CN113459852A - 一种路径规划方法、装置以及移动工具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种路径规划方法、装置以及移动工具，包括：确定目标充电桩；确定目标充电桩对应的第一锚点位置，第一锚点位置与目标充电桩的距离小于预置的第一距离阈值；控制车辆行驶到第一锚点位置；在车辆到达第一锚点位置时，确定目标充电桩的对准引导路径；根据目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整车辆的朝向，直到车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配；控制车辆行驶到对准引导路径上，并控制车辆沿着对准引导路径向目标充电桩行驶。本发明保证了车辆充电口与目标充电桩的充电口对准，减少了车辆充电过程中计算的耗时，提升了规划效率，实现了车辆的自动精准充电。

Description

一种路径规划方法、装置以及移动工具

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种路径规划方法、装置以及移动工具。

背景技术

近些年来，随着机器人与自动驾驶技术的不断更新迭代，越来越多的智能行驶产品出现在人们的视野中，诸如无人清扫车、智能洗地车等。

智能洗地车产品中一个重要的功能是自动充电技术，即在给定一个固有充电桩的情况下，如何使得洗地车能够从当前位置回到充电桩，并精确地对准充电桩进行自动充电。这种工况对洗地车的路径规划和精确控制有很高的要求。

目前，自动充电的路径规划技术一般用在室内的扫地机器人上，最常见的方法是利用红外测距得到机器人与充电桩的距离，通过原地转向和直线行走来减小机器人与充电桩之间的距离，重复一定次数之后，到达充电桩为止。

但是，基于红外测距的充电技术主要有两个缺点。第一、这种技术在充电桩前方一定范围内有障碍物的情况下是不适用的，因为红外线被遮挡，无法利用红外线得知充电桩的位置；第二、此方法未考虑将机器人的行走偏差一旦机器人在近距离内没有对准充电桩，那么该方法会失效。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种路径规划方法、装置及移动工具，该方法中的车辆首先按照全局路径规划的行驶路径到达目标充电桩前方一定距离内，以使车辆的传感器对目标充电桩可以进行正常的识别，此后，考虑到车辆行走过程中的偏差问题，通过不断调整车辆的朝向，使得车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配时，控制车辆沿着目标充电桩对应的对准引导路径向目标充电桩行驶，即可实现车辆充电口与目标充电装的充电口对准，从而实现精准充电。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面，提供一种路径规划方法，所述方法包括：

确定目标充电桩；

确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，所述第一锚点位置与目标充电桩的距离小于预置的第一距离阈值；

控制车辆行驶到所述第一锚点位置；

在车辆到达第一锚点位置时，确定所述目标充电桩的对准引导路径；

根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配；

控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，并控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

优选的，根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配，具体包括：

调整所述车辆的朝向，并根据车辆的位姿信息计算所述车辆的中轴线相对于所述对准引导路径的角度偏差；

当所述角度偏差小于预设的角度偏差阈值时，确定所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配，并停止调整所述车辆的朝向。

优选的，所述控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，具体包括：

在所述对准引导路径上选取第二锚点位置，并控制所述车辆从第一锚点位置行驶到所述第二锚点位置；

或者，控制所述车辆向所述对准引导路径行驶，并计算车辆位置与所述对准引导路径的距离值，在所述距离值小于预置的第二距离阈值时确定所述车辆行驶到所述对准引导路径上。

优选的，控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶的过程中，还包括：

判断所述车辆的行进方向上是否存在障碍物；

当存在障碍物时，在所述对准引导路径上选取新的锚点位置，所述新的锚点位置位于所述障碍物与目标充电桩之间；

控制所述车辆从当前位置绕过所述障碍物，并行驶到所述新的锚点位置；

控制所述车辆从新的锚点位置沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

优选的，所述确定目标充电桩，具体包括：

以车辆当前位置为中心点，搜索预置范围内的可用的充电桩，从所述充电桩中选取距离所述车辆当前位置最近的充电桩作为目标充电桩；

或者，从云端服务器接收目标充电桩信息；

或者，接收用户从用户终端输入的目标充电桩信息。

优选的，所述确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，具体包括：

在目标充电桩的充电口的朝向上，选取距离所述充电口距离小于第一距离阈值的位置点作为所述第一锚点位置；

或者，从云端服务器接收所述目标充电桩对应的第一锚点位置；

或者，从目标充电桩的属性信息中获取所述目标充电桩对应的第一锚点位置。

优选的，确定所述目标充电桩的对准引导路径，具体包括：

以所述目标充电桩的充电口为终点，生成与所述充电口垂直的轴线，所述轴线的方向与所述充电口的朝向相反；并沿着所述轴线方向依次选取多个位置点序列，组成对准引导路径；

或者，从云端服务器接收所述目标充电桩对应的对准引导路径；

或者，从目标充电桩的属性信息中获取所述目标充电桩对应的对准引导路径。

本发明实施例第二方面，提供一种路径规划装置，包括：

充电桩确定模块，用于确定目标充电桩；

锚点位置确定模块，用于确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，所述第一锚点位置与目标充电桩的距离小于预置的第一距离阈值；

