CN113720345A - 基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，所述方法包括：在变道初始时刻T₁生成第一位置点P₁、第一速度v₁；计算第一纵向变道距离d₁；设置第一一控制点P_1‑0、第一二控制点P_1‑1、第一三控制点P_1‑2和第一四控制点P_1‑3；进行三阶贝塞尔曲线规划生成第一变道路径曲线；在变道过程时刻T₂生成第二位置点P₂；获取前一时刻变道路径曲线；设置第二一控制点P_2‑0、第二二控制点P_2‑1、第二三控制点P_2‑2和第二四控制点P_2‑3；计算第二纵向变道距离d’；进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第二变道路径曲线。通过本发明方法使得前后车道可平滑连接，相邻路径帧不会错位，不会出现方向盘急打情况。

Description

基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法。

背景技术

在自动驾驶领域，所谓变道路径规划是指对自车行驶道路进行变道时所做的行驶路径规划。在进行变道路径规划时，将自车在当前行驶车道的位置作为变道起始点，将目标车道中心线某点作为变道结束点，在变道起始点与变道结束点之间进行路径点估算，并将所有路径点连接起来形成一个变道曲线就可得到当前时刻的变道路径。变道路径规划是一个实时变更的过程，规划出的路径前后帧必然会存在一定的差异。我们在实际应用中发现，如果变道路径规划使用的算法不考虑前后时刻的连续性，就会导致出现以下的问题：1、原车道与目标车道不能平滑连接；2、变道时相邻路径帧容易发生错位，从而导致出现抖动现象。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法、电子设备及计算机可读存储介质，在变道初始时刻根据自车位置与估算的纵向变道距离设定三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到初始变道路径曲线，并在变道过程中始终以前一时刻的三阶贝塞尔曲线为参考来设定当前时刻三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到当前时刻的变道路径曲线。如此一来，前后时刻的路径曲线始终保持平滑连接，既不会发生角度突变、也不会发生相邻帧错位。通过本发明方法，既可以解决原车道与目标车道不能平滑连接的问题，又可以解决相邻路径帧错位的问题，还可以防止出现因角度突变导致的方向盘急打问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，所述方法包括：

在变道初始时刻T₁，获取自车当前位置生成第一位置点P₁；并获取自车当前速度生成第一速度v₁；

根据所述第一速度v₁，计算第一纵向变道距离d₁；

根据所述第一位置点P₁和所述第一纵向变道距离d₁设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3；

根据所述第一纵向变道距离d₁、所述第一一控制点P_1-0、所述第一二控制点P_1-1、所述第一三控制点P_1-2和所述第一四控制点P_1-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第一变道路径曲线；

在变道过程时刻T₂，获取自车当前位置生成第二位置点P₂；

获取所述变道过程时刻T₂的前一时刻的三阶贝塞尔曲线，生成前一时刻变道路径曲线；

根据所述第二位置点P₂和所述前一时刻变道路径曲线设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第二一控制点P_2-0、第二二控制点P_2-1、第二三控制点P_2-2和第二四控制点P_2-3；所述第二四控制点P_2-3与所述第一四控制点P_1-3一致；

根据所述第二位置点P₂和所述第二四控制点P_2-3，计算第二纵向变道距离d’；

根据所述第二纵向变道距离d’、所述第二一控制点P_2-0、所述第二二控制点P_2-1、所述第二三控制点P_2-2和所述第二四控制点P_2-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第二变道路径曲线。

优选的，所述根据所述第一速度v₁，计算第一纵向变道距离d₁，具体包括：

根据所述第一速度v₁，查询反映行驶速度范围与司机反应时间和安全变道距离对应关系的第一对应关系表，得到对应的第一司机反应时间t₀和第一安全变道距离d₀；所述第一对应关系表包括多个第一对应关系记录；所述第一对应关系记录包括第一行驶速度范围字段、第一司机反应时间字段和第一安全变道距离字段；所述第一行驶速度范围包括第一范围最小速度和第一范围最大速度；

