CN113670632A - 碰撞检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碰撞检测方法及装置，该方法主要包括：根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，所述分段轨迹包括直线段轨迹和/或曲线段轨迹；结合车辆模型和分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络；按照分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络；利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。本发明能够将针对规划的行车轨迹的碰撞检测转化为利用射线法判断障碍点是否在完整外包络内，而无需针对每个轨迹点分别进行碰撞检测，从而提高了碰撞检测的效率。

Description

碰撞检测方法及装置

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，具体而言，涉及一种碰撞检测方法及装置。

背景技术

自动驾驶，又称无人驾驶，该技术依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。路径规划技术是自动驾驶车辆的核心技术之一，且安全无碰撞对路径规划尤为重要。为了防止发生碰撞，需要先针对预先规划的路径进行碰撞检测，若该路径存在碰撞风险，则需要对规划路径进行调整。

目前采用的碰撞检测技术主要为搜索算法，即分别针对预先规划的轨迹上每一个轨迹点，通过计算该轨迹点与探测到的障碍物之间的距离来判断该轨迹点与障碍物是否存在碰撞风险。但是，当规划路径比较复杂和/或探测到的障碍物比较多时，这种搜索算法的计算量就会成倍增加，导致碰撞检测效率较低。

发明内容

本发明提供了一种碰撞检测方法及装置，以提高碰撞检测的效率。具体的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种碰撞检测方法，所述方法包括：

根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，其中，所述分段轨迹包括直线段轨迹和/或曲线段轨迹；

结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络；

按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络；

利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。

可选的，根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，包括：

以所述行车轨迹中的航向角变化率为0的轨迹点中的目标轨迹点作为分界点，对所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹；其中，与所述目标轨迹点相邻的前后两个轨迹点中存在一个航向角变化率不为0的轨迹点。

可选的，所述行车轨迹上的轨迹点包括两个后车轮中点连线的中点的横纵坐标、以及车辆的航向角。

可选的，当所述分段轨迹是直线段轨迹时，结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，包括：

结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；

根据所述车辆后角点和所述车辆前角点，生成所述车辆模型在所述直线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

可选的，当所述分段轨迹是曲线段轨迹时，结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，包括：

结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；

结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹，确定所述车辆模型在曲线段轨迹上行驶过程中车辆后内轮移动过程中形成的最小半径圆弧、以及车辆前外角点移动过程中形成的最大半径圆弧；

将所述车辆后角点、所述最小半径圆弧、所述车辆前角点以及所述最大半径圆弧顺序连接，生成所述车辆模型在所述曲线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

可选的，在利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测之前，所述方法还包括：

将探测到的障碍点中距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点。

可选的，按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络，包括：

按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，对各个分段轨迹对应的外包络进行排序；

从排序后的外包络中选择相邻的两个待合并外包络，并计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第一外包络；

按照包括未进行布尔和计算的外包络和所述第一外包络的剩余外包络的排序，从所述剩余外包络中选择相邻的两个待合并外包络，并计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第二外包络，直至剩余外包络仅包括一个外包络时，获得所述完整外包络；

其中，计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和包括：

从当前选择的两个待合并外包络所有顶点中选取目标顶点作为布尔和计算起点，其中，所述目标顶点是从横坐标最小的顶点中选取的纵坐标最小的顶点；

按照预设外包络闭合方向，从所述布尔和计算起点开始，在当前顶点所在的边上查找下一个顶点；

若第一边未与第二边相交，则将所述下一个顶点作为求布尔和所需的顶点，其中，所述第一边为所述当前顶点和所述下一个顶点所在的边，所述第二边为另一个外包络的边；

若所述第一边与所述第二边相交，则将所述第一边和所述第二边的交点、根据所述第一边分别向第三边和第四边旋转所获得的夹角中最大夹角所对应的目标边上的顶点，作为求布尔和所需的顶点，并将所述最大夹角所对应的所述目标边上的顶点作为当前顶点，继续查找下一个顶点，直至下一个顶点为所述布尔和计算起点时，获得求布尔和所需的所有顶点，并根据所述求布尔和所需的顶点生成所述两个待合并外包络的布尔和，其中，所述第三边和所述第四边为所述第二边被所述交点分割成的两条边，顺时针旋转获得的夹角为正夹角，逆时针旋转获得的夹角为负夹角，所述目标边为所述第三边或所述第四边。