第一控制模块，用于控制车辆行驶到所述第一锚点位置；

对准引导路径确定模块，用于在车辆到达第一锚点位置时，确定所述目标充电桩的对准引导路径；

朝向控制模块，用于根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配；

第二控制模块，用于控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，并控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

本发明实施例第三方面，提供一种计算机可读存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，实现如上述第一方面任一项所述的路径规划方法。

本发明实施例第四方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如上述第一方面任一项所述的路径规划方法。

本发明实施例第五方面，提供一种芯片系统，包括处理器，所述处理器与存储器的耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述第一方面任一项所述的路径规划方法。

本发明实施例第六方面，提供了一种计算机系统，包括存储器，以及与所述存储器通信连接的一个或多个处理器；

所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行，以使所述一个或多个处理器实现如上述第一方面任一项所述的路径规划方法。

本发明实施例第七方面，提供一种移动工具，包括前述第六方面提供的计算机系统。

本发明实施例提供的一种路径规划方法、一种路径规划装置、一种计算机可读存储介质、一种包含指令的计算机程序产品、一种芯片系统、一种计算机系统和移动工具，该方法在确定出目标充电桩之后，确定出距离目标充电桩较近的第一锚点位置，控制车辆行驶到目标充电桩的第一锚点位置之后，考虑到车辆行走过程中的偏差问题，通过不断调整车辆的朝向，使得车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配以确保车辆充电口和目标充电桩的充电口对准，然后控制车辆行驶到目标充电桩对应的对准引导路径上，之后沿着对准引导路径向目标充电桩行驶，保证了车辆充电口与目标充电桩的充电口对准，实现充电过程中的精确性。该方法减少了车辆充电过程中计算的耗时，提升了规划效率，实现了车辆的自动精准充电。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的路径规划方法流程图之一；

图2为本发明实施例一提供的路径规划方法流程图之二；

图3为本发明实施例一提供的目标充电桩的对准引导路径的示意图；

图4为本发明实施例一提供的路径规划方法流程图之三；

图5A为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之一；

图5B为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之二；

图6A为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之三；

图6B为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之四；

图7A为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之五；

图7B为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之六；

图7C为本发明实施例一提供的路径规划方法应用场景一示意图之七；

图8为本发明实施例二提供的路径规划方法流程图之四；

图9A为本发明实施例二提供的路径规划方法应用场景二示意图之一；

图9B为本发明实施例二提供的路径规划方法应用场景二示意图之二；

图9C为本发明实施例二提供的路径规划方法应用场景二示意图之三；

图10为本发明实施例二提供的路径规划方法流程图之五；

图11为本发明实施例二提供的路径规划方法应用场景二示意图之四；

图12为本发明实施例三提供的路径规划装置的模块结构图；

图13为本发明实施例提供的计算机程序产品的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的移动工具系统的结构示意图之一；

图15为本发明实施例提供的移动工具系统的结构示意图之二；

图16为本发明实施例提供的计算机系统的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的一种路径规划方法，可执行于自动驾驶车辆中，考虑了自动驾驶车辆行驶过程中的偏差问题，使得自动驾驶车辆可以自动并精确地行驶至充电桩位置，实现自动充电。

本申请的执行主体为设备中具有计算功能的终端、服务器或者处理器。当将该方法应用在自动驾驶车辆时，该方法的执行主体可以为自动驾驶车辆控制单元（AutomatedVehicle Control Unit，AVCU），即自动驾驶车辆的处理器，相当于自动驾驶车辆的“大脑”。以下所描述的车辆均为自动驾驶车辆。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的路径规划方法流程图，下面结合图1，对该方法进行说明。本发明实施例一提供的一种路径规划方法，主要包括如下步骤：

步骤110，确定目标充电桩。

在一些可选的实施例中，所述步骤110具体可通过但不仅限于以下三种方式中的任意一种方式实现：

方式A1、获取车辆的当前位置，并以车辆当前位置为中心点，搜索预置范围内的可用的充电桩（可用的充电桩，例如，可以是当前状态为空闲或者车辆到达时处于空闲状态的充电桩；或者，还可以是能够与车辆充电口位置适配的充电桩），从可用的充电桩中选取一个充电桩作为目标充电桩，例如距离车辆当前位置最近的充电桩作为目标充电桩，或者选取充电收费较便宜的充电桩作为目标充电桩。获取车辆当前位置，例如可通过车辆上的定位模块，比如全球定位系统（Global Positioning System，GPS）获取车辆的当前位置。也可以通过向服务器发送位置查询消息，解析服务器发送的携带位置信息的响应消息后，得到车辆的当前位置。

方式A2、向云端服务器发送充电请求，接收云端服务器基于所述充电请求反馈的目标充电桩信息。所述充电请求中可携带有车辆ID；所述目标充电桩信息包括充电桩ID、充电桩位置、充电口朝向等信息。

