CN113628470B - 一种实现路径规划的方法、装置、计算机存储介质及终端 - Google Patents

Abstract

本文公开一种实现路径规划的方法、装置、计算机存储介质及终端，本发明实施例确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的可通行区间；针对每一个信号灯的可通行区间中，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段；其中，可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；预设通行指标包括：由车辆通过待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据车辆通过待规划路段所需时长确定的通行效率指标。本发明实施例通过舒适性指标和通信效率指标确定可通行时刻点，实现了满足舒适度和通行效率的路径规划。

Description

一种实现路径规划的方法、装置、计算机存储介质及终端

技术领域

本文涉及但不限于智能交通技术，尤指一种实现路径规划的方法、装置、计算机存储介质及终端。

背景技术

随着智能交通系统与智能网联汽车的发展与普及，如何利用智能交通信息实现舒适、高效的路径规划日益引起人们的关注。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供一种实现路径规划的方法、装置、计算机存储介质及终端，能够实现满足舒适度和通行效率的路径规划。

本发明实施例提供了一种实现路径规划的方法，包括：

确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；

针对每一个信号灯的所述一个以上可通行区间，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；

根据确定的待规划路段的每一个信号灯的所述可通行时刻点，确定车辆的通行速度；

控制车辆根据确定的通行速度通过所述待规划路段；

其中，所述可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；所述预设通行指标包括：由所述车辆通过所述待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据所述车辆通过所述待规划路段所需时长确定的通行效率指标；所述选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点，包括：从每一个所述可通行区间包含的时间点中按照预设策略分别选出两个以上时间点作为采样时间点；针对每一个信号灯，将从该信号灯的所述一个以上可通行区间中选出的所述采样时间点组合为一个采样时间点集合；对位置相邻的两个信号灯的所述采样时间点集合，每一次从距离车辆较近的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点、从距离车辆较远的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点，确定由取出的采样时间点可构成的所有时间段；计算车辆在构成的每一个时间段内，从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的第一行驶速度；所述第一行驶速度在所述待规划路段的车速限制信息规定的车速限制范围内时，将与该第一行驶速度对应的两个采样时间点记录为车辆从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的待选通行时刻点；根据记录的所述待规划路段的所有所述待选通行时刻点和每一个所述信号灯的位置，确定由待选通行时刻点包含的两个所述采样时间点连接的待验证的待规划路径；对确定的每一个所述待验证的待规划路径，计算一组车辆通过每一个所述信号灯时的第二行驶速度和车辆通过所述待验证的待规划路径的通行时间；将计算获得的每一组所述第二行驶速度和所述通行时间分别代入所述目标函数中进行运算，获得各组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果；根据所有组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果，从所有所述待选通行时刻点中选出所述可通行时刻点。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实现路径规划的方法。

再一方面，本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，所述存储器中保存有计算机程序；其中，

处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；

所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实现路径规划的方法。

还一方面，本发明实施例还提供一种实现路径规划的装置，包括：确定通行区间模块、可通行时刻点集模块、确定速度模块和控制模块；其中，

确定通行区间模块设置为：确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；

可通行时刻点模块设置为：针对每一个信号灯的所述一个以上可通行区间，从每一个所述可通行区间包含的时间点中按照预设策略分别选出两个以上时间点作为采样时间点；针对每一个信号灯，将从该信号灯的所述一个以上可通行区间中选出的所述采样时间点组合为一个采样时间点集合；对位置相邻的两个信号灯的所述采样时间点集合，每一次从距离车辆较近的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点、从距离车辆较远的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点，确定由取出的采样时间点可构成的所有时间段；计算车辆在构成的每一个时间段内，从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的第一行驶速度；所述第一行驶速度在所述待规划路段的车速限制信息规定的车速限制范围内时，将与该第一行驶速度对应的两个采样时间点记录为车辆从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的待选通行时刻点；根据记录的所述待规划路段的所有所述待选通行时刻点和每一个所述信号灯的位置，确定由待选通行时刻点包含的两个所述采样时间点连接的待验证的待规划路径；对确定的每一个所述待验证的待规划路径，计算一组车辆通过每一个所述信号灯时的第二行驶速度和车辆通过所述待验证的待规划路径的通行时间；将计算获得的每一组所述第二行驶速度和所述通行时间分别代入所述目标函数中进行运算，获得各组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果；根据所有组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果，从所有所述待选通行时刻点中选出可通行时刻点；

确定速度模块设置为：根据确定的待规划路段的每一个信号灯的所述可通行时刻点，确定车辆的通行速度；

控制模块设置为：控制车辆根据确定的通行速度通过所述待规划路段；

其中，所述可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；所述预设通行指标包括：由所述车辆通过所述待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据所述车辆通过所述待规划路段所需时长确定的通行效率指标。

本发明实施例确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；针对每一个信号灯的一个以上可通行区间中，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段；其中，可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；预设通行指标包括：由车辆通过待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据车辆通过待规划路段所需时长确定的通行效率指标。本发明实施例通过舒适性指标和通信效率指标确定可通行时刻点，实现了满足舒适度和通行效率的路径规划。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例实现路径规划的方法的流程图；