第二方面，本发明实施例提供了一种碰撞检测装置，所述装置包括：

分段单元，用于根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，其中，所述分段轨迹包括直线段轨迹和/或曲线段轨迹；

生成单元，用于结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络；

计算单元，用于按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络；

碰撞检测单元，用于利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。

可选的，所述分段单元，用于以所述行车轨迹中的航向角变化率为0的轨迹点中的目标轨迹点作为分界点，对所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹；其中，与所述目标轨迹点相邻的前后两个轨迹点中存在一个航向角变化率不为0的轨迹点。

可选的，所述行车轨迹上的轨迹点包括两个后车轮中点连线的中点的横纵坐标、以及车辆的航向角。

可选的，所述生成单元包括：

第一确定模块，用于当所述分段轨迹是直线段轨迹时，结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；

第一生成模块，用于根据所述车辆后角点和所述车辆前角点，生成所述车辆模型在所述直线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

可选的，所述生成单元包括：

第二确定模块，用于当所述分段轨迹是曲线段轨迹时，结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹，确定所述车辆模型在曲线段轨迹上行驶过程中车辆后内轮移动过程中形成的最小半径圆弧、以及车辆前外角点移动过程中形成的最大半径圆弧；

第二生成模块，用于将所述车辆后角点、所述最小半径圆弧、所述车辆前角点以及所述最大半径圆弧顺序连接，生成所述车辆模型在所述曲线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

可选的，所述装置还包括：

合并单元，用于在利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测之前，将探测到的障碍点中距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点。

可选的，所述计算单元包括：

排序模块，用于按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，对各个分段轨迹对应的外包络进行排序；

选择模块，用于从排序后的外包络中选择相邻的两个待合并外包络；

计算模块，用于计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第一外包络；

所述选择模块，用于按照包括未进行布尔和计算的外包络和所述第一外包络的剩余外包络的排序，从所述剩余外包络中选择相邻的两个待合并外包络；

所述计算模块，还用于计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第二外包络，直至剩余外包络仅包括一个外包络时，获得所述完整外包络；

所述计算模块包括：

选取子模块，用于从当前选择的两个待合并外包络所有顶点中选取目标顶点作为布尔和计算起点，其中，所述目标顶点是从横坐标最小的顶点中选取的纵坐标最小的顶点；

查询确定子模块，用于按照预设外包络闭合方向，从所述布尔和计算起点开始，在当前顶点所在的边上查找下一个顶点；若第一边未与第二边相交，则将所述下一个顶点作为求布尔和所需的顶点，其中，所述第一边为所述当前顶点和所述下一个顶点所在的边，所述第二边为另一个外包络的边；若所述第一边与所述第二边相交，则将所述第一边和所述第二边的交点、根据所述第一边分别向第三边和第四边旋转所获得的夹角中最大夹角所对应的目标边上的顶点，作为求布尔和所需的顶点，并将所述最大夹角所对应的所述目标边上的顶点作为当前顶点，继续查找下一个顶点，直至下一个顶点为所述布尔和计算起点时，获得求布尔和所需的所有顶点，其中，所述第三边和所述第四边为所述第二边被所述交点分割成的两条边，顺时针旋转获得的夹角为正夹角，逆时针旋转获得的夹角为负夹角，所述目标边为所述第三边或所述第四边；

生成子模块，用于根据所述求布尔和所需的顶点生成所述两个待合并外包络的布尔和。

第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现第一方面所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种自动驾驶车辆，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现第一方面所述的方法。

由上述内容可知，本发明实施例提供的碰撞检测方法及装置，能够先根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将行车轨迹划进行分段，再结合车辆模型和分段轨迹，分别获取该车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，并计算所有外包络的布尔和，得到完整外包络，最后利用射线法对探测到的障碍点和完整外包络进行碰撞检测。由此可知，本发明实施例而只需要计算出行车轨迹的完整外包络，利用射线法判断障碍点是否在完整外包络内，而无需针对每个轨迹点分别与每一个障碍点进行碰撞检测，从而大大减小了计算量，进而提高了检测效率。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