方式A3、接收用户通过车载终端输入目标充电桩信息，以确定目标充电桩。

在一个可选的实施例中，前述方式A1的具体实现可通过图2中所示的步骤111~步骤116实现，其中：

步骤111，在地图数据库中，调取与所述车辆当前位置对应的区域地图。

具体的，地图数据库中存储有多个区域地图，当得到车辆当前位置时判断所述车辆当前位置落入哪个区域地图中，以此来确定车辆当前位置对应的区域地图。地图数据库可以预先存储在车辆的存储模块中或者服务器中。

步骤112，对所述区域地图进行解析，并提取区域地图中的充电桩指示标识信息。

步骤113，根据充电桩指示标识信息，在充电桩信息数据库中，确定多个充电桩信息。

具体的，充电桩信息数据库是预先建立并存储在服务器或者车辆的存储模块中的。充电桩信息包括充电桩ID、充电桩位置、充电口朝向、状态信息、收费信息等相关的属性信息。其中充电桩ID是充电桩的唯一标识，例如可以采用条形码或者二维码的形式，方便车辆上安装的传感器对充电桩进行识别。

步骤114，根据充电桩信息，选取多个可用的充电桩。

步骤115，根据车辆的当前位置和步骤114选取的每个充电桩位置，计算车辆的当前位置与每个充电桩位置之间的距离。

步骤116，根据距离最小原则，确定目标充电桩。

步骤120，确定目标充电桩对应的第一锚点位置。

前述步骤120具体可通过但不仅限于以下四种方式中的任意一种方式确定第一锚点位置：

方式B1、沿着目标充电桩的充电口的朝向上做垂直于所述充电口的轴线，以目标充电桩的位置为起点，按照预置的距离阈值沿着所述轴线截取一个位置点，将该位置点确定为第一锚点位置。

方式B2、向云端服务器发送锚点位置获取请求，在该请求中携带有车辆ID、目标充电桩ID；从云端服务器接收目标充电桩对应的第一锚点位置。

方式B3、读取所述目标充电桩对应的属性信息，从该属性信息中获取所述目标充电桩对应的第一锚点位置。

方式B4、车辆与所述目标充电桩建立通信连接，并向所述目标充电桩发送携带有所述车辆ID的锚点位置获取请求；所述目标充电桩基于所述锚点位置获取请求向所述车辆发送该目标充电桩的第一锚点位置。

由此，第一锚点位置可能在轴线上，也可能不在轴线上。

步骤130，控制车辆行驶到第一锚点位置。

该步骤130中，可通过全局路径规划的算法规划从车辆当前位置到第一锚点位置之间行驶路径。其中，全局路径规划算法具体可以包括A*、RRT等。

步骤140，在车辆到达第一锚点位置时，确定目标充电桩的对准引导路径。

前述步骤140具体可通过但不仅限于以下四种方式中的任意一种方式确定目标充电桩对应的对准引导路径：

方式C1、以目标充电桩的充电口为终点，生成与充电口垂直的轴线，轴线的方向与充电口的朝向相反；并沿着轴线方向依次选取多个位置点，依次构成位置点序列，该位置点序列组成所述目标充电桩对应的对准引导路径。如图3所示，目标充电桩3的轴线用虚线表示，位置点序列包括P1、P2、P3、…、Pn即为对准引导路径。

方式C2、向云端服务器发送对准引导路径获取请求，所述对准引导路径获取请求中携带有车辆ID和目标充电桩ID；并从云端服务器接收所述目标充电桩对应的对准引导路径。

方式C3、读取所述目标充电桩的属性信息，并从所述属性信息中确定所述目标充电桩对应的对准引导路径。

在一个具体实施例中，可以预先在目标充电桩上设置有包含充电桩属性信息的标签，车辆通过其上的传感器扫描所述标签以得到所述目标充电桩的属性信息。例如所述标签可以为二维码或条形码，通过车辆上的摄像头扫描所述二维码或条形码得到目标充电桩的属性信息；还例如，所述标签可以为镂空二维码或3D二维码，通过车辆上的激光雷达扫描所述镂空二维码或3D二维码，以得到所述目标充电桩的属性信息。

方式C4、车辆与所述目标充电桩建立通信连接，并向所述目标充电桩发送携带有所述车辆ID的对准引导路径获取请求；所述目标充电桩基于所述对准引导路径获取请求向所述车辆发送该目标充电桩的对准引导路径。

步骤150，根据目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整车辆的朝向，直到车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配。

在一个具体实施例中，前述步骤150具体可采用如图4所示的流程实现：

步骤S1，调整车辆的朝向，并根据车辆的位姿信息计算车辆的中轴线相对于对准引导路径的角度偏差。

调整车辆的朝向可以理解为控制车辆原地转向。车辆的位姿信息可以从相应的传感器中读取，其中位姿信息包括车辆的朝向参数即车辆的方位角。目标充电桩也具有一定的方位角，将两者的方位角统一到同一个参考坐标系中，然后作为原地转向控制算法的输入值，从而实现对车辆原地转向的控制。因此，角度偏差指的是同一个坐标系下，车辆的中轴线与对准引导路径之间的差值。或者，在同一坐标系下，将车辆的中轴线拟画成第一直线方程，将对准引导路径拟画成第二直线方程，计算第一直线方程和第二直线方程的夹角，将所述夹角确定为步骤S1中的角度偏差。