根据所述第一速度v₁、所述第一司机反应时间t₀和所述第一安全变道距离d₀，计算所述第一纵向变道距离d₁，d₁＝t₀*v+d₀；

使用预设的纵向变道距离最小值d_min和纵向变道距离最大值d_max对所述第一纵向变道距离d₁进行调制；若所述第一纵向变道距离d₁未超过所述纵向变道距离最小值d_min，则将所述第一纵向变道距离d₁修改为所述纵向变道距离最小值d_min；若所述第一纵向变道距离d₁超过所述纵向变道距离最大值d_max，则将所述第一纵向变道距离d₁修改为所述纵向变道距离最大值d_max。

优选的，所述根据所述第一位置点P₁和所述第一纵向变道距离d₁设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3，具体包括：

在自车的当前行驶车道上进行变道起始点设置，生成所述第一一控制点P_1-0；所述第一一控制点P_1-0为所述第一位置点P₁；

从所述第一一控制点P_1-0出发，按自车行驶方向对所述当前行驶车道做切线生成第一切线；并根据预设的第一间距d₂在所述第一切线上对所述第一二控制点P_1-1进行设置；所述第一一控制点P_1-0与所述第一二控制点P_1-1的纵向距离为所述第一间距d₂；

在目标车道的中心线上进行变道结束点设置，生成所述第一四控制点P_1-3；所述第一一控制点P_1-0与所述第一四控制点P_1-3的纵向距离为所述第一纵向变道距离d₁；

从所述第一四控制点P_1-3出发，按所述自车行驶方向的反方向对所述目标车道做切线生成第二切线；并根据预设的第二间距d₃在所述第二切线上对所述第一三控制点P_1-2进行设置；所述第一三控制点P_1-2与所述第一四控制点P_1-3的纵向距离为所述第二间距d₃。

优选的，所述根据所述第一纵向变道距离d₁、所述第一一控制点P_1-0、所述第一二控制点P_1-1、所述第一三控制点P_1-2和所述第一四控制点P_1-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第一变道路径曲线，具体包括：

根据预设的路径点间距d₄与所述第一纵向变道距离d₁，设置三阶贝塞尔曲线的采样间隔△t₁；△t₁＝d₄/d₁；

将所述第一一控制点P_1-0、所述第一二控制点P_1-1、所述第一三控制点P_1-2和所述第一四控制点P_1-3，带入三阶贝塞尔曲线方程，从而得到路径点B_i及对应的路径点切线B'_i，

其中，i的取值从1到N；N为路径点总数；t_i为采样参数，i＝1时t_i＝t₁＝0，i＝N时t_i＝t_N＝1，i在1到N之间时t_i-t_i-1＝△t₁；

根据得到的所有所述路径点B_i和对应的所述路径点切线B'_i进行曲线规划处理，并将规划出的曲线作为所述第一变道路径曲线。

优选的，所述根据所述第二位置点P₂和所述前一时刻变道路径曲线设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第二一控制点P_2-0、第二二控制点P_2-1、第二三控制点P_2-2和第二四控制点P_2-3，具体包括：

获取所述前一时刻变道路径曲线的四个控制点，生成第一控制点P_Q-0、第二控制点P_Q-1、第三控制点P_Q-2和第四控制点P_Q-3；所述第四控制点P_Q-3与所述第一四控制点P_1-3一致；

将所述前一时刻变道路径曲线上，与所述第二位置点P₂距离最近的路径点作为所述第二一控制点P_2-0；

将所述第二一控制点P_2-0、所述第一控制点P_Q-0、所述第二控制点P_Q-1、所述第三控制点P_Q-2和所述第四控制点P_Q-3，带入三阶贝塞尔曲线方程P_2-0＝(1-t')³·P_Q-0+3t'·(1-t')²·P_Q-1+3t'²·(1-t')·P_Q-2+t'³·P_Q-3，计算对应的第一采样参数t’；

