CN113916247B - 智能网联游览车辆道路选择及路径规划装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能网联游览车辆道路选择及路径规划装置和方法。近年来，智能网联车辆领域的发展势头十分迅猛，无人驾驶车辆的路径选择和规划系统是其中的重要组成部分，尤其是针对智能网联游览车辆的路径规划系统研究很少，针对这个问题，本发明提出了一种路径规划装置和方法，主要包括以下步骤：1）系统循环接受地理信息、车辆信息以及环境信息，并等待乘客输入道路切换指令；2）当接收到指令时，开始路径规划，并将其结果输入安全评估模块；3）安全评估通过时车辆开始沿预定路径行使。该方法易于实施、涉及的路径规划方法计算简单快捷，在实际场景中使用时，能够以高实时性进行路径规划。

Description

智能网联游览车辆道路选择及路径规划装置和方法
技术领域
本发明涉及一种车辆的路径规划装置和方法，尤其是一种针对智能网联游览车辆的路径规划装置和方法，属于智能网联车辆领域。
背景技术
近年来，智能网联车辆的发展势头十分迅猛，该领域涉及到车辆工程、电子信息、系统控制、机械、人工智能等多学科交叉的多种综合技术。在智能网联车辆的多项关键技术中，自动驾驶系统是重要的核心技术之一，同时也受到了各类企业、科研院所的高度重视。而智能网联游览车是一种在公园、企业、校园等特殊场景下行使的特殊自动驾驶车辆。
在智能车辆行驶过程中，必然涉及到路径选择的问题。业内研究人士也提出了多种需要路径选择的场景，例如在原行驶路径上，有障碍物阻挡时，需要避开；超越前方车辆时，需要变道；前方有道路时，需要选择合适的道路方向；泊车时，需要选择正确的车位等。
而在设计路径规划选择系统时，还要从乘员的感受和需求、车辆的性能、道路以及周围的环境等方面综合考虑，最终选择最合适的策略。因此，智能车辆的路径规划选择系统并没有统一、完美的技术方案，只有针对某个具体场景最合适的系统。而该领域本身也是近几年来新兴的发展方向，很多技术仍然在探索阶段，可供借鉴的成熟方案很少，许多方面还存在着技术空白。
综上所述，我们可以看到，针对智能网联游览车的路径规划方案还很缺乏，现有的路径规划方案难以满足各种场景的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种能够满足无人驾驶汽车在面对道路时进行路径选择和规划的系统，使其能够提供安全、可靠、便捷且乘坐体验舒适解决方案。
本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：智能网联游览车辆道路选择及路径规划装置和方法，该装置及方法包括：
1）装置包括地理信息输入模块、指令输入输出模块、路径规划模块、安全性评估模块、运动执行模块。
2）地理信息输入模块结合卫星定位、车载图像传感器、距离传感器信息，在每个轮询周期t内，将当前道路宽度、道路形状信息、车辆空间坐标位置信息输入到路径规划模块；车辆状态模块将当前车速、当前车辆加速度、车辆倾斜程度信息实时输入路径规划模块。
3）指令输入输出模块在所述的轮询周期t内检查是否有来自乘客的道路切换指令，如果接收到道路切换指令，则将道路切换信息传递给路径规划模块，进行路径规划。
4）路径规划模块在所述的轮询周期t内检查是否接收到道路切换指令，如果未接收到道路切换指令，则规划沿当前道路行使；如果接收到道路切换指令，则完成步骤5）至步骤8），进行新的路径规划。
5）路径规划模块在视距以当前车辆位置为起点，视窗范围内的道路按照间距d，用k段前视断线划分视窗范围内的道路，其中间距d与车辆当前速度v成正比。
6）以每条前视断线中点为轨迹点的初始值，其坐标为，根据式（1）计算相邻三个轨迹点包围成三角形的面积，
，（1）
其中，；a、b、c为三角形三边的长度，根据轨迹点的坐标计算得到；i=2到(k-1)。
7）为了保证乘车旅客的乘坐舒适性，采用横向加速度最均匀为目标，作为约束函数，计算式（2）的最小值，
，（2）
其中， 为所有三角形面积的平均值，得到满足目标约束的轨迹点/>。
8）连接由组成轨迹线，得到当前可行路径。
9）路径规划模块将所述的当前可行路径输出至安全性评估模块。
10）安全性评估模块对当前可行路径进行评估，判断路径中车辆加速度是否超过限定值，车辆是否存在碰撞风险；评估通过时，将路径规划信息输入运动执行模块开始执行；评估不通过时，将结果反馈给路径规划模块重新部署路径规划。
附图说明
图1 系统的组成部分示意图。
图2 车辆道路切换初始路径示意图。
图3 车辆道路切换优化路径示意图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图1所示的智能网联游览车辆道路选择及路径规划装置和方法，包括如下步骤：
1）装置包括地理信息输入模块、指令输入输出模块、路径规划模块、安全性评估模块、运动执行模块。
2）地理信息输入模块结合卫星定位、车载图像传感器、距离传感器信息，轮询周期t=100ms，将当前道路宽度、道路形状信息、车辆空间坐标位置信息输入到路径规划模块；车辆状态模块将当前车速、当前车辆加速度、车辆倾斜程度信息实时输入路径规划模块。
3）指令输入输出模块收到乘客的换道信息，将道路切换信息传递给路径规划模块，进行路径规划。
4）路径规划模块接收到道路切换指令，完成步骤5）至步骤8），进行新的路径规划。
5）如图2所示，路径规划模块在视距以当前车辆位置为起点，当前车速v=6m/s，计算视窗范围内的道路按照间距d=v/5s=1.2m，用k=17段前视断线划分视窗范围内的道路。
6）以每条前视断线中点为轨迹点的初始值，其坐标为，根据式（1）计算相邻三个轨迹点包围成三角形的面积，
，（1）
其中，；a、b、c为三角形三边的长度，根据轨迹点的坐标计算得到；i=2到16。
7）为了保证乘车旅客的乘坐舒适性，采用横向加速度最均匀为目标，作为约束函数，计算式（2）的最小值，
，（2）
其中， 为所有三角形面积的平均值，得到满足目标约束的轨迹点/>。
8）连接由组成轨迹线，得到当前可行路径。
9）路径规划模块将所述的当前可行路径输出至安全性评估模块；
10）安全性评估模块对当前可行路径进行评估，车辆不存在碰撞风险，评估通过，将路径规划信息输入运动执行模块开始执行。