步骤S2，当角度偏差小于预设的角度偏差阈值时，确定车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配，并停止调整车辆的朝向。

在此过程中，通过不断观察车辆的朝向与充电口朝向之间的偏离情况，控制车辆的朝向最终与充电口的朝向匹配时，停止调整车辆的朝向，因此，此步骤是实现车辆精准充电的关键。

根据车辆的充电口在车辆上设置位置的不同，具体有以下两种应用场景。图5A～6B均以第一锚点位置2在对准引导路径上为例说明。

在一个可选的实施例中，车辆的充电口设置在车头，调整所述车辆的朝向，使得车辆的朝向与目标充电桩的朝向一致。如图5A所示，车辆1的中轴线相对于对准引导路径的角度偏差为α，调整后车辆1的朝向与目标充电桩3的朝向一致，如图5B所示。

在另一个可选的实施例中，车辆的充电口设置在车尾，调整所述车辆的朝向，使得车辆的朝向与所述目标充电桩的朝向相反。如图6A所示。车辆1的中轴线相对于对准引导路径的角度偏差为θ，调整后车辆1的朝向与目标充电桩3的朝向一致，如图6B所示。

步骤160，控制车辆行驶到对准引导路径上，并控制车辆沿着对准引导路径向目标充电桩行驶。

在一些可选的实施例中，前述步骤160具体可通过但不限于以下两种方式实现，其中：

方式D1、在对准引导路径上选取第二锚点位置，并控制车辆从第一锚点位置行驶到第二锚点位置。

方式D2、控制车辆向对准引导路径行驶，并计算车辆位置与对准引导路径的距离值，在距离值小于预置的第二距离阈值时确定车辆行驶到对准引导路径上。所述距离值，可以为车辆位置点到对准引导路径的垂直距离。

图7A～7C即为步骤150～160的具体应用场景。图7A中示出了车辆1在倒车模式下（即车辆的充电口位于车辆的车尾），车辆1与对准引导路径之间的位置关系；图7B中示出了车辆1切换成前进模式，使得车辆1与对准引导路径之间的距离值和角度偏差进一步缩小；图7C示出了当车辆1与对准引导路径之间的距离值和角度偏差均在预设的阈值范围内。在一些可选的实施例中，所述第二距离阈值和角度偏差均设置为0，即车辆1与对准引导路径之间重合，车辆1沿对准引导路径倒退至充电桩3以实现自动充电。

实施例二

在实现精准充电的过程中，车辆可能会遇到障碍物。下面对障碍物存在的情况下，车辆如何实现精准充电的过程进行解释说明。

基于图1所示的流程图，前述步骤160，控制车辆沿着对准引导路径向目标充电桩行驶的过程中，还包括如图8所示的步骤：

步骤200，判断车辆的行进方向上是否存在障碍物。

本发明实施例中，步骤200中，获取车辆的周围环境数据，根据所述周围环境信息确定得到车辆周围的障碍物信息。其中，车辆的周围环境数据可以采用摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感器采集得到，基于现有的感知算法即可根据周围环境信息得到车辆周围的障碍物信息，本申请不再做详细描述。

步骤201，当存在障碍物时，在对准引导路径上选取新的锚点位置，新的锚点位置位于障碍物与目标充电桩之间。

步骤202，控制车辆从当前位置绕过障碍物，并行驶到新的锚点位置。

步骤203，控制车辆从新的锚点位置沿着对准引导路径向目标充电桩行驶。

如图9A-9C所示，即为选取新的锚点位置之后的应用场景。具体的，如图9A中所示，当车辆1在倒车过程中，遇到障碍物4时的情景，此时，需要选取新的锚点位置。图9B中所示，在选取新的锚点位置之后，车辆1在行驶至新的锚点位置之前通过路径规划对障碍物4绕行。图9C中所示，当车辆4到达新的锚点位置时，继续按照前述方法到达目标充电桩3，实现精准充电。

示例而非限定，在步骤160中，控制车辆行驶到对准引导路径的过程当中，有可能车辆的朝向与对准引导路径之间的角度偏差和距离值与相应的阈值偏差比较大，因此，需要控制车辆前进或后退一段距离，使得车辆与对准引导路径之间的角度偏差和距离值减小，在此过程中，当遇到障碍物存在时，执行如图10中的步骤：