图2为本发明实施例实现路径规划的装置的结构框图；

图3为本发明应用示例路线规划的系统的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请发明人对相关技术中路径规划方法进行分析发现，一些车辆基于交通信号灯行驶的方法，存在路径规划中出现红灯，导致车辆出现停止现象，影响车辆通行效率；一些基于连续信号灯信息的智能网联汽车分层速度规划方法，未考虑车辆行驶过程中的车辆速度变化对用户造成的不适，影响了用户的乘车体验；如何实现同时满足通行效率和乘车体验的路径规范方案，成为智能交通应用发展需要解决的一个问题。

图1为本发明实施例实现路径规划的方法的流程图，如图1所示，包括：

步骤101、确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；其中，可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；

需要说明的是，本发明实施例中的一个以上包括：一个及多个的情况。

在一种示例性实例中，本发明实施例中的车辆可以包括无人驾驶车辆和具有自动驾驶功能的车辆。

步骤102、针对每一个信号灯的一个以上可通行区间，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；其中，预设通行指标包括：由车辆通过待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据车辆通过待规划路段所需时长确定的通行效率指标。

在一种示例性实例中，本发明实施例中的初始位置包括：车辆的实时位置；

步骤103、根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；

本发明实施例通过确定每一个信号灯的可通行时刻点后，通过可通行时刻点可以计算两个信号灯之间的通行时长；根据通行时长和信号灯之间的距离，可以确定车辆的通行速度。

步骤104、控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段；

本发明实施例确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；针对每一个信号灯的一个以上可通行区间中，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段；其中，可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；预设通行指标包括：由车辆通过待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据车辆通过待规划路段所需时长确定的通行效率指标。本发明实施例通过舒适性指标和通信效率指标确定可通行时刻点，实现了满足舒适度和通行效率的路径规划。

在一种示例性实例中，步骤101确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间之前，本发明实施例方法还包括：

获取车辆通行相关信息；

其中，车辆通行相关信息包括：车辆当前位置信息、信号灯信息、以及待规划路段的车速限制信息；车速限制信息包括：车速最高限制值和车速最低限制值。

在一种示例性实例中，本发明实施例步骤101确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间，包括：

根据待规划路段的车速限制信息和信号灯信息，计算车辆从待规划路段的起始位置开始持续通过每一个信号灯的车速范围；这里，持续行驶包括：在通过信号灯之前未发生停车的行驶状态。

根据信号灯信息及确定的车速范围，确定车辆通过各信号灯的一个以上可通行区间；

其中，车速限制信息包括：待规划路段的车速最低限制值和车速最高限制值；信号灯信息包括：指示车辆是否可通行的各种颜色指示灯的显示时长信息、信号灯绿灯时差和信号灯位置。

在一种示例性实例中，本发明实施例计算车辆从待规划路段的起始位置开始持续通过每一个信号灯的车速范围，包括：

根据车速限制信息和信号灯信息，计算车辆从初始位置开始，在车速限制信息规定的限制速度范围内持续通过信号灯的最高车速和最低车速。

在一种示例性实例中，本发明实施例确定车辆通过各信号灯的一个以上可通行区间，包括：

确定车辆以小于或等于最高车速持续通过信号灯的最短耗时；

确定车辆以大于或等于最低车速持续通过信号灯的最长耗时；

将最短耗时和最长耗时不相交的时间段中，信号灯指示车辆可通行的时间段确定为可通行区间。

在一种示例性实例中，本发明实施例步骤102选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点，包括：

从每一个可通行区间包含的时间点中按照预设策略分别选出两个以上时间点作为采样时间点；针对每一个信号灯，将从该信号灯的一个以上可通行区间中选出的采样时间点组合为一个采样时间点集合；

对位置相邻的两个信号灯的采样时间点集合，每一次从距离车辆较近的信号灯的采样时间点集合中取出一个采样时间点、从距离车辆较远的信号灯的采样时间点集合中取出一个采样时间点，确定由取出的采样时间点可构成的所有时间段；

计算车辆在构成的每一个时间段内从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的第一行驶速度；

第一行驶速度在待规划路段的车速限制信息规定的车速限制范围内时，将与该第一行驶速度对应的两个采样时间点记录为车辆从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的待选通行时刻点；

从记录的所有待选通行时刻点中，通过预设的目标函数选出满足预设通行指标的可通行时刻点。

在一种示例性实例中，本发明实施例中的目标函数根据预设通行指标设定。

需要说明的是，本发明实施例信号灯的采样时间点集合中包含多个采样时间点，每一次取出一个采样点，采样时间点集合中的所有的采样时间点都应该被选取；理论上，从两个时间点集合中取出的采样时间点构成的时间段为两个采样时间点集合中包含的所有采样时间点可以组合的所有时间段。

在一种示例性实例中，本发明实施例通过预设的目标函数选出满足预设通行指标的可通行时刻点，包括：

根据记录的待规划路段的所有待选通行时刻点和每一个信号灯的位置，确定由待选通行时刻点包含的两个采样时间点连接的待验证的待规划路径；

对确定的每一个待验证的待规划路径，计算一组车辆通过每一个信号灯时的第二行驶速度和车辆通过待验证的待规划路径的通行时间；

将计算获得的每一组第二行驶速度和通行时间分别代入目标函数中进行运算，获得各组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果；