本发明实施例至少可以取得如下技术效果：

1、通过“轨迹分段-->各分段外包络-->求分段外包络的布尔和获得完整外包络-->利用射线法进行碰撞检测”这样的构思，将复杂轨迹的碰撞检测转换为计算量较小的射线法碰撞检测，大大提高了碰撞检测效率。

2、通过将距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点，可以在确保碰撞检测准确率的前提下，减少利用射线法进行碰撞检测的数量，从而进一步提高碰撞检测效率。

3、利用航向角变化率为0作为行车轨迹的分界点进行分段，可以将行车轨迹划分为直线段轨迹、曲线段轨迹(包括左转轨迹和右转轨迹)，便于后续进行针对不同类型的轨迹进行外包络计算。

4、在生成外包络时，可以分别结合直线段轨迹和曲线段轨迹的特点，分别生成对应的外包络，从而可以在保证外包络准确度的前提下，进一步提高生成外包络的效率。具体的，当分段轨迹是直线段轨迹时，可以结合直线段轨迹的特点，根据起点处的车辆后角点和终点处的车辆前角点，生成直线段轨迹对应的外包络。当分段轨迹是曲线段轨迹时，可以结合曲线段轨迹的特征，根据起点处的车辆后角点、最小半径圆弧、最大半径圆弧和终点处的车辆前角点，生成曲线段轨迹对应的外包络。

5、在计算各分段外包络的布尔和时，可以先根据横纵坐标选择一个处于外侧的顶点作为起点，并从该起点起沿着预设外包络闭合方向开始寻找满足要求的下一个顶点，再次回到起点时，获得求布尔和所需的所有顶点，并根据所有顶点计算获得完整外包络。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种碰撞检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种行车轨迹分段的示例图；

图3为本发明实施例提供的一种车辆模型角点示例图；

图4为本发明实施例提供的一种曲线段轨迹对应的外包络的生成示意图；

图5为本发明实施例提供的一种计算两个外包络布尔和的示例图；

图6为本发明实施例提供的一种利用射线法进行碰撞检测的示例图；

图7为本发明实施例提供的另一种利用射线法进行碰撞检测的示例图；

图8为本发明实施例提供的一种碰撞检测装置的组成框图。

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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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付出创造性劳动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。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本发明提供了一种碰撞检测方法及装置，用以解决现有技术碰撞检测效率低的问题。本发明实施例所提供的方法，可以应用于任一具有计算能力的电子设备，该电子设备可以为终端或者服务器。在一种实现中，实现该方法的功能软件可以以单独的客户端软件的形式存在，也可以以目前相关的客户端软件的插件的形式存在。

下面对本发明实施例进行详细说明。

图1为本发明实施例提供的碰撞检测方法的一种流程示意图。该方法可以包括如下步骤：

S100：根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹。

当驾驶员计划泊车或者想要行驶某段路时，自动驾驶系统可以自动进行行车规划，获得由两个后车轮中点连线的中点的横纵坐标、车辆的航向角表示的轨迹点组成的行车轨迹，以便根据行车轨迹进行碰撞检测。由于直线段轨迹和曲线段轨迹的分析方法存在差异，所以可以根据行车轨迹的航向角变化率将行车轨迹进行分段，获得直线段轨迹和/或曲线段轨迹。

具体可以以所述行车轨迹中的航向角变化率为0的轨迹点中的目标轨迹点作为分界点，对所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹；其中，与所述目标轨迹点相邻的前后两个轨迹点中存在一个航向角变化率不为0的轨迹点。