Claims (1)

1.智能网联游览车辆道路选择及路径规划装置，其特征在于，包括：
1)地理信息输入模块、指令输入输出模块、路径规划模块、安全性评估模块、运动执行模块；
2)地理信息输入模块结合卫星定位、车载图像传感器、距离传感器信息，在每个轮询周期t内，将当前道路宽度、道路形状信息、车辆空间坐标位置信息输入到路径规划模块；车辆状态模块将当前车速、当前车辆加速度、车辆倾斜程度信息实时输入路径规划模块；
3)指令输入输出模块在所述的轮询周期t内检查是否有来自乘客的道路切换指令，如果接收到道路切换指令，则将道路切换指令传递给路径规划模块，进行路径规划；
4)路径规划模块在所述的轮询周期t内检查是否接收到道路切换指令，如果未接收到道路切换指令，则规划沿当前道路行驶；如果接收到道路切换指令，则完成步骤5)至步骤8)，进行新的路径规划；
5)路径规划模块在视距以当前车辆位置为起点，视窗范围内的道路按照间距d，用k段前视断线划分视窗范围内的道路，其中间距d与车辆当前速度v成正比；所述前视断线是用来划分视窗范围内道路的虚拟线段，且虚拟线段的两个端点与视窗范围内道路两侧相交；
6)以每条前视断线中点为轨迹点的初始值，其坐标为Pi(x,y)，根据式(1)计算相邻三个轨迹点包围成三角形的面积，
其中，q＝(a+b+c)/2；a、b、c为三角形三边的长度，根据轨迹点的坐标计算得到；i取值为2到(k-1)；
7)为了保证乘车旅客的乘坐舒适性，采用横向加速度最均匀为目标，作为约束函数，计算式(2)的最小值，
其中，为所有三角形面积的平均值，得到满足目标约束的轨迹点Pfi(x,y)；
8)连接由Pfi(x,y)组成轨迹线，得到当前可行路径；
9)路径规划模块将所述的当前可行路径输出至安全性评估模块；
10)安全性评估模块对当前可行路径进行评估，判断路径中车辆加速度是否超过限定值，车辆是否存在碰撞风险；评估通过时，将路径规划信息输入运动执行模块开始执行；评估不通过时，将结果反馈给路径规划模块重新部署路径规划。
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