根据所述第一采样参数t’、所述第二控制点P_Q-1、所述第三控制点P_Q-2和所述第四控制点P_Q-3计算所述第二二控制点P_2-1，P_2-1＝(1-t')²·P_Q-1+2t'·(1-t')·P_Q-2+t'²·(1-t')·P_Q-3；

根据所述第一采样参数t’、所述第三控制点P_Q-2和所述第四控制点P_Q-3计算所述第二三控制点P_2-2，P_2-2＝(1-t')·P_Q-2+t'·P_Q-3；

将所述第四控制点P_Q-3作为所述第二四控制点P_2-3。

本发明实施例第二方面提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和收发器；

所述处理器用于与所述存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令，以实现上述第一方面所述的方法步骤；

所述收发器与所述处理器耦合，由所述处理器控制所述收发器进行消息收发。

本发明实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令被计算机执行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法的指令。

本发明实施例提供了一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法、电子设备及计算机可读存储介质，在变道初始时刻根据自车位置与估算的纵向变道距离设定三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到初始变道路径曲线，并在变道过程中始终以前一时刻的三阶贝塞尔曲线为参考来设定当前时刻三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到当前时刻的变道路径曲线。通过本发明方法，前后时刻的路径曲线始终保持平滑连接，解决了原车道与目标车道不能平滑连接的问题，提高了路径规划的准确度；本发明方法不会发生角度突变，防止了类似方向盘急打等问题的发生，提高了自动驾驶的安全性；本发明方法不会发生相邻帧错位，解决了相邻路径帧错位导致的抖动问题，提高了乘坐着的体验感受。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法示意图；

图2为本发明实施例一提供的三阶贝塞尔曲线关键点示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种电子设备的结构示意图。

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份实施例，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。

自动驾驶车辆变道时，使用本发明实施例一提供的一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法在变道初始时刻根据自车位置与估算的纵向变道距离设定三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到初始变道路径曲线，在变道过程中始终以前一时刻的三阶贝塞尔曲线为参考来设定当前时刻三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到当前时刻的变道路径曲线；图1为本发明实施例一提供的一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法示意图，如图1所示，本方法主要包括如下步骤：

步骤1，在变道初始时刻T₁，获取自车当前位置生成第一位置点P₁；并获取自车当前速度生成第一速度v₁。

这里，自动驾驶系统通过定位装置获取自车的定位信息，并结合地图信息与道路信息对自车在当前行驶道路的路径坐标进行标定，从而得到第一位置点P₁；自动驾驶系统通过车载传感器对自车的实时行驶速度进行计算，从而得到第一速度v₁。

步骤2，根据第一速度v₁，计算第一纵向变道距离d₁；

具体包括：步骤21，根据第一速度v₁，查询反映行驶速度范围与司机反应时间和安全变道距离对应关系的第一对应关系表，得到对应的第一司机反应时间t₀和第一安全变道距离d₀；

其中，第一对应关系表包括多个第一对应关系记录；第一对应关系记录包括第一行驶速度范围字段、第一司机反应时间字段和第一安全变道距离字段；第一行驶速度范围包括第一范围最小速度和第一范围最大速度；

此处，第一对应关系表用于存储多个反映行驶速度范围与司机反应时间和安全变道距离对应关系的第一对应关系记录；第一行驶速度范围字段用于存储以第一范围最小速度和第一范围最大速度限定的速度范围信息，第一司机反应时间字段用于存储当前速度范围下统计的司机感觉反应时间，第一安全变道距离字段用于存储当前速度范围下统计的安全变道纵向距离；

这里，对第一对应关系表的第一对应关系记录进行轮询，若当前被轮询的第一对应关系记录的第一行驶速度范围字段与第一速度v₁匹配，则提取当前被轮询的第一对应关系记录的第一司机反应时间字段作为第一司机反应时间t₀，提取当前被轮询的第一对应关系记录的第一安全变道距离字段作为第一安全变道距离d₀；