航向角变化率ρ可以由如下公式计算：

θ_i为第i个轨迹点的航向角，θ_i-1为第i-1个轨迹点的航向角，x_i、y_i分别为第i个轨迹点的横纵坐标，x_i-1、y_i-1分别为第i-1个轨迹点的横纵坐标。当ρ＝0时，车辆处于直行状态，从而获得的分段轨迹为直线段轨迹；当ρ>0时，车辆处于左转状态，从而获得的分段轨迹为左转轨迹；当ρ<0时，车辆处于右转状态，从而获得的分段轨迹为右转轨迹。如图2所示，ρ值有3次穿过零点，整个轨迹被分为4段，分段后S1-1与S1-4为左转轨迹，S1-3为右转轨迹，S1-2为直线段轨迹。其中，图中横坐标S表示轨迹点，S＝{[x_i，y_i，θ_i]}_{i＝1，2...k}，k表示轨迹点的个数。

S110：结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

由于轨迹点是由两个后车轮中点连线的中点的横纵坐标、车辆的航向角组成的，可以结合轨迹点和车辆模型就可以确定在该轨迹点处车辆覆盖的区域，从而结合车辆模型和分段轨迹就可以获得车辆沿着该分段轨迹行驶时所覆盖的区域的外包络。其中，车辆模型可以为一个与真实车辆等比例大小的矩形，也可以为相对更逼真的三维模型，具体可以根据需求而定。当车辆模型是一个矩形时，该矩形四个顶点分别代表车辆的四个角点，且当车辆形状不规则时，代表角点的矩形顶点可以是在原有角点基础上向外略微扩展的点。

下面分别针对不同类型的分段轨迹对应的外包络获取方法进行详解：

(一)所述分段轨迹是直线段轨迹

当车辆沿着直线行驶时，所覆盖的区域是一个矩形，矩形的四个顶点为车辆位于起点时，车辆的两个后角点，以及车辆位于终点时，车辆的两个前角点，因此，直线点轨迹对应的外包络的获取方法可以为：结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；根据所述车辆后角点和所述车辆前角点，生成所述车辆模型在所述直线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

示例性的，图3是一个车辆模型，图中的右侧是车头，左侧是车尾，A和B分别是前角点，C和D分别是后角点。当车辆向左转时，A可以称为前内角点，B可以称为前外角点，C可以称为后外角点，D可以称为后内角点；当车辆向右转时，A可以称为前外角点，B可以称为前内角点，C可以称为后内角点，D可以称为后外角点。

(二)所述分段轨迹是曲线段轨迹

当车辆左转或右转时，所覆盖的区域包括弧形区域以及非弧形区域。可以结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹，确定所述车辆模型在曲线段轨迹上行驶过程中车辆后内轮移动过程中形成的最小半径圆弧(车辆上所有点移动时形成的圆弧中半径最小的圆弧)；结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹，确定所述车辆模型在曲线段轨迹上行驶过程中车辆前外角点移动过程中形成的最大半径圆弧(车辆上所有点移动时形成的圆弧中半径最大的圆弧)；将所述车辆后角点、所述最小半径圆弧、所述车辆前角点以及所述最大半径圆弧顺序连接，生成所述车辆模型在所述曲线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。其中，基于图3所示车辆模型，当车辆左转时，AD部分的后车轮可以称为后内轮，当车辆右转时，BC部分的后车轮可以称为后内轮。图4为车辆向右转时所覆盖区域的外包络，为了便于提高后续求布尔和的效率，在获取最小半径圆弧和最大半径圆弧时，可以采集部分轨迹点相连构成圆弧。

S120：按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络。

在获得各个分段轨迹对应的外包络后，可以计算各个外包络的布尔和，以获得行车轨迹对应的完整外包络。按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，对各个分段轨迹对应的外包络进行排序；从排序后的外包络中选择相邻的两个待合并外包络，并计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第一外包络；按照包括未进行布尔和计算的外包络和所述第一外包络的剩余外包络的排序(未进行布尔和计算的外包络保持原有排序，第一外包络替换两个待合并外包络的位置)，从所述剩余外包络中选择相邻的两个待合并外包络，并计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第二外包络，直至剩余外包络仅包括一个外包络时，获得所述完整外包络。具体计算时，可以按照分段轨迹在行车轨迹中的顺序，依次叠加计算。例如，针对图2所示的4个分段轨迹，可以先计算S1-1和S1-2对应的外包络的布尔和，获得的第一外包络，再计算第一外包络与S1-3对应的外包络的布尔和，获得第二外包络，最后计算第二外包络与S1-4对应的外包络的布尔和，获得完整外包络。在获得第一外包络后，还可以先计算S1-3对应的外包络与S1-4对应的外包络的布尔和，获得第三外包络，最后计算第一外包络和第三外包络的布尔和，获得完整外包络。也就是说，只要整体是按照分段轨迹在行车轨迹中的顺序即可，具体求和方式可以不做限定。

