心点作为参考路径点；中心点间的距离大于间隔距离阈值时，就在中心点间进行插值操作；选择性的在中心点间进行插值操作，兼顾了生成参考路径点的快速性和准确性，使最终生成的参考线更合理，尤其是应用于学校、园景区等场景，本方法可以为局部路径规划做出巨大贡献；

并且使用三次样条插值法生成参考线时，还可以获得三次样条曲线(即参考线)对应的一阶导和二阶导的关系式，可以灵活用于参考路径点在不同坐标系间的坐标转换。

实施例2

本实施例提供了一种动态生成参考线的装置，如图3所示，所述装置包括：

地图生成模块，用于获取高精地图，并基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；

距离计算模块，用于从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；

距离判断模块，判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则控制距离计算模块继续遍历下一个中心点；

线性插值模块，用于对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；

中心点判断模块，用于判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则将未遍历中心点返回距离计算模块，直到不存在未遍历的中心点；

参考线生成模块，用于根据所有参考路径点生成参考线。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动态生成参考线的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：获取高精地图，基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；

S2：从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；

S3：判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则继续遍历下一个中心点；

S4：对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；具体包括：

S4.1：设置间隔距离阈值；

S4.2：判断相邻两个中心点间的距离是否大于间隔距离阈值；若相邻两个中心点间的距离大于间隔距离阈值，则执行步骤S4.3；否则，将这两个中心点作为参考路径点；

S4.3：设置插值步长，对相邻两个中心点进行线性插值，获得的插值点作为参考路径点；所述对相邻两个中心点进行线性插值的具体方法为：

从第一个中心点和第二个中心点开始进行线性插值，第一个中心点和第二个中心点的坐标为(x₀,y₀)、(x₁,y₁)，在这两个中心点形成的直线上的插值点的坐标记为(x_m,y_m)；相邻两个中心点间的距离为d₁，两个中心点形成的直线与x轴形成的角度为θ₁，则：

设置插值步长为Δl，插值点的坐标为：

x_m∈[x₀,x₁]

m·Δl∈(0,d₁)

式中，m表示插值的次数；

改变插值的次数，获得第一个中心点和第二个中心点之间的所有插值点；用相同方法计算已遍历中心点中每个中心点与前一个中心点之间的所有插值点；将所有中心点之间的所有插值点作为参考路径点；

S5：判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则对未遍历中心点执行步骤S2-S4，直到不存在未遍历的中心点；

S6：根据所有参考路径点生成参考线。

2.根据权利要求1所述的动态生成参考线的方法，其特征在于，利用LaneLet框架生成所述高精地图。

3.根据权利要求1所述的动态生成参考线的方法，其特征在于，执行所述步骤S2前，还需将车道中心线上的中心点映射至局部平面坐标系中。

4.根据权利要求3所述的动态生成参考线的方法，其特征在于，所述已遍历中心点的累计距离的计算公式为：

式中，S_i表示已遍历的第i+1个中心点与第i个中心点间的距离，第i+1个中心点的坐标为(x_i+1,y_i+1)，第i个中心点的坐标为(x_i,y_i)，S表示已遍历中心点的累计距离。

5.根据权利要求1所述的动态生成参考线的方法，其特征在于，利用三次样条插值法，根据所有参考路径点生成参考线。

6.一种动态生成参考线的装置，其特征在于，所述装置包括：

地图生成模块，用于获取高精地图，并基于所述高精地图获取车道中心线上的中心点；

距离计算模块，用于从第一个未遍历的中心点开始遍历，并计算已遍历中心点的累计距离；

距离判断模块，判断累计距离是否大于预设的距离阈值；若累计距离大于预设的距离阈值，则停止遍历，储存已遍历的中心点；否则控制距离计算模块继续遍历下一个中心点；

线性插值模块，用于对已遍历的中心点进行线性插值，获得参考路径点；具体包括：

S4.1：设置间隔距离阈值；

S4.2：判断相邻两个中心点间的距离是否大于间隔距离阈值；若相邻两个中心点间的距离大于间隔距离阈值，则执行步骤S4.3；否则，将这两个中心点作为参考路径点；

S4.3：设置插值步长，对相邻两个中心点进行线性插值，获得的插值点作为参考路径点；所述对相邻两个中心点进行线性插值的具体方法为：

从第一个中心点和第二个中心点开始进行线性插值，第一个中心点和第二个中心点的坐标为(x₀,y₀)、(x₁,y₁)，在这两个中心点形成的直线上的插值点的坐标记为(x_m,y_m)；相邻两个中心点间的距离为d₁，两个中心点形成的直线与x轴形成的角度为θ₁，则：

设置插值步长为Δl，插值点的坐标为：

x_m∈[x₀,x₁]

m·Δl∈(0,d₁)

式中，m表示插值的次数；

改变插值的次数，获得第一个中心点和第二个中心点之间的所有插值点；用相同方法计算已遍历中心点中每个中心点与前一个中心点之间的所有插值点；将所有中心点之间的所有插值点作为参考路径点；

中心点判断模块，用于判断是否存在未遍历的中心点；若存在，则将未遍历中心点返回距离计算模块，直到不存在未遍历的中心点；

参考线生成模块，用于根据所有参考路径点生成参考线。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

8.一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

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