步骤22，根据第一速度v₁、第一司机反应时间t₀和第一安全变道距离d₀，计算第一纵向变道距离d₁，d₁＝t₀*v+d₀；

这里，第一纵向变道距离d₁为一个从第一位置点P₁开始变道直到变道结束的纵向路径估算值，其估算值由两部分组成：由司机感觉反应时间与实时速度乘积得到的司机感觉反应距离t₀*v和与安全驾驶有关的第一安全变道距离d₀；

步骤23，使用预设的纵向变道距离最小值d_min和纵向变道距离最大值d_max对第一纵向变道距离d₁进行调制；若第一纵向变道距离d₁未超过纵向变道距离最小值d_min，则将第一纵向变道距离d₁修改为纵向变道距离最小值d_min；若第一纵向变道距离d₁超过纵向变道距离最大值d_max，则将第一纵向变道距离d₁修改为纵向变道距离最大值d_max。

此处，纵向变道距离最小值d_min为一个预先设定的系统参数，该参数是一个可变参数，预先由系统根据自车实时速度计算得来，行驶速度越快则方向盘旋转的最大角度越小、纵向变道距离最小值d_min越大，反之行驶速度越慢则方向盘旋转的最大角度越大、纵向变道距离最小值d_min越小；纵向变道距离最大值d_max为一个预先设定的系统参数，该参数是一个可变参数，预先由系统根据自车周围障碍物的距离计算得来，与障碍物的距离越大，则纵向变道距离最大值d_max越大，反之则越小；

这里，若第一纵向变道距离d₁未超过纵向变道距离最小值d_min，说明估算的第一纵向变道距离d₁还不够安全，以保证安全驾驶为前提，应对其进行加大调制，将其值修改到与纵向变道距离最小值d_min一致；若第一纵向变道距离d₁超过纵向变道距离最大值d_max，说明估算的第一纵向变道距离d₁过长可能会在变道过程中出现与障碍物碰撞的风险，以保证安全驾驶为前提，应对其进行减小调制，将其值修改到与纵向变道距离最大值d_max一致。

步骤3，根据第一位置点P₁和第一纵向变道距离d₁设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3；

具体包括：步骤31，在自车的当前行驶车道上进行变道起始点设置，生成第一一控制点P_1-0；

其中，第一一控制点P_1-0为第一位置点P₁；

这里，第一一控制点P_1-0如图2为本发明实施例一提供的三阶贝塞尔曲线关键点示意图所示；

步骤32，从第一一控制点P_1-0出发，按自车行驶方向对当前行驶车道做切线生成第一切线；并根据预设的第一间距d₂在第一切线上对第一二控制点P_1-1进行设置；

其中，第一一控制点P_1-0与第一二控制点P_1-1的纵向距离为第一间距d₂；

这里，第一间距d₂为预先设定的系统参数，常规情况下d₂＝0.35*d₁；以图2为例，图2中当前行驶车道与目标车道都为直线车道且互为平行线，所以从第一一控制点P_1-0出发按自车行驶方向对当前行驶车道做的第一切线实际与当前行驶车道线重合，标出的第一二控制点P_1-1如图2所示；

步骤33，在目标车道的中心线上进行变道结束点设置，生成第一四控制点P_1-3；

其中，第一一控制点P_1-0与第一四控制点P_1-3的纵向距离为第一纵向变道距离d₁；

这里，如前文所述，第一纵向变道距离d₁为以第一位置点P₁作为变道起始点到变道结束点的纵向路径估算值，那么自然以第一纵向变道距离d₁就可定位出变道结束点第一四控制点P_1-3，标出的第一四控制点P_1-3如图2所示；

步骤34，从第一四控制点P_1-3出发，按自车行驶方向的反方向对目标车道做切线生成第二切线；并根据预设的第二间距d₃在第二切线上对第一三控制点P_1-2进行设置；