其中，计算两个外包络布尔和的具体实施方式可以为：从两个待合并外包络所有顶点中选取目标顶点作为布尔和计算起点；所述目标顶点是从横坐标最小的顶点中选取的纵坐标最小的顶点；按照预设外包络闭合方向(逆时针或顺时针)，从所述布尔和计算起点开始，在当前顶点所在的边上查找下一个顶点；若第一边未与第二边相交，则将所述下一个顶点作为求布尔和所需的顶点；所述第一边为所述当前顶点和所述下一个顶点所在的边，所述第二边为另一个外包络的边；若所述第一边与所述第二边相交，则将所述第一边和所述第二边的交点、根据所述第一边分别向第三边和第四边旋转所获得的夹角中最大夹角所对应的目标边上的顶点，作为求布尔和所需的顶点；并将所述最大夹角所对应的目标边上的顶点作为当前顶点，继续查找下一个顶点，直至下一个顶点为布尔和计算起点时，获得求布尔和所需的所有顶点，并根据所述求布尔和所需的顶点生成所述两个待合并外包络的布尔和。根据第一边和所述第二边的方向确定的夹角是带符号的，将与第一边和第二边方向均相同的线段构成的夹角确定为正夹角，将与第一边和第二边方向不均相同的线段构成的夹角确定为负夹角，且正夹角大于负夹角。所述第三边和所述第四边为所述第二边被所述交点分割成的两条边，顺时针旋转获得的夹角为正夹角，逆时针旋转获得的夹角为负夹角，所述目标边为所述第三边或所述第四边。

示例性的，如图5所示，当两个待合并外包络分别为直线段轨迹对应的矩形外包络和曲线段轨迹对应的不规则多边形外包络时，可以先从两个外包络所有顶点中选择一个横坐标最小的顶点，但横坐标最小的顶点有2个，此时可以再从中选择一个纵坐标最小的顶点a作为起点；按照预设外包络闭合方向(此处为逆时针方向)，从所述起点a开始，在a所在的边上查找下一个顶点b；边ab与另一个外包络的边相交，可以将交点c作为求布尔和所需的顶点，以边ab的方向向量为起点，分别向边cd1和边cd2进行旋转，分别获得夹角2和夹角1，且以顺时针旋转为正，逆时针旋转为负，即夹角2为正，夹角1为负，则选择相对较大的角2对应的边cd1上的顶点d1作为求布尔和所需的顶点；从顶点d1起沿着逆时针方向继续寻找下一个顶点e，d1e没有与其他边相交，则将顶点e作为求布尔和所需的顶点；从顶点e继续按照上述方法寻找下一个顶点，当下一个顶点为起点a时，获得求布尔和所需的所有顶点，并根据所述求布尔和所需的顶点按顺序一次连接获得两者合并后的外包络。

S130：利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。

障碍点探测可以使用激光雷达、超声波、图像识别提取等技术获得，本发明实施例对此不做限定。在获得完整外包络和障碍点后，可以利用射线法进行碰撞检测，判断障碍点是否在该完整外包络内；若在该完整外包络内，则确定存在碰撞风险，自动驾驶系统需要重新规划路线；若不在该完整外包络内，则确定不存在碰撞风险，自动驾驶系统可以根据该规划路线进行泊车或者行驶。