根据所有组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果，从所有待选通行时刻点中选出可通行时刻点。

本发明实施例待选通行时刻点通过第一行驶速度对应的两个采样时间点记录；对于待规划路段中连续的两组位置相邻的信号灯，例如、带规划路段中，信号灯i和信号灯i+1为一组位置相邻的信号灯；信号灯i+1和信号灯i+2为一组位置相邻的信号灯，因为信号灯i+1位于信号灯i和信号灯i+2之间，且信号灯i和信号灯i+2之间不包含其他信号灯，此时，将信号灯i和信号灯i+1组成的位置相邻的信号灯，与信号灯i+1和信号灯i+2为组成的位置相邻的信号灯，定义为连续的两组位置相邻的信号灯；假设，车辆从信号灯i行驶至信号灯i+1的待选通行时刻点为(T1，T2)，从信号灯i+1行驶至信号灯i+2的待选通行时刻点为(T3，T4)，当T2等于T3时，T2或T3可以连接T1和T4，当所有位置相邻的信号灯，通过上述采样时间点连接后，可以组成一个待验证的待规划路径。

在一种示例性实例中，本发明实施例通过以下公式计算每一个待验证的待规划路径的第二行驶速度V_m和通行时间t_m：

t_m＝t_s ^*(i,j)-t_s ^*(i-1,k)

其中，s_i(i)表示信号灯i的位置；t_s ^*(i,j)为V_e(i)对应的信号灯i的第j个采样时间点；t_s ^*(i-1,k)为V_e(i)对应的信号灯i-1的第k个采样时间点；V_e(i)表示车辆在信号灯i的第j个采样时间点和信号灯i-1的第k个采样时间点内，车辆从信号灯i-1行驶至信号灯i所需要的第一行驶速度。

在一种示例性实例中，本发明实施例中的目标函数C的表达式为：

其中，α为预先设定的加权系数；

为舒适性指标L_c标准化处理的结果，舒适性指标L_c＝RMS(V_m)；

为通行效率指标L_t标准化处理的结果，通行效率指标L_t＝∑t_m；RMS()表示对括号中的数据进行均方根计算。

在一种示例性实例中，本发明实施例方法还包括：通过以下公式对对舒适性指标和通行效率指标进行标准化处理：

其中，L_{c_min}为所有舒适性指标中的最小值，L_{c_max}为所有舒适性指标中的最大值，L_{t_min}为所有通行效率指标中的最小值，L_{t_max}为所有通行效率指标中的最大值，L_c为当前需进行标准化处理的舒适性指标，L_t为当前需要进行标准化处理的通信效率指标。

在一种示例性实例中，本发明实施例从所有待选通行时刻点中选出可通行时刻点，包括：

对通过目标函数C计算的所有待验证的待规划路径的运算结果，通过以下运算获得拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me：

其中，

表示信号灯i的绿灯时差，tr_i(i,j)表示信号灯i指示的第j个周期的不可通行的时长(红灯时长，可以包括黄灯时长)，

表示信号灯i指示的第j个周期的可通行时长(绿灯时长)，

表示最优的

所属的信号灯周期。

将运算获得的拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me，通过下式求解获得可通行时刻点：

s.t.T_ms≤t≤T_me

其中，s.t.T_ms≤t≤T_me表示求解使C最小的t的约束条件为T_ms≤t≤T_me。

在一种示例性实例中，本发明实施例方法还包括：

判断车辆是否根据确定的可通行时刻点通过信号灯；

判断出车辆未根据确定的可通行时刻点通过信号灯时，将车辆的当前位置更新待规划路段的初始位置；

根据更新的待规划路段，重新执行确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实现路径规划的方法。

本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，存储器中保存有计算机程序；其中，

处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；

计算机程序被处理器执行时实现如上述实现路径规划的方法。

图2为本发明实施例实现路径规划的装置的结构框图，如图2所示，包括：确定通行区间模块、可通行时刻点集模块、确定速度模块和控制模块；其中，

确定通行区间模块设置为：确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；

可通行时刻点模块设置为：针对每一个信号灯的一个以上可通行区间，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；

确定速度模块设置为：根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；

控制模块设置为：控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段；

其中，可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；预设通行指标包括：由车辆通过待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据车辆通过待规划路段所需时长确定的通行效率指标。

本发明实施例确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的可通行区间；针对每一个信号灯的可通行区间中，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段；其中，可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；预设通行指标包括：由车辆通过待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据车辆通过待规划路段所需时长确定的通行效率指标。本发明实施例通过舒适性指标和通信效率指标确定可通行时刻点，实现了满足舒适度和通行效率的路径规划。

在一种示例性实例中，本发明实施例确定通行区间模块包括：可行域边界求解单元和可行路径求解单元；其中，

可行域边界求解单元设置为：根据待规划路段的车速限制信息和信号灯信息，计算车辆从待规划路段的起始位置开始持续通过每一个信号灯的车速范围；

可行路径求解单元设置为：根据信号灯信息及确定的车速范围，确定车辆通过各信号灯的一个以上可通行区间；

其中，车速限制信息包括：待规划路段的车速最低限制值和车速最高限制值；信号灯信息包括：指示车辆是否可通行的各种颜色指示灯的显示时长信息、信号灯绿灯时差和信号灯位置。