其中，第一三控制点P_1-2与第一四控制点P_1-3的纵向距离为第二间距d₃。

这里，第二间距d₃为预先设定的系统参数，常规情况下d₃＝0.35*d₁；以图2为例，图2中当前行驶车道与目标车道都为直线车道且互为平行线，所以从第一四控制点P_1-3出发按自车行驶方向的反方向对目标车道做的第二切线实际与目标车道中心线重合，标出的第一三控制点P_1-2如图2所示。

步骤4，根据第一纵向变道距离d₁、第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第一变道路径曲线；

具体包括：步骤41，根据预设的路径点间距d₄与第一纵向变道距离d₁，设置三阶贝塞尔曲线的采样间隔△t₁；△t₁＝d₄/d₁；

这里，路径点间距d₄为预先设定的系统参数，通过路径点间距d₄可对第一一控制点P_1-0到第一四控制点P_1-3间的纵向距离进行多等分，每个等分点为一个采样点，路径点间距d₄越小，则△t₁越小、采样点越多、曲线越平滑；常规情况下，路径点间距d₄可为设为0.5米；

步骤43，将第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3，带入三阶贝塞尔曲线方程，从而得到路径点B_i及对应的路径点切线B'_i，

其中，i的取值从1到N；N为路径点总数；t_i为采样参数，i＝1时t_i＝t₁＝0，i＝N时t_i＝t_N＝1，i在1到N之间时t_i-t_i-1＝△t₁；

步骤43，根据得到的所有路径点B_i和对应的路径点切线B'_i进行曲线规划处理，并将规划出的曲线作为第一变道路径曲线。

这里，第一变道路径曲线即是初始变道路径曲线，自动驾驶系统根据第一变道路径曲线会进一步调整车辆方向盘角度和制动速度控制，以保证能够沿着变道路径进行安全形势。

本发明实施例通过上述步骤1-4的处理过程为做出初始变道路径曲线之后，还会在实时变道的过程中，通过后续步骤5-9不断以前一时刻的三阶贝塞尔曲线为参考来设定当前时刻三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到当前时刻的变道路径曲线，直到达到变道结束点为止。

步骤5，在变道过程时刻T₂，获取自车当前位置生成第二位置点P₂。

这里，在进行变道驾驶的过程中，本发明实施例会基于一个计算频次来确立相邻计算时刻的时间间距，在每个计算时刻都会对当前的变道路径曲线进行重新计算，如此才能有效保证路径曲线的实时性。在每次重新计算时，都会通过定位装置重新获取自车的定位信息，并结合地图信息与道路信息对自车在当前行驶道路的路径坐标进行标定，从而得到第二位置点P₂。

步骤6，获取变道过程时刻T₂的前一时刻的三阶贝塞尔曲线，生成前一时刻变道路径曲线。

这里，前一时刻变道路径曲线即当前计算时刻也就是变道过程时刻T₂的前一个计算时刻；这里之所以要获取前一个时刻的曲线，其目的就是以前一时刻的曲线为基础来确认当前时刻变道路径曲线的四个关键点，这样就可以使得当前时刻变道路径曲线与前一时刻变道路径曲线部分重合的几率增大，达到了相邻时刻曲线平滑对接且曲率不会发生较大变化的目的。

步骤7，根据第二位置点P₂和前一时刻变道路径曲线设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第二一控制点P_2-0、第二二控制点P_2-1、第二三控制点P_2-2和第二四控制点P_2-3；

其中，第二四控制点P_2-3与第一四控制点P_1-3一致；

具体包括：步骤71，获取前一时刻变道路径曲线的四个控制点，生成第一控制点P_Q-0、第二控制点P_Q-1、第三控制点P_Q-2和第四控制点P_Q-3；

其中，第四控制点P_Q-3与第一四控制点P_1-3一致；

这里，因为无论当前时刻的变道路径曲线如何变化，其终点也就是变道结束点都是默认不变的，所以第四控制点P_Q-3与第一四控制点P_1-3一致；

步骤72，将前一时刻变道路径曲线上，与第二位置点P₂距离最近的路径点作为第二一控制点P_2-0；

这里，为使得当前时刻变道路径曲线与前一时刻变道路径曲线对接处尽量重合，特将前一时刻变道路径曲线上与第二位置点P₂最近的路径点作为当前时刻变道路径曲线的路径起始点也就是第二一控制点P_2-0；