其中，利用射线法进行碰撞检测的具体实现方式可以为：遍历完整外包络的所有边，当待测障碍点的横坐标在某一条边起止点的横坐标之间时，计算该边与穿过待测障碍点且平行于纵坐标轴的直线的交点。当遍历完所有边后，统计这些交点中纵坐标大于待测障碍点的交点的总个数。如果总个数为偶数，则确定待测障碍点在完整外包络外，不存在碰撞风险；如果总个数为奇数，则确定待测障碍点在完整外包络内，该障碍点存在碰撞风险。其中，当交点同时是完整外包络的顶点时，可以针对该顶点所在的两条边，利用横坐标左开右闭的判断方法，判断该顶点属于哪条边，若只属于其中一条边，则计为1个交点，若属于两条边，则计为2个交点。其中左开右闭的判断方法为：先利用左开右闭合的方式确定边的横坐标范围(x1,x2]，再判断交点的横坐标x是否在该横坐标范围内，若在该横坐标范围内，该交点就属于该边，否则不属于该边。

示例性的，如图6所示，待测障碍点X在完整外包络L8和L4的横坐标起止点之间，则可以穿过点X且平行于纵坐标轴做一条直线，使得该直线与L8和L4相交，获得交点P1和P2，其中P1的纵坐标大于X的纵坐标，P2的纵坐标小于X的纵坐标，所以纵坐标大于待测障碍点的交点的总个数为1，即奇数，从而确定该障碍点在完整外包络内，存在碰撞风险。倘若P1同时为L1和L8的交点，那么通过左开右闭的方式可以确定L1有效，L8无效，从而纵坐标于待测障碍点的交点的总个数依然为1。如图7所示，待测障碍点Y在完整外包络L8和L7的横坐标起止点之间，则可以穿过点Y且平行于坐标轴做一条直线，使得该直线与L8和L7相交，获得交点P2，该交点P2同时也是L8和L7的顶点。过左开右闭的方式可以确定L8和L7均有效，从而纵坐标与待测障碍点的交点的总个数为2，即偶数，从而确定该障碍点在完整外包络外，不存在碰撞风险。

需要补充的是，本发明实施例可以应用于在笛卡尔坐标系中，且坐标系中的原点、坐标轴正方向的选择对碰撞检测结果均无影响，其整个执行过程均不用进行坐标转换，例如无需先将障碍点从笛卡尔坐标系转换到Frenet坐标系，再在Frenet坐标系下进行碰撞检测。

可选的，当障碍点比较多时，针对每个障碍点进行碰撞检测，会导致整个行车轨迹碰撞检测效率降低。为了进一步提高碰撞检测效率，可以在利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测之前，先将探测到的障碍点中距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点，以减少参与碰撞检测的障碍点数量，进而提高碰撞检测的效率。具体实施时，可以计算每一时刻新探测到的障碍点与已知障碍点之间的距离，当距离小于预设距离阈值时不新增障碍点，或者，利用新增障碍点替换距离小于预设距离阈值的已知障碍点。当保存的障碍点信息达到存储上限或者车辆远离障碍物时，可以停止障碍检测。其中，预设距离阈值可以根据障碍点的数量、控制器的算力、内存等信息综合确定，例如，当障碍点的数量较多、控制器的算力较强以及内存较大时，可以设置较小的预设距离阈值，从而提高障碍点合并精度，进而提高碰撞检测准确度。

本发明实施例提供的碰撞检测方法，能够先根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将行车轨迹划进行分段，再结合车辆模型和分段轨迹，分别获取该车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，并计算所有外包络的布尔和，得到完整外包络，最后利用射线法对探测到的障碍点和完整外包络进行碰撞检测。由此可知，本发明实施例而只需要计算出行车轨迹的完整外包络，利用射线法判断障碍点是否在完整外包络内，而无需针对每个轨迹点分别与每一个障碍点进行碰撞检测，从而大大减小了计算量，进而提高了检测效率。此外，在利用射线法对探测到的障碍点和完整外包络进行碰撞检测之前，可以将距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点，从而可以在确保碰撞检测准确率的前提下，进一步提高碰撞检测效率。

相应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种碰撞检测装置，如图8所示，所述装置可以包括：

分段单元80，用于根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，其中，所述分段轨迹包括直线段轨迹和/或曲线段轨迹；