步骤300，计算障碍物与目标充电桩之间的距离。

步骤301，将距离和第一锚点位置与目标充电桩之间的距离进行比较。

具体的，该步骤301主要是判断障碍物位置在第一锚点位置之前还是在第一锚点位置与目标充电桩之间。

当距离大于预置的第一距离阈值时说明障碍物位置在第一锚点位置之前，执行步骤302；当距离小于预置的第一距离阈值时，参照步骤201～步骤203所述的方法执行。

其中，步骤302，将车辆的行进模式切换为倒车模式或前进模式，对障碍物进行避让。

如图11中所示，当车辆1的前进过程中遇到障碍物4时，直接将车辆1的行进模式切换为后退模式即可实现了对障碍物4的避让。

实施例三

图12为本发明实施例三提供的一种路径规划装置的模块结构图，该装置可以为能够实现本申请实施例一和实施例二提供的方法的装置，例如车辆的中央处理单元或服务器。该路径规划装置，包括：

充电桩确定模块10，用于确定目标充电桩；

锚点位置确定模块20，用于确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，所述第一锚点位置与目标充电桩的距离小于预置的第一距离阈值；

第一控制模块30，用于控制车辆行驶到所述第一锚点位置；

对准引导路径确定模块40，用于在车辆到达第一锚点位置时，确定所述目标充电桩的对准引导路径；

朝向控制模块50，用于根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配；

第二控制模块60，用于控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，并控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

本发明实施例三提供的一种路径规划装置，可以执行上述方法实施例中的方法步骤，充电桩确定模块10实现步骤110，锚点位置确定模块20实现步骤120，第一控制模块30实现步骤130，对准引导路径确定模块40实现步骤140，朝向控制模块50实现步骤150，第二控制模块60实现步骤160。其具体实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，确定模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上确定模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所描述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Signal Processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，SOC)的形式实现。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所描述的流程或功能。上述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。上述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，上述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线路((Digital Subscriber Line，DSL))或无线(例如红外、无线、蓝牙、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。上述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。上述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘（solid state disk，SSD))等。

实施例四

本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，实现如上述实施例一和实施例二任一项所述的路径规划方法。

实施例五

在一些可选的实施例中，实施例一提供的任意一种路径规划方法可以实施为以机器可读格式被编码在计算机可读存储介质上的或者被编码在其它非瞬时性介质或者制品上的计算机程序指令。图13示意性地示出根据这里展示的至少一些实施例而布置的示例计算机程序产品的概念性局部视图，示例计算机程序产品包括用于在计算设备上执行计算机进程的计算机程序。在一个实施例中，示例计算机程序产品是使用信号承载介质来提供的。信号承载介质可以包括一个或多个程序指令，其当被一个或多个处理器运行时可以提供以上实施例一提供的任意一种路径规划方法，以得到移动工具的行驶路径。例如，图1所示的步骤110~步骤160中的一个或多个特征可以由与信号承载介质相关联的一个或多个指令来承担。在一些示例中，信号承载介质可以包含计算机可读介质，诸如但不限于，硬盘驱动器、紧密盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、存储器、ROM或RAM等。在一些实施方式中，信号承载介质可以包含计算机可记录介质，诸如但不限于，存储器、读/写(R/W) CD、R/W DVD、等等。在一些实施方式中，信号承载介质可以包含通信介质，诸如但不限于，数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。

实施例六

本发明实施例六提供了一种芯片系统，包括处理器，所述处理器与存储器的耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述实施例一和实施例二任一项所述的路径规划方法。

实施例七

本发明实施例七提供了一种计算机系统，包括存储器，以及与所述存储器通信连接的一个或多个处理器；

所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行，以使所述一个或多个处理器实现如上述实施例一和实施例二任一项所述的路径规划方法。

实施例八

本发明实施例八提供了一种移动工具，包括前述实施例七提供的计算机系统。

其中，移动工具可以是任何可以移动的工具，例如车辆（例如洗地车、吸尘车、清扫车、物流车、乘用车、公交车、大巴车、厢式货车、卡车、载重车、挂车、甩挂车、吊车、挖掘机、铲土机、公路列车、扫地车、洒水车、垃圾车、工程车、救援车、物流小车、AGV（AutomatedGuided Vehicle，自动导引运输车）等）、摩托车、自行车、三轮车、手推车、机器人、扫地机、平衡车等，本申请对于移动工具的类型不做严格限定，在此不再穷举。

为进一步对本申请技术方案进行详细的描述，下面以本方案使用在移动工具上例进行详细的描述，详见实施例九。

实施例九

如图14所示，为本发明实施例提供的一种示例性的移动工具系统400，所述移动工具系统400搭载在移动工具上，通过所述移动工具系统400控制所述移动工具能够实现无人驾驶或者接近无人驾驶。所述移动工具系统的结构可如图14所示，包括外部环境传感器410、定位传感器420、内部传感器430、地图数据库440、导航系统450和致动器460以及计算机系统470。