步骤73，将第二一控制点P_2-0、第一控制点P_Q-0、第二控制点P_Q-1、第三控制点P_Q-2和第四控制点P_Q-3，带入三阶贝塞尔曲线方程计算对应的第一采样参数t’；

其中，计算方程为：P_2-0＝(1-t')³·P_Q-0+3t'·(1-t')²·P_Q-1+3t'²·(1-t')·P_Q-2+t'³·P_Q-3；

这里，由上述方程可知，因为P_2-0、P_Q-0、P_Q-1、P_Q-2和P_Q-3都为已知，所以求第一采样参数t’实际就是求上述一元三次方程的解；

步骤74，根据第一采样参数t’、第二控制点P_Q-1、第三控制点P_Q-2和第四控制点P_Q-3计算第二二控制点P_2-1；

其中，计算公式为：P_2-1＝(1-t')²·P_Q-1+2t'·(1-t')·P_Q-2+t'²·(1-t')·P_Q-3；

这里，因为t’、P_Q-1、P_Q-2和P_Q-3都为已知，所以将t’、P_Q-1、P_Q-2和P_Q-3直接带入公式即可得到第二二控制点P_2-1；

步骤75，根据第一采样参数t’、第三控制点P_Q-2和第四控制点P_Q-3计算第二三控制点P_2-2；

其中，计算公式为：P_2-2＝(1-t')·P_Q-2+t'·P_Q-3；

这里，因为t’、P_Q-2和P_Q-3都为已知，所以将t’、P_Q-2和P_Q-3直接带入公式即可得到第二三控制点P_2-2；

步骤76，将第四控制点P_Q-3作为第二四控制点P_2-3。

这里，因为无论当前时刻的变道路径曲线如何变化，其终点也就是变道结束点都是默认不变的，所以第二四控制点P_2-3与第四控制点P_Q-3一致也就是与第一四控制点P_1-3一致。

步骤8，根据第二位置点P₂和第二四控制点P_2-3，计算第二纵向变道距离d’。

这里，第二纵向变道距离d’为当前位置第二位置点P₁到变道结束点第二四控制点P_2-3的纵向路径值，第二纵向变道距离d’可通过二者的纵向坐标进行差值计算得到。

步骤9，根据第二纵向变道距离d’、第二一控制点P_2-0、第二二控制点P_2-1、第二三控制点P_2-2和第二四控制点P_2-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第二变道路径曲线。

这里，第二变道路径曲线的计算方式与步骤4类似，在此不做进一步赘述。第二变道路径曲线即是变道过程中的实时变道路径曲线，自动驾驶系统根据第二变道路径曲线会进一步调整车辆方向盘角度和制动速度控制，以保证能够沿着变道路径进行安全形势。

图3为本发明实施例二提供的一种电子设备的结构示意图。该电子设备可以为前述的终端设备或者服务器，也可以为与前述终端设备或者服务器连接的实现本发明实施例方法的终端设备或服务器。如图3所示，该电子设备可以包括：处理器301(例如CPU)、存储器302、收发器303；收发器303耦合至处理器301，处理器301控制收发器303的收发动作。存储器302中可以存储各种指令，以用于完成各种处理功能以及实现前述方法实施例描述的处理步骤。优选的，本发明实施例涉及的电子设备还包括：电源304、系统总线305以及通信端口306。系统总线305用于实现元件之间的通信连接。上述通信端口306用于电子设备与其他外设之间进行连接通信。