生成单元82，用于结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络；

计算单元84，用于按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络；

碰撞检测单元86，用于利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。

可选的，所述分段单元80，用于以所述行车轨迹中的航向角变化率为0的轨迹点中的目标轨迹点作为分界点，对所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹；其中，与所述目标轨迹点相邻的前后两个轨迹点中存在一个航向角变化率不为0的轨迹点。

可选的，所述行车轨迹上的轨迹点包括两个后车轮中点连线的中点的横纵坐标、以及车辆的航向角。

可选的，所述生成单元82包括：

第一确定模块，用于当所述分段轨迹是直线段轨迹时，结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；

第一生成模块，用于根据所述车辆后角点和所述车辆前角点，生成所述车辆模型在所述直线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

可选的，所述生成单元82包括：

第二确定模块，用于当所述分段轨迹是曲线段轨迹时，结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹，确定所述车辆模型在曲线段轨迹上行驶过程中车辆后内轮移动过程中形成的最小半径圆弧、以及车辆前外角点移动过程中形成的最大半径圆弧；

第二生成模块，用于将所述车辆后角点、所述最小半径圆弧、所述车辆前角点以及所述最大半径圆弧顺序连接，生成所述车辆模型在所述曲线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

可选的，所述装置还包括：

合并单元，用于在利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测之前，将探测到的障碍点中距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点。

可选的，所述计算单元包括：

排序模块，用于按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，对各个分段轨迹对应的外包络进行排序；

选择模块，用于从排序后的外包络中选择相邻的两个待合并外包络；

计算模块，用于计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第一外包络；

所述选择模块，用于按照包括未进行布尔和计算的外包络和所述第一外包络的剩余外包络的排序，从所述剩余外包络中选择相邻的两个待合并外包络；

所述计算模块，还用于计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第二外包络，直至剩余外包络仅包括一个外包络时，获得所述完整外包络；

所述计算模块包括：

选取子模块，用于从当前选择的两个待合并外包络所有顶点中选取目标顶点作为布尔和计算起点，其中，所述目标顶点是从横坐标最小的顶点中选取的纵坐标最小的顶点；

查询确定子模块，用于按照预设外包络闭合方向，从所述布尔和计算起点开始，在当前顶点所在的边上查找下一个顶点；若第一边未与第二边相交，则将所述下一个顶点作为求布尔和所需的顶点，其中，所述第一边为所述当前顶点和所述下一个顶点所在的边，所述第二边为另一个外包络的边；若所述第一边与所述第二边相交，则将所述第一边和所述第二边的交点、根据所述第一边分别向第三边和第四边旋转所获得的夹角中最大夹角所对应的目标边上的顶点，作为求布尔和所需的顶点，并将所述最大夹角所对应的所述目标边上的顶点作为当前顶点，继续查找下一个顶点，直至下一个顶点为所述布尔和计算起点时，获得求布尔和所需的所有顶点，其中，所述第三边和所述第四边为所述第二边被所述交点分割成的两条边，顺时针旋转获得的夹角为正夹角，逆时针旋转获得的夹角为负夹角，所述目标边为所述第三边或所述第四边；

生成子模块，用于根据所述求布尔和所需的顶点生成所述两个待合并外包络的布尔和。

本发明实施例提供的碰撞检测装置，能够先根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将行车轨迹划进行分段，再结合车辆模型和分段轨迹，分别获取该车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，并计算所有外包络的布尔和，得到完整外包络，最后利用射线法对探测到的障碍点和完整外包络进行碰撞检测。由此可知，本发明实施例而只需要计算出行车轨迹的完整外包络，利用射线法判断障碍点是否在完整外包络内，而无需针对每个轨迹点分别与每一个障碍点进行碰撞检测，从而大大减小了计算量，进而提高了检测效率。此外，在利用射线法对探测到的障碍点和完整外包络进行碰撞检测之前，可以将距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点，从而可以在确保碰撞检测准确率的前提下，进一步提高碰撞检测效率。

基于上述方法实施例，本发明的另一实施例提供了一种存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现如上所述的方法。

基于上述方法实施例，本发明的另一实施例提供了一种自动驾驶车辆，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。