外部环境传感器410是检测移动工具的周边环境信息的检测设备，例如可包括但不仅限于相机、雷达（Radar）以及激光雷达（LIDAR）中的至少一种。相机是拍摄移动工具的周边环境的拍摄设备。相机例如可以设置于移动工具的前端、侧面等，相机可以是单眼相机，也可以是双目相机。相机将采集得到的数据传输给计算机系统470。雷达利用电波来检测移动工具的周边的物体，电波例如是毫米波，雷达向移动工具的周围发送电波，并接收由物体反射的电波来检测物体。雷达例如能够将物体的距离或方向作为物体信息输出给计算机系统470。激光雷达利用光来检测移动工具外部的物体，激光雷达向移动工具的周围发送光，并接收由物体反射后的光，由此来计测距反射点的距离，检测物体。激光雷达例如能够将物体的距离或方向作为物体信息输出给计算机系统470。

定位传感器420可以包含一个或多个定位模块，例如包括GPS定位模块、北斗定位系统、IMU定位模块、由摄像头和IMU结合得到的视觉-IMU里程计、GNSS和IMU结合得到的组合导航模块等中的一个或多个。定位传感器420将对移动工具进行定位的定位信息输出给计算机系统470。

内部传感器430是检测与移动工具的行驶状态相应的信息的检测器。内部传感器430例如可包括IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）、速度传感器、加速度传感器、方向盘传感器、转向机传感器中的至少一方。在一些可选的实施例中，内部传感器430还可包括加速器踏板传感器、制动器踏板传感器以及横摆率传感器中的至少一方。速度传感器是检测移动工具的速度的检测器，速度传感器将移动工具的速度信息传输给计算机系统470。加速度传感器是检测移动工具的加速度的检测器，加速度传感器将包括移动工具的加速度的信息传输给计算机系统470。方向盘传感器是检测方向盘的旋转状态的检测器，旋转状态的检测值例如方向盘转角、方向盘转角速度、方向盘旋转角加速度等，并将移动工具的方向盘转角、方向盘转角速度、方向盘旋转角加速度传输给计算机系统470。转向机传感器是检测转向机夹角的检测器，并将转向机夹角传输给计算机系统470。横摆率传感器是检测移动工具绕重心的铅垂轴的横摆率(旋转角速度)的检测器，例如可以使用陀螺仪传感器。横摆率传感器将包括移动工具的横摆率的横摆率信息传输给计算机系统470。加速器踏板传感器是例如检测加速器踏板的踩踏量的检测器，加速器踏板传感器例如设置于移动工具的加速器踏板的轴部分，加速器踏板传感器将与加速器踏板的踩踏量相应的操作信息传输给计算机系统470。制动器踏板传感器是例如检测制动器踏板的踩踏量的检测器，制动器踏板传感器例如设置于制动器踏板的轴部分。制动器踏板传感器也可以检测制动器踏板的操作力(对制动器踏板的踏力、主缸的压力等)。制动器踏板传感器将与制动器踏板的踩踏量或操作力相应的操作信息传输给计算机系统470。

地图数据库440是具备高精地图信息的数据库。地图数据库440例如形成在搭载于移动工具的 HDD(Hard disk drive，硬盘驱动器)内。在清扫领域，所述高精地图信息例如包括各清扫区域（例如某商场、某园区、某超市、某码头、某高校等）的区域地图，所述区域地图包括清扫区域的边界位置信息、面积信息、区域形状信息、区域入口信息等。在乘用车领域，所述高精地图信息可包括道路的车道线信息、位置信息、道路形状的信息、交通灯信息、交通标记信息、交叉路口和分支路口的位置信息等。

导航系统450是基于定位传感器420对移动工具定位的位置信息和地图数据库440的地图信息，计算得到移动工具的导航路线。导航系统450例如将移动工具的目标导航路线的信息传出给计算机系统470。此外，导航系统450可以是设置在移动工具上的本地系统，也可以是设置在能够与移动工具进行通信的云端系统。

致动器460是执行移动工具的行驶控制的装置，致动器460至少包括节气门致动器、制动器致动器以及方向盘致动器等。节气门致动器根据计算机系统470传输的控制信号来控制对发动机供给的空气的供给量(节气门开度)，从而控制移动工具的驱动力，当然，如果移动工具是混合动力工具或电动工具，该移动工具可不包括节气门致动器，向作为动力源的马达输入来自计算机系统470的控制信号来控制该驱动力。 制动器致动器根据来自计算机系统470的控制信号来控制制动器系统，从而控制向移动工具的车轮施加的制动力。作为制动器系统，例如可以使用液压制动器系统。方向盘致动器根据来自计算机系统470的控制信号来对电动助力转向系统中的控制转向转矩的辅助马达的驱动进行控制。由此，方向盘致动器控制移动工具的转向转矩(操舵转矩)。

在一些可选的实施例中，计算机系统470可以是具有CPU（Central ProcessingUnit，中央处理器） 、ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）等的电子控制单元。在计算机系统470中，通过将存储于ROM的程序加载到RAM并由CPU执行，来执行各种控制。计算机系统470也可以由多个电子控制单元构成。