在一种示例性实例中，本发明实施例可行域边界求解单元是设置为：

根据车速限制信息和信号灯信息，计算车辆从初始位置开始，在车速限制信息规定的限制速度范围内持续通过信号灯的最高车速和最低车速。

在一种示例性实例中，本发明实施例可行路径求解单元是设置为：

确定车辆以小于或等于最高车速持续通过信号灯的最短耗时；

确定车辆以大于或等于最低车速持续通过信号灯的最长耗时；

将最短耗时和最长耗时不相交的时间段中，信号灯指示车辆可通行的时间段确定为可通行区间。

在一种示例性实例中，本发明实施例可通行时刻点模块包括采样时间点单元、第一速度计算单元、待选时刻点确定单元和选取单元；其中，

采样时间点单元设置为：从每一个可通行区间包含的时间点中按照预设策略分别选出两个以上时间点作为采样时间点；针对每一个信号灯，将从该信号灯的一个以上可通行区间中选出的采样时间点组合为一个采样时间点集合；

第一速度计算单元设置为：对位置相邻的两个信号灯的采样时间点集合，每一次从距离车辆较近的信号灯的采样时间点集合中取出一个采样时间点、从距离车辆较远的信号灯的采样时间点集合中取出一个采样时间点，确定由取出的采样时间点可构成的所有时间段；计算车辆在构成的每一个时间段内从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的第一行驶速度；

待选时刻点确定单元设置为：第一行驶速度在待规划路段的车速限制信息规定的车速限制范围内时，将与该第一行驶速度对应的两个采样时间点记录为车辆从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的待选通行时刻点；

选取单元设置为：从记录的所有待选通行时刻点中，通过预设的目标函数选出满足预设通行指标的可通行时刻点。

在一种示例性实例中，本发明实施例可通行时刻点模块是设置为通过预设的目标函数选出满足预设通行指标的可通行时刻点，包括：

根据记录的待规划路段的所有待选通行时刻点和每一个信号灯的位置，确定由待选通行时刻点包含的两个采样时间点连接的待验证的待规划路径；

对确定的每一个待验证的待规划路径，计算一组车辆通过每一个信号灯时的第二行驶速度和车辆通过待验证的待规划路径的通行时间；

将计算获得的每一组第二行驶速度和通行时间分别代入目标函数中进行运算，获得各组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果；

根据所有组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果，从所有待选通行时刻点中选出可通行时刻点。

在一种示例性实例中，本发明实施例可通行时刻点模块是设置为通过以下公式计算每一个待验证的待规划路径的第二行驶速度V_m和通行时间t_m：

t_m＝t_s ^*(i,j)-t_s ^*(i-1,k)

其中，t_s ^*(i,j)为V_e(i)对应的信号灯i的第j个采样时间点，t_s ^*(i-1,k)为V_e(i)对应的信号灯i-1的第k个采样时间点，V_e(i)表示车辆在信号灯i的第j个采样时间点和信号灯i-1的第k个采样时间点内，车辆从信号灯i-1行驶至信号灯i所需要的第一行驶速度。

在一种示例性实例中，本发明实施例中的目标函数C的表达式为：

其中，α为预先设定的加权系数；

为舒适性指标L_c标准化处理的结果，舒适性指标L_c＝RMS(V_m)；

为通行效率指标L_t标准化处理的结果，通行效率指标L_t＝∑t_m；RMS()表示对括号中的数据进行均方根计算。

在一种示例性实例中，本发明实施例可通行时刻点模块是设置为从所有待选通行时刻点中选出可通行时刻点，包括：

对通过目标函数C计算的所有待验证的待规划路径的运算结果，通过以下运算获得拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me：

其中，

表示信号灯i的绿灯时差，tr_i(i,j)表示信号灯i指示的第j个周期的不可通行的时长(红灯时长，可以包括黄灯时长)，

表示信号灯i指示的第j个周期的可通行时长(绿灯时长)，

表示最优的

所属的信号灯周期。

将运算获得的拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me，通过下式求解获得可通行时刻点：

s.t.T_ms≤t≤T_me

其中，s.t.T_ms≤t≤T_me表示求解使C最小的t的约束条件为T_ms≤t≤T_me。

在一种示例性实例中，本发明实施例装置还包括触发处理模块，设置为：

判断车辆是否根据确定的可通行时刻点通过信号灯；判断出车辆未根据确定的可通行时刻点通过信号灯时，将车辆的当前位置更新待规划路段的初始位置；根据更新的待规划路段，重新执行确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间的步骤。

以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明，应用示例仅用于陈述本发明实施例，并不用于限定本发明的保护范围

应用示例

图3为本发明应用示例路线规划的系统的组成示意图，如图3所示，本发明应用示例系统包含信息接收模块和路径规划模块；其中，信息接收模块包括：车辆基础设施互联系统(V2I)通信单元、实时定位单元和高精度地图单元；路径规划模块包括：可行域边界求解单元、可行路径求解单元和最优路径求解单元；其中，