在图3中提到的系统总线305可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

需要说明的是，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中提供的方法和处理过程。

本发明实施例还提供一种运行指令的芯片，该芯片用于执行前述方法实施例描述的处理步骤。

本发明实施例提供了一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法、电子设备及计算机可读存储介质，在变道初始时刻根据自车位置与估算的纵向变道距离设定三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到初始变道路径曲线，并在变道过程中始终以前一时刻的三阶贝塞尔曲线为参考来设定当前时刻三阶贝塞尔曲线的四个关键点，并以此进行三阶贝塞尔曲线规划得到当前时刻的变道路径曲线。通过本发明方法，前后时刻的路径曲线始终保持平滑连接，解决了原车道与目标车道不能平滑连接的问题，提高了路径规划的准确度；本发明方法不会发生角度突变，防止了类似方向盘急打等问题的发生，提高了自动驾驶的安全性；本发明方法不会发生相邻帧错位，解决了相邻路径帧错位导致的抖动问题，提高了乘坐着的体验感受。

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、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 (7)

1.一种基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

在变道初始时刻T₁，获取自车当前位置生成第一位置点P₁；并获取自车当前速度生成第一速度v₁；

根据所述第一速度v₁，计算第一纵向变道距离d₁；

根据所述第一位置点P₁和所述第一纵向变道距离d₁设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3；

根据所述第一纵向变道距离d₁、所述第一一控制点P_1-0、所述第一二控制点P_1-1、所述第一三控制点P_1-2和所述第一四控制点P_1-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第一变道路径曲线；

在变道过程时刻T₂，获取自车当前位置生成第二位置点P₂；

获取所述变道过程时刻T₂的前一时刻的三阶贝塞尔曲线，生成前一时刻变道路径曲线；

根据所述第二位置点P₂和所述前一时刻变道路径曲线设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第二一控制点P_2-0、第二二控制点P_2-1、第二三控制点P_2-2和第二四控制点P_2-3；所述第二四控制点P_2-3与所述第一四控制点P_1-3一致；

根据所述第二位置点P₂和所述第二四控制点P_2-3，计算第二纵向变道距离d’；

根据所述第二纵向变道距离d’、所述第二一控制点P_2-0、所述第二二控制点P_2-1、所述第二三控制点P_2-2和所述第二四控制点P_2-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第二变道路径曲线。

2.根据权利要求1所述的基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第一速度v₁，计算第一纵向变道距离d₁，具体包括：

根据所述第一速度v₁，查询反映行驶速度范围与司机反应时间和安全变道距离对应关系的第一对应关系表，得到对应的第一司机反应时间t₀和第一安全变道距离d₀；所述第一对应关系表包括多个第一对应关系记录；所述第一对应关系记录包括第一行驶速度范围字段、第一司机反应时间字段和第一安全变道距离字段；所述第一行驶速度范围包括第一范围最小速度和第一范围最大速度；

根据所述第一速度v₁、所述第一司机反应时间t₀和所述第一安全变道距离d₀，计算所述第一纵向变道距离d₁，d₁＝t₀*v+d₀；

使用预设的纵向变道距离最小值d_min和纵向变道距离最大值d_max对所述第一纵向变道距离d₁进行调制；若所述第一纵向变道距离d₁未超过所述纵向变道距离最小值d_min，则将所述第一纵向变道距离d₁修改为所述纵向变道距离最小值d_min；若所述第一纵向变道距离d₁超过所述纵向变道距离最大值d_max，则将所述第一纵向变道距离d₁修改为所述纵向变道距离最大值d_max。

3.根据权利要求1所述的基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第一位置点P₁和所述第一纵向变道距离d₁设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第一一控制点P_1-0、第一二控制点P_1-1、第一三控制点P_1-2和第一四控制点P_1-3，具体包括：

在自车的当前行驶车道上进行变道起始点设置，生成所述第一一控制点P_1-0；所述第一一控制点P_1-0为所述第一位置点P₁；

从所述第一一控制点P_1-0出发，按自车行驶方向对所述当前行驶车道做切线生成第一切线；并根据预设的第一间距d₂在所述第一切线上对所述第一二控制点P_1-1进行设置；所述第一一控制点P_1-0与所述第一二控制点P_1-1的纵向距离为所述第一间距d₂；