在一些可选的实施例中，计算机系统470可包括存储器以及与所述存储器通信连接的一个或多个处理器；所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令（例如程序逻辑），所述指令被所述一个或多个处理器执行，以使所述一个或多个处理器实现各种各样的功能，例如，可以实现定位融合功能、感知功能、行驶状态确定功能、路径规划功能（即决策功能）和行驶控制功能等。在一些可选的实施例中，存储器也可包含额外的指令，包括向外部环境传感器410、定位传感器420、内部传感器430、地图数据库440、导航系统450和致动器460和其他外围设备中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。

在一些可选的实施例中，计算机系统470还可以是采用分布式方式控制移动工具400的个体组件或子系统的多个计算设备。

按照功能划分，如图15所示，所述计算机系统470可包括定位融合模块470A、感知模块470B、行驶状态确定模块470C、决策控制模块470D等。感知模块470B基于外部环境传感器410的检测结果来识别移动工具的外部状况，例如可以包括相对于移动工具的行驶车道的白线的位置或车道中心的位置以及道路宽度、道路的形状等。另外，外部状况也可以是移动工具周边的障碍物等物体的状况，例如可以包括区分固定障碍物和移动障碍物的信息、障碍物相对于移动工具的位置、障碍物相对于移动工具的移动方向、障碍物相对于移动工具的相对速度等。行驶状态确定模块470C基于内部传感器430的检测结果识别移动工具的行驶状态，例如包括速度、加速度、方向盘转角、方向盘旋转角速度、方向盘旋转交加速度、挂箱夹角等。决策控制模块470D例如基于实施例一提供的任意一种路径规划方法实现车辆自动精准充电。

在一些可选的实施例中，所述计算机系统470还可以是如图16所示的结构，计算机系统470设置在移动工具上，该计算机系统470可包括处理器，处理器和系统总线耦合。处理器可以是一个或者多个处理器，其中，每个处理器都可以包括一个或多个处理器核。可选地，该计算机服务器还可以包括显示适配器，显示适配器可以驱动显示器，显示器和系统总线耦合。系统总线通过总线桥和输入输出(I/O)总线耦合。I/O接口和I/O总线耦合。I/O 接口和多种I/O设备进行通信，比如输入设备(如：键盘，鼠标，触摸屏等)，多媒体盘，例如CD-ROM，多媒体接口等。收发器(可以发送和/或接受无线电通信信号)，摄像头和外部USB接口。可选的，和I/O 接口相连接的接口可以是USB接口。处理器可以是任何传统处理器，包括精简指令集计算(“RISC”)处理器、复杂指令集计算(“CISC”)处理器或上述的组合。可选的，处理器可以是诸如专用集成电路 (“ASIC”)的专用装置。计算机系统470可以通过网络接口和软件部署服务器通信。网络接口是硬件网络接口，比如，网卡。网络可以是外部网络，比如因特网，也可以是内部网络，比如以太网或者虚拟私人网络(VPN)。可选的，网络还可以是无线网络，比如WiFi网络，蜂窝网络等。硬盘驱动接口和系统总线耦合。硬件驱动接口和硬盘驱动器相连接。系统内存和系统总线耦合。运行在系统内存的数据可以包括计算机服务器的操作系统和应用程序。操作系统包括壳(Shell)和内核(kernel)。壳是介于使用者和操作系统之内核(kernel)间的一个接口。壳是操作系统最外面的一层。壳管理使用者与操作系统之间的交互：等待使用者的输入，向操作系统解释使用者的输入，并且处理各种各样的操作系统的输出结果。内核由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。直接与硬件交互，操作系统内核通常运行进程，并提供进程间的通信，提供CPU时间片管理、中断、内存管理、IO管理等等。应用程序可包括如实施例一提供的任意一种路径规划方法的相关程序以及其他相关的程序。应用程序也可存在于软件部署服务器的系统上。在一个实施例中，在需要执行应用程序时，计算机系统470可以从软件部署服务器下载应用程序。

在一些可选的实施例中，计算机系统470还可以从其它计算机系统接收信息或转移信息到其它计算机系统。或者，从移动工具接收到的数据可以被转移到另一个计算机系统，由另一计算机系统对此数据进行处理。来自计算机系统470的数据可以经由网络被传送到云端计算机系统，由云端计算机系统做进一步的处理，云端计算机系统将处理结果经由网络发送给计算机系统470。网络以及中间节点可以包括各种配置和协议，包括因特网、万维网、内联网、虚拟专用网络、广域网、局域网、 使用一个或多个公司的专有通信协议的专用网络、以太网、WiFi和HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）以及前述的各种组合。这种通信可以由能够传送数据到其它计算机系统和从其它计算机系统传送数据的任何设备执行，诸如调制解调器和无线接口。在一个示例中，云端计算机系统可以包括计算机服务器，例如负载均衡服务器群。为了从计算机系统470接收、处理并传送数据，云端计算机系统与网络的不同节点交换信息。云端计算机系统可以具有类似于计算机系统470的配置，并具有处理器、存储器、指令和数据。云端计算机系统可以经诸如无线通信网络的网络，从移动工具上的计算机系统470接收数据(诸如移动工具的当前位置、当前行驶状态等)。云端计算机系统根据接收到的数据，运行其存储的如实施例一中的任意一种路径规划方法生成所述移动工具的行驶路径，并通过网络将该行驶路径提供给移动工具上的计算机系统470。