V2I通信单元设置为：获取车辆行驶的当前道路(本发明实施例中的待规划路段)上的各信号灯i的信号灯信息，信号灯信息包括：指示车辆是否可通行的各种颜色指示灯的显示时长信息、信号灯的绿灯时差t_{p_i}和信号灯位置s_i；其中，显示时长信息包括：绿灯显示时长t_{g_i}(指示车辆可通行)、红灯显示时长t_{r_i}(指示车辆不可通行)和黄灯显示时长(指示车辆不可通行)；在一种示例性实例中，根据指示车辆是否可通行，本发明应用示例在后续方案描述中将黄灯显示时长默认并入红灯显示时长中，将显示时长信息区分为：指示车辆可通行的信号灯(绿灯)和车辆不可通行的信号灯(红灯)；本发明应用示例上述信息缩写的下角标i＝1,2,3,…,n，n为当前道路上的信号灯最大个数，i表示n个信号灯中的第i个；V2I通信单元可以安装在车辆外部，例如、车辆顶部，以尽可能减少信号屏蔽；获得的信号灯信息传输至路径规划模块；本应用示例V2I通信单元可以是其他可以获取信号灯信息的装置；

实时定位单元设置为：获取车辆的车辆当前位置信息L(本发明实施例中待规划路段的初始地址)；将获取的车辆当前位置信息L被传输至高精度地图单元和路径规划模块；实时定位单元可以是GPS模块，GPS模块可以安装在车辆底盘；本应用示例实时定位单元可以是其他可以获取车辆当前位置信息的装置；

高精度地图单元设置为：从云端获取当前道路的车速最高限制值V_{lim_max}与车速最低限制值V_{lim_min}，将接收到的车辆当前位置信息L和获取的当前道路的车速最高限制值V_{lim_max}与车速最低限制值V_{lim_min}传输至路径规划模块。高精度地图单元可以安装于车辆内部；本应用示例高精度地图单元可以是其他可以获取当前道路的车速最高限制值V_{lim_max}与车速最低限制值V_{lim_min}的装置；

可行域边界求解单元设置为：根据车辆当前位置信息L、信号灯绿灯显示时长、红灯显示时长、车速最高限制值V_{lim_max}和车速最低限制值V_{lim_mim}，计算车辆不停车(以持续行驶的状态)通过信号灯i的最高速度V_max(i)和最低速度V_min(i)，将V_maa(i)、V_min(i)作为约束信息发送至可行路径求解单元。

本发明实施例最高速度V_max(i)和最低速度V_min(i)的计算可以基于函数、或图表等形式实现，以函数形式为例，确定出车辆不停车通过信号灯i的最高车速V_max(i)和最低车速V_min(i)，需要信号灯i的绿灯显示时长t_{g_i}、红灯显示时长t_{r_i}、信号灯绿灯时差t_{p_i}、信号灯位置s_i、车辆当前位置L、以及当前道路的车速最高限制值V_{lim_max}和车速最低限制值V_{lim_min}，因为确定的是车辆不停车通过信号灯i时的车速，取V_{lim_min}>0，基于以上车辆通行相关信息，通过以下步骤确定出车辆不停车通过信号灯i的最高车速V_max(i)和最低车速V_min(i)：

(1)分别计算以V_{lim_min}和V_{lim_max}行驶到信号灯i的最短时间t_f(i)和最长时间t_s(i):

(2)分别确定以V_{lim_min}和V_{lim_max}行驶到信号灯i时，信号灯i的显示状态：

(3)分别计算信号灯i的状态分别为上述(2)计算的信号灯显示红灯和显示绿灯两种情况下，车辆不停车通过信号灯i的最高车速V_max(i)和最低车速V_min(i)：

如果第二步中信号灯i的状态为显示绿灯：

V_max(i)＝V_{lim_max}

V_min(i)＝V_{lim_min}

如果第二步中信号灯i的状态为显示红灯：

可行路径求解单元，根据来自可行域边界求解单元的最高速度V_max(i)和最低速度V_min(i)，求解出以不大于V_max(i)速度通过信号灯i且不需要等待所花费的最短时间t_h(i)，以不小于V_min(i)速度通过信号灯i且不需要等待所花费的最长时间t_l(i)；在根据最低车速和最高车速作为约束条件确定的[t_h(i),t_l(i)]内，将信号灯i为绿灯的每一个时间段，确定为一个信号灯i的可通行区间。

在间断的信号灯i的可通行区间内求解最优的通行时刻点是一个混杂系统问题，为简化问题，本发明应用示例对各可通行区间抽样求解，以确定最优解在信号灯i的具体的可通行区间。

本发明应用示例可行路径求解单元和最优路径求解单元(可行路径求解单元和最优路径求解单元相当于本发明实施例中的可通行时刻点模块)包括：采样时间点单元、第一速度计算单元、待选时刻点确定单元(采样时间点单元、第一速度计算单元、待选时刻点确定单元相当于可行路径求解单元)和选取单元(相当于本发明实施例中的最优路径求解单元)；其中，