在目标车道的中心线上进行变道结束点设置，生成所述第一四控制点P_1-3；所述第一一控制点P_1-0与所述第一四控制点P_1-3的纵向距离为所述第一纵向变道距离d₁；

从所述第一四控制点P_1-3出发，按所述自车行驶方向的反方向对所述目标车道做切线生成第二切线；并根据预设的第二间距d₃在所述第二切线上对所述第一三控制点P_1-2进行设置；所述第一三控制点P_1-2与所述第一四控制点P_1-3的纵向距离为所述第二间距d₃。

4.根据权利要求1所述的基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第一纵向变道距离d₁、所述第一一控制点P_1-0、所述第一二控制点P_1-1、所述第一三控制点P_1-2和所述第一四控制点P_1-3进行三阶贝塞尔曲线规划，生成第一变道路径曲线，具体包括：

根据预设的路径点间距d₄与所述第一纵向变道距离d₁，设置三阶贝塞尔曲线的采样间隔△t₁；△t₁＝d₄/d₁；

将所述第一一控制点P_1-0、所述第一二控制点P_1-1、所述第一三控制点P_1-2和所述第一四控制点P_1-3，带入三阶贝塞尔曲线方程，从而得到路径点B_i及对应的路径点切线B'_i，

其中，i的取值从1到N；N为路径点总数；t_i为采样参数，i＝1时t_i＝t₁＝0，i＝N时t_i＝t_N＝1，i在1到N之间时t_i-t_i-1＝△t₁；

根据得到的所有所述路径点B_i和对应的所述路径点切线B'_i进行曲线规划处理，并将规划出的曲线作为所述第一变道路径曲线。

5.根据权利要求1所述的基于三阶贝塞尔曲线的变道路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第二位置点P₂和所述前一时刻变道路径曲线设置三阶贝塞尔曲线规划所需的四个控制点，得到第二一控制点P_2-0、第二二控制点P_2-1、第二三控制点P_2-2和第二四控制点P_2-3，具体包括：

获取所述前一时刻变道路径曲线的四个控制点，生成第一控制点P_Q-0、第二控制点P_Q-1、第三控制点P_Q-2和第四控制点P_Q-3；所述第四控制点P_Q-3与所述第一四控制点P_1-3一致；

将所述前一时刻变道路径曲线上，与所述第二位置点P₂距离最近的路径点作为所述第二一控制点P_2-0；

将所述第二一控制点P_2-0、所述第一控制点P_Q-0、所述第二控制点P_Q-1、所述第三控制点P_Q-2和所述第四控制点P_Q-3，带入三阶贝塞尔曲线方程P_2-0＝(1-t')³·P_Q-0+3t'·(1-t')²·P_Q-1+3t'²·(1-t')·P_Q-2+t'³·P_Q-3，计算对应的第一采样参数t’；

根据所述第一采样参数t’、所述第二控制点P_Q-1、所述第三控制点P_Q-2和所述第四控制点P_Q-3计算所述第二二控制点P_2-1，P_2-1＝(1-t')²·P_Q-1+2t'·(1-t')·P_Q-2+t'²·(1-t')·P_Q-3；

根据所述第一采样参数t’、所述第三控制点P_Q-2和所述第四控制点P_Q-3计算所述第二三控制点P_2-2，P_2-2＝(1-t')·P_Q-2+t'·P_Q-3；

将所述第四控制点P_Q-3作为所述第二四控制点P_2-3。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和收发器；

所述处理器用于与所述存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令，以实现权利要求1-5任一项所述的方法步骤；

所述收发器与所述处理器耦合，由所述处理器控制所述收发器进行消息收发。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令被计算机执行时，使得所述计算机执行权利要求1-5任一项所述的方法的指令。

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