本发明实施例提供的一种路径规划方法、一种路径规划装置、一种计算机可读存储介质、一种包含指令的计算机程序产品、一种芯片系统、一种计算机系统和移动工具，该方法在确定出目标充电桩之后，确定出距离目标充电桩较近的第一锚点位置，控制车辆行驶到目标充电桩的第一锚点位置之后，考虑到车辆行走过程中的偏差问题，通过不断调整车辆的朝向，使得车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配以确保车辆充电口和目标充电桩的充电口对准，然后控制车辆行驶到目标充电桩对应的对准引导路径上，之后沿着对准引导路径向目标充电桩行驶，保证了车辆充电口与目标充电桩的充电口对准，实现充电过程中的精确性。该方法减少了车辆充电过程中计算的耗时，提升了规划效率，实现了车辆的自动精准充电。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM动力系统控制方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

确定目标充电桩；

确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，所述第一锚点位置与目标充电桩的距离小于预置的第一距离阈值；

控制车辆行驶到所述第一锚点位置；

在车辆到达第一锚点位置时，确定所述目标充电桩的对准引导路径；

根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配；

控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，并控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配，具体包括：

调整所述车辆的朝向，并根据车辆的位姿信息计算所述车辆的中轴线相对于所述对准引导路径的角度偏差；

当所述角度偏差小于预设的角度偏差阈值时，确定所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配，并停止调整所述车辆的朝向。

3.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，具体包括：

在所述对准引导路径上选取第二锚点位置，并控制所述车辆从第一锚点位置行驶到所述第二锚点位置；

或者，控制所述车辆向所述对准引导路径行驶，并计算车辆位置与所述对准引导路径的距离值，在所述距离值小于预置的第二距离阈值时确定所述车辆行驶到所述对准引导路径上。

4.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶的过程中，还包括：

判断所述车辆的行进方向上是否存在障碍物；

当存在障碍物时，在所述对准引导路径上选取新的锚点位置，所述新的锚点位置位于所述障碍物与目标充电桩之间；

控制所述车辆从当前位置绕过所述障碍物，并行驶到所述新的锚点位置；

控制所述车辆从新的锚点位置沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标充电桩，具体包括：

以车辆当前位置为中心点，搜索预置范围内的可用的充电桩，从所述充电桩中选取距离所述车辆当前位置最近的充电桩作为目标充电桩；

或者，从云端服务器接收目标充电桩信息；

或者，接收用户从用户终端输入的目标充电桩信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，具体包括：

在目标充电桩的充电口的朝向上，选取距离所述充电口距离小于第一距离阈值的位置点作为所述第一锚点位置；

或者，从云端服务器接收所述目标充电桩对应的第一锚点位置；

或者，从目标充电桩的属性信息中获取所述目标充电桩对应的第一锚点位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述目标充电桩的对准引导路径，具体包括：

以所述目标充电桩的充电口为终点，生成与所述充电口垂直的轴线，所述轴线的方向与所述充电口的朝向相反；并沿着所述轴线方向依次选取多个位置点序列，组成对准引导路径；

或者，从云端服务器接收所述目标充电桩对应的对准引导路径；

或者，从目标充电桩的属性信息中获取所述目标充电桩对应的对准引导路径。

8.一种路径规划装置，其特征在于，包括：

充电桩确定模块，用于确定目标充电桩；

锚点位置确定模块，用于确定所述目标充电桩对应的第一锚点位置，所述第一锚点位置与目标充电桩的距离小于预置的第一距离阈值；

第一控制模块，用于控制车辆行驶到所述第一锚点位置；

对准引导路径确定模块，用于在车辆到达第一锚点位置时，确定所述目标充电桩的对准引导路径；

朝向控制模块，用于根据所述目标充电桩的充电口的朝向、车辆的充电口在车辆上的位置调整所述车辆的朝向，直到所述车辆的朝向与目标充电桩的充电口朝向匹配；

第二控制模块，用于控制所述车辆行驶到所述对准引导路径上，并控制所述车辆沿着所述对准引导路径向所述目标充电桩行驶。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，实现如权利要求1~7任一项所述的路径规划方法。

10.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1~7任一项所述的路径规划方法。

11.一种芯片系统，其特征在于，包括处理器，所述处理器与存储器的耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现权利要求1~7任一项所述的路径规划方法。

12.一种计算机系统，其特征在于，包括存储器，以及与所述存储器通信连接的一个或多个处理器；

所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行，以使所述一个或多个处理器实现如权利要求1~7任一项所述的路径规划方法。

13.一种移动工具，其特征在于，包括权利要求12所述的计算机系统。

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