采样时间点单元设置为：按预设策略分别选择两个以上时刻点作为采样时间点，组成第一信号灯的采样时间点集合；在一种示例性实例中，取每个可通行区间的两个端点和中点作为采样时间点，将采样获得的信号灯i的采样时间点集合记为ts(i)；

第一速度计算单元设置为：计算假若车辆在信号灯k的第j个采样时间点tsj(k)(tsj(k)∈ts(k))和信号灯k+1的第p个采样时间点tsp(k+1)(tsp(k+1)∈ts(k+1))内，车辆从信号灯k行驶至信号灯k+1所需要的第一行驶速度Ve；

待选时刻点确定单元设置为：若第一行驶速度Ve在[V_{lim_min},V_{lim_max}]内，则将该第一行驶速度Ve对应的两个采样时间点作为车辆行驶的初始时刻点与通过时刻点连接为待选通行时刻点，添加到第k个信号灯与第k+1个信号灯间的待选通行时刻点集Sm(k)；Ve不在[V_{lim_min},V_{lim_max}]内时，本发明应用示例不将Ve对应的两个采样时间点连接为待选通行时刻点。可行路径求解单元将由可通行时刻点组成的待选通行时刻点集S_m传递至最优路径求解模块(相当于本发明实施例选取单元)。

本发明实施例可行路径的计算包括但不限于函数、图表等形式。以函数形式为例，可行路径求解单元通过以下处理计算不停车通过信号灯i的可行路径。对于信号灯i必定存在除V_max(i)和V_min(i)之外，能够使车辆不停车通过信号灯i的车辆的第一行驶速度及对应的可行路径，基于绿灯显示时长t_{g_i}、红灯显示时长t_{r_i}、信号灯位置s_i、最高车速V_max(i)、最低车速V_min(i)、车辆当前位置L，可行路径求解单元进行的运算包括：

(1)分别计算V_max(i)、V_min(i)对应的最短耗时t_h(i)和最长耗时t_l(i)：

其中，t_h(i)是以小于或等于最高车速持续行驶通过信号灯i所用的时间，t_l(i)是以大于或等于最低车速行驶通过信号灯i所用的时间，[t_h(i),t_l(i)]范围内(最短耗时和最长耗时不相交的时间段中)的绿灯时刻均为可通行区间。

(2)根据绿灯显示时长t_{g_i}、红灯显示时长t_{r_i}、信号灯绿灯时差t_{p_i}对时间范围[t_h(i),t_l(i)]内车辆均可通行的绿灯时间段进行采样，取每个可通行区间的两个端点和中点作为采样时间点并记为ts(i)；

其中，j表示第j个可通行区间的红绿灯，k＝j或j+1。

(3)基于采样时间点组成的采样时间点集合记为ts(i)，确定车辆的第一行驶速度Ve和待选通行时刻点集Sm：

V_e(i)＝V_e(i,j,k)∈[t_h(i),t_l(i)]

S_m(i)＝[t_s ^*(i,j),t_s ^*(i-1,k)]→V_e(i)

其中，i为信号灯编号，t_s(i,j)为信号灯i的第j个采样时间点，t_s(i-1,k)为信号灯i-1的第k个采样时间点，V_e(i,k,j)为车辆从信号灯i-1的第k个采样时间点行驶至信号灯i的第j个采样时间点所需的第一行驶速度，V_e(i)为V_e(i,k,j)中满足约束条件的第一行驶速度，t_s ^*(i,j),t_s ^*(i-1,k)为V_e(i)对应的信号灯i与信号灯i-1的采样时间点。

将待选通行时刻点集S_m发送至最优路径求解单元。

本发明应用示例最优路径求解单元根据待选通行时刻点集S_m和信号灯i的信号灯位置s_i计算各待选通行时刻点组成的路径中车辆通过各信号灯i时的第二行驶速度Vm和由各待选通行时刻点组成的待规划路径的通行时间t_m；基于舒适性指标和通行效率指标确定目标函数

根据确定的目标函数在可通行时刻点集S_m中选出满足预设条件的拟定可通行时刻点集T_m。

在一种示例性实例中，本发明实施例舒适性指标

为行驶速度V_m的加速度均方根值，通行效率指标

为待选通行时刻点组成的待验证的待规划路径的通过时间t_m；根据选出的拟定可通行时刻点

集T_m(i)可确定在通过信号灯i时，拟定可通行时刻点集T_m(i)属于哪一个绿灯时段，将该绿灯时段初始时刻与结束时刻记为T_ms(i)和T_me(i)，则混杂系统问题转化为拟定可通行时刻点受T_ms和T_me约束的连续系统问题，即通过信号灯i的拟定可通行时刻点t(i)∈[T_ms(i),T_me(i)]，基于二分法在约束内求解各信号灯的可通行时刻点(通行时刻)，即获得最优路径，并发送至无人驾驶系统，本发明应用示例最优路径求解单元进行的处理包括：

(1)根据待选通行时刻点集S_m，计算由各待选通行时刻点组成的待验证的待规划路径中车辆从各信号灯通过的第二行驶速度V_m，和车辆通过各待验证的待规划路径的通行时间t_m：

t_m＝t_s ^*(i,j)-t_s ^*(i-1,k)