上述系统、装置实施例与方法实施例相对应，与该方法实施例具有同样的技术效果，具体说明参见方法实施例。装置实施例是基于方法实施例得到的，具体的说明可以参见方法实施例部分，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种碰撞检测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，其中，所述分段轨迹包括直线段轨迹和/或曲线段轨迹；

结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络；

按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络；

利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，包括：

以所述行车轨迹中的航向角变化率为0的轨迹点中的目标轨迹点作为分界点，对所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹；其中，与所述目标轨迹点相邻的前后两个轨迹点中存在一个航向角变化率不为0的轨迹点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行车轨迹上的轨迹点包括两个后车轮中点连线的中点的横纵坐标、以及车辆的航向角。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述分段轨迹是直线段轨迹时，结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，包括：

结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述直线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；

根据所述车辆后角点和所述车辆前角点，生成所述车辆模型在所述直线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述分段轨迹是曲线段轨迹时，结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络，包括：

结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的起点，确定所述车辆模型位于所述起点处时的车辆后角点，以及结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹的终点，确定所述车辆模型位于所述终点处时的车辆前角点；

结合所述车辆模型和所述曲线段轨迹，确定所述车辆模型在曲线段轨迹上行驶过程中车辆后内轮移动过程中形成的最小半径圆弧、以及车辆前外角点移动过程中形成的最大半径圆弧；

将所述车辆后角点、所述最小半径圆弧、所述车辆前角点以及所述最大半径圆弧顺序连接，生成所述车辆模型在所述曲线段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测之前，所述方法还包括：

将探测到的障碍点中距离小于预设距离阈值的障碍点合并为一个障碍点。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络，包括：

按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，对各个分段轨迹对应的外包络进行排序；

从排序后的外包络中选择相邻的两个待合并外包络，并计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第一外包络；

按照包括未进行布尔和计算的外包络和所述第一外包络的剩余外包络的排序，从所述剩余外包络中选择相邻的两个待合并外包络，并计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和，获得合并后的第二外包络，直至剩余外包络仅包括一个外包络时，获得所述完整外包络；

其中，计算当前选择的两个待合并外包络的布尔和包括：

从当前选择的两个待合并外包络所有顶点中选取目标顶点作为布尔和计算起点，其中，所述目标顶点是从横坐标最小的顶点中选取的纵坐标最小的顶点；

按照预设外包络闭合方向，从所述布尔和计算起点开始，在当前顶点所在的边上查找下一个顶点；

若第一边未与第二边相交，则将所述下一个顶点作为求布尔和所需的顶点，其中，所述第一边为所述当前顶点和所述下一个顶点所在的边，所述第二边为另一个外包络的边；

若所述第一边与所述第二边相交，则将所述第一边和所述第二边的交点、根据所述第一边分别向第三边和第四边旋转所获得的夹角中最大夹角所对应的目标边上的顶点，作为求布尔和所需的顶点，并将所述最大夹角所对应的目标边上的顶点作为当前顶点，继续查找下一个顶点，直至下一个顶点为所述布尔和计算起点时，获得求布尔和所需的所有顶点，并根据所述求布尔和所需的顶点生成所述两个待合并外包络的布尔和，其中，所述第三边和所述第四边为所述第二边被所述交点分割成的两条边，顺时针旋转获得的夹角为正夹角，逆时针旋转获得的夹角为负夹角，所述目标边为所述第三边或所述第四边。

8.一种碰撞检测装置，其特征在于，所述装置包括：

分段单元，用于根据规划的行车轨迹的航向角变化率，将所述行车轨迹进行分段，获得分段轨迹，其中，所述分段轨迹包括直线段轨迹和/或曲线段轨迹；

生成单元，用于结合车辆模型和所述分段轨迹，分别获取所述车辆模型在每个分段轨迹上行驶过程中所覆盖区域的外包络；

计算单元，用于按照所述分段轨迹在所述行车轨迹中的顺序，计算各个分段轨迹对应的外包络的布尔和，获得所述车辆模型在所述行车轨迹上行驶过程中所覆盖区域的完整外包络；

碰撞检测单元，用于利用射线法对探测到的障碍点和所述完整外包络进行碰撞检测。

9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1-7中任一项所述的方法。

Images