(2)将第二行驶速度V_m的加速度均方根值作为车辆的舒适性指标，将车辆通过所有信号灯所用的总时间作为通行效率指标。在一种示例性实例中，本发明应用示例中的舒适性指标还可以根据V_m的加速度的绝对值的平均、绝对值的最大值、或绝对值的积分确定。

在一种示例性实例中，本发明实施例以加速度均方根值作为车辆的舒适性指标时，舒适性指标L_c的表达式为：

L_c＝RMS(V_m)

通行效率指标L_t的表达式为：

由于舒适性指标与通行效率指标具有不同的量纲和量纲单位，为了消除二者之间的量纲影响，本发明应用示例对舒适性指标和通行效率指标进行标准化处理：

其中，L_{c_min}为L_c中的最小值，L_{c_max}为L_c中的最大值，L_{t_min}为L_t中的最小值，L_{t_max}为L_t中的最大值。

确定的目标函数：

其中，公式中的α为权重参数。

对由带规划路径中各待选通行时刻点包含的两个采样时间点连接的待验证的待规划路径皆可以按照上式求解出其对应的C，则通过以下运算获得拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me：

(3)则上述问题为受T_ms和T_me约束的最优化问题：

s.t.T_ms≤t≤T_me

上式中，s.t.T_ms≤t≤T_me表示求解使C最小的t的约束条件为T_ms≤t≤T_me，对于上述连续系统求解可利用二次规划(QP)求解器或简单的二分法即可求解出全局最优的可通行时刻点T*，则全局最优的可通行时刻点T*组成的路径即为最优路径。

最优路径求解器将最优路径发送至无人驾驶系统；无人驾驶系统根据确定的待规划路段的每一个信号灯的可通行时刻点，确定车辆的通行速度；控制车辆根据确定的通行速度通过待规划路段。

“本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。”

Claims (12)

1.一种实现路径规划的方法，包括：

确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；

针对每一个信号灯的所述一个以上可通行区间，选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点；

根据确定的待规划路段的每一个信号灯的所述可通行时刻点，确定车辆的通行速度；

控制车辆根据确定的通行速度通过所述待规划路段；

其中，所述可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；所述预设通行指标包括：由所述车辆通过所述待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据所述车辆通过所述待规划路段所需时长确定的通行效率指标；所述选出一个满足预设通行指标的时间点作为车辆通过该信号灯的可通行时刻点，包括：从每一个所述可通行区间包含的时间点中按照预设策略分别选出两个以上时间点作为采样时间点；针对每一个信号灯，将从该信号灯的所述一个以上可通行区间中选出的所述采样时间点组合为一个采样时间点集合；对位置相邻的两个信号灯的所述采样时间点集合，每一次从距离车辆较近的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点、从距离车辆较远的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点，确定由取出的采样时间点可构成的所有时间段；计算车辆在构成的每一个时间段内，从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的第一行驶速度；所述第一行驶速度在所述待规划路段的车速限制信息规定的车速限制范围内时，将与该第一行驶速度对应的两个采样时间点记录为车辆从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的待选通行时刻点；根据记录的所述待规划路段的所有所述待选通行时刻点和每一个所述信号灯的位置，确定由待选通行时刻点包含的两个所述采样时间点连接的待验证的待规划路径；对确定的每一个所述待验证的待规划路径，计算一组车辆通过每一个所述信号灯时的第二行驶速度和车辆通过所述待验证的待规划路径的通行时间；将计算获得的每一组所述第二行驶速度和所述通行时间分别代入目标函数中进行运算，获得各组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果；根据所有组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果，从所有所述待选通行时刻点中选出所述可通行时刻点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间，包括：

根据所述待规划路段的车速限制信息和所述信号灯信息，计算车辆从待规划路段的起始位置开始持续通过每一个信号灯的车速范围；

根据信号灯信息及确定的所述车速范围，确定车辆通过各所述信号灯的一个以上所述可通行区间；

其中，所述车速限制信息包括：所述待规划路段的车速最低限制值和车速最高限制值；所述信号灯信息包括：指示车辆是否可通行的各种颜色指示灯的显示时长信息、信号灯绿灯时差和信号灯位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算车辆从待规划路段的起始位置开始持续通过每一个信号灯的车速范围，包括：

根据所述车速限制信息和所述信号灯信息，计算所述车辆从所述起始位置开始，在所述车速限制信息规定的限制速度范围内持续通过所述信号灯的最高车速和最低车速。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定车辆通过各所述信号灯的一个以上所述可通行区间，包括：

确定所述车辆以小于或等于所述最高车速持续通过所述信号灯的最短耗时；

确定车辆以大于或等于所述最低车速持续通过所述信号灯的最长耗时；

将所述最短耗时和所述最长耗时不相交的时间段中，信号灯指示车辆可通行的时间段确定为所述可通行区间。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算每一个所述待验证的待规划路径的所述第二行驶速度V_m和所述通行时间t_m：

t_m＝t_s ^*(i,j)-t_s ^*(i-1,k)

其中，所述s_i(i)表示信号灯i的位置；所述t_s ^*(i,j)为V_e(i)对应的信号灯i的第j个采样时间点，所述t_s ^*(i-1,k)为V_e(i)对应的信号灯i-1的第k个采样时间点，所述V_e(i)表示车辆在信号灯i的第j个采样时间点和信号灯i-1的第k个采样时间点内，车辆从信号灯i-1行驶至信号灯i所需要的第一行驶速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标函数C的表达式为：

其中，所述α为预先设定的加权系数；所述

为舒适性指标L_c标准化处理的结果，所述舒适性指标L_c＝RMS(V_m)；所述

为通行效率指标L_t标准化处理的结果，所述通行效率指标L_t＝∑t_m；所述RMS()表示对括号中的数据进行均方根计算。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

通过以下公式对所述舒适性指标L_c进行标准化处理获得所述

通过以下公式对所述通行效率指标L_t进行标准化处理获得所述

其中，所述L_{c_min}为所有所述舒适性指标中的最小值，所述L_{c_max}为所有所述舒适性指标中的最大值，所述L_{t_min}为所有所述通行效率指标中的最小值，所述L_{t_max}为所有所述通行效率指标中的最大值，所述L_c为当前需进行标准化处理的所述舒适性指标，所述L_t为当前需要进行标准化处理的所述通行效率指标。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从所有所述待选通行时刻点中选出所述可通行时刻点，包括：

对通过所述目标函数C计算的所有所述待验证的待规划路径的所述运算结果，通过以下运算获得拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me：

T_ms(i)＝t_{p_i}(i)+t_{r_i}(i,j^*)+t_{g_i}(i,j^*)

T_me(i)＝t_{p_i}(i)+t_{r_i}(i,j^*)+t_{g_i}(i,j^*+1)

将运算获得的所述拟定可通行时刻点

和拟定可通行时刻点对应的信号灯的绿灯开始时刻T_ms和结束时刻T_me，通过下式求解获得所述可通行时刻点：

s.t.T_ms≤t≤T_me

其中，所述t_{p_i}(i)表示信号灯i的绿灯时差，所述tr_i(i,j)表示信号灯i指示的第j个周期的不可通行的时长，所述t_{g_i}(i,j)表示信号灯i指示的第j个周期的可通行时长，j^*＝min_j[t_{p_i}(i)+t_{r_i}(i,j)+t_{g_i}(i,j)-T_m(i)]表示最优的

所属的信号灯周期；所述s.t.T_ms≤t≤T_me表示求解使C最小的t的约束条件为T_ms≤t≤T_me。

9.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述车辆是否根据确定的可通行时刻点通过信号灯；

判断出所述车辆未根据确定的可通行时刻点通过信号灯时，将车辆的当前位置更新所述待规划路段的起始位置；

根据更新的所述待规划路段，重新执行所述确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间的步骤。

10.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～9中任一项所述的实现路径规划的方法。

11.一种终端，包括：存储器和处理器，所述存储器中保存有计算机程序；其中，

处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；

所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1～9中任一项所述的实现路径规划的方法。

12.一种实现路径规划的装置，包括：确定通行区间模块、可通行时刻点集模块、确定速度模块和控制模块；其中，

确定通行区间模块设置为：确定车辆通过待规划路段的每一个信号灯的一个以上可通行区间；

可通行时刻点模块设置为：针对每一个信号灯的所述一个以上可通行区间，从每一个所述可通行区间包含的时间点中按照预设策略分别选出两个以上时间点作为采样时间点；针对每一个信号灯，将从该信号灯的所述一个以上可通行区间中选出的所述采样时间点组合为一个采样时间点集合；对位置相邻的两个信号灯的所述采样时间点集合，每一次从距离车辆较近的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点、从距离车辆较远的信号灯的所述采样时间点集合中取出一个采样时间点，确定由取出的采样时间点可构成的所有时间段；计算车辆在构成的每一个时间段内，从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的第一行驶速度；所述第一行驶速度在所述待规划路段的车速限制信息规定的车速限制范围内时，将与该第一行驶速度对应的两个采样时间点记录为车辆从距离车辆较近的信号灯行驶至距离车辆较远的信号灯的待选通行时刻点；根据记录的所述待规划路段的所有所述待选通行时刻点和每一个所述信号灯的位置，确定由待选通行时刻点包含的两个所述采样时间点连接的待验证的待规划路径；对确定的每一个所述待验证的待规划路径，计算一组车辆通过每一个所述信号灯时的第二行驶速度和车辆通过所述待验证的待规划路径的通行时间；将计算获得的每一组所述第二行驶速度和所述通行时间分别代入目标函数中进行运算，获得各组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果；根据所有组第二行驶速度和通行时间相应的运算结果，从所有所述待选通行时刻点中选出可通行时刻点；

确定速度模块设置为：根据确定的待规划路段的每一个信号灯的所述可通行时刻点，确定车辆的通行速度；

控制模块设置为：控制车辆根据确定的通行速度通过所述待规划路段；

其中，所述可通行区间为信号灯指示车辆可通行的时间段；所述预设通行指标包括：由所述车辆通过所述待规划路段的速度变化快慢确定的舒适性指标，和根据所述车辆通过所述待规划路段所需时长确定的通行效率指标。

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