CN114001739B - 一种路径规划方法、装置、车辆及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种路径规划方法、装置、车辆及存储介质，应用于路径规划技术领域，可解决如何得到最优的变道路径的问题。该方法包括：获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；根据所述目标速度，确定所述车辆从所述当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径。

Description

一种路径规划方法、装置、车辆及存储介质

技术领域

本申请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、车辆及存储介质。

背景技术

目前，电动汽车的自动驾驶逐渐普及，不过目前的变道路径规划难以符合用户手动驾驶的习惯，会给用户带来不好的体验；因此，如何得到更加贴合用户手动驾驶风格的变道路径成为了目前亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种路径规划方法、装置、车辆及存储介质，能够生成更加贴合人工手动驾驶风格的变道路径，改善用户体验。

本申请实施例公开一种路径规划方法，该方法包括：获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；根据所述目标速度，确定所述车辆从所述当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径。

在一个实施例中，所述获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度之前，所述方法还包括：

确定所述当前位置在车道分隔线上的投影点，所述车道分隔线为所述当前车道与所述目标车道之间的分隔线；

以所述投影点为原点，以所述车道分隔线在所述投影点的切线方向为第一方向，以所述切线方向的垂直方向为第二方向，建立行驶坐标系；

获取所述车辆在所述当前位置的所述目标速度，所述目标速度包括：在所述第一方向的第一子速度，以及在所述第二方向的第二子速度。

在一个实施例中，所述根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径，包括：

根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束获取多个时刻的多个位置，并根据所述多个位置，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的所述目标路径；

以及，所述根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束获取多个时刻的多个位置，包括：

获取所述车辆在目标时刻，在所述第一方向上的第一子坐标，所述目标时刻为所述车辆从所述当前位置行驶至所述目标位置的多个时刻中的任一时刻；

将所述车辆在所述第一方向上的第一子坐标、所述曲率约束和所述曲率变化率约束输入位置求解模型，得到所述车辆在所述第二方向上的第二子坐标，所述目标时刻为所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置之间的任一时刻；

根据所述第一子坐标和所述第二子坐标，确定所述车辆在所述目标时刻的第一位置；

其中，所述位置求解模型用于在满足所述曲率约束和所述曲率变化率约束的情况下，使得所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的时间最短。

在一个实施例中，所述根据所述目标速度，确定所述车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束，包括：

根据所述目标速度，确定所述车辆的方向盘转动信息，所述方向盘转动信息包括：方向盘转角和方向盘转速；

根据所述方向盘转动信息，得到所述曲率约束和所述曲率变化率约束。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例的第一方面中，所述根据所述方向盘转动信息，得到所述曲率约束和所述曲率变化率约束，包括：

根据所述方向盘转角和车辆动力学模型，确定所述车辆的转弯半径；

根据所述转弯半径，得到所述曲率约束；

根据所述方向盘转速和所述车辆动力学模型，得到所述曲率变化率约束。

在一个实施例中，所述曲率约束包括：曲率最大值，和/或，曲率最小值，所述曲率变化率约束包括：曲率变化率最大值，和/或，曲率变化率最小值；以及，所述根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径，包括：

根据所述曲率约束和平均曲率的差值，以及所述曲率变化率约束和平均曲率变化率的差值，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的所述目标路径；

其中，所述平均曲率为所述车辆在车道分隔线的曲率，所述平均曲率变化率为所述车辆在所述车道分隔线的曲率变化率；所述车道分隔线为所述当前车道与所述目标车道之间的分隔线。

本申请实施例公开一种路径规划装置，该路径规划装置包括：获取模块，用于获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；

处理模块，用于根据所述目标速度，确定所述车辆从所述当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；

所述处理模块，还用于根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径。

本申请实施例公开一种路径规划装置，包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本申请实施例第一方面中的路径规划方法。

本申请实施例公开一种车辆，该车辆包括本申请实施例第二方面中的路径规划装置或第三方面中的路径规划装置。

本申请实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，所述计算机程序使得计算机执行本申请实施例第一方面中的路径规划方法。所述计算机可读存储介质包括ROM/RAM、磁盘或光盘等。

本申请实施例公开一种计算机程序产品，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第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。

本申请实施例公开一种应用发布平台，所述应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，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第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例中，路径规划装置可以获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；根据目标速度，确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；根据曲率约束和曲率变化率约束，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。通过该方案，路径规划装置可以根据车辆当前的速度，确定曲率约束和曲率变化率约束，从而可以得到满足曲率约束和曲率变化率约束情况下的目标路径，由于曲率约束和曲率变化率约束会随着车速发生变化，因此该方案生成的目标路径能够更加贴合人工手动驾驶时的实际变道路径。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是一个实施例提供的一种路径规划方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种路径规划方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种路径规划方法的场景示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种路径规划方法的场景示意图；

图5是本申请实施例提供的一种路径规划装置的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种路径规划装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一子坐标和第二子坐标等是用于区别不同的子坐标，而不是用于描述子坐标的特定顺序。

本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

相关技术中，电动汽车的自动驾驶逐渐普及，不过目前的变道路径规划难以符合用户手动驾驶的习惯，会给用户带来不好的体验；因此，如何得到更加贴合用户手动驾驶风格的变道路径成为了目前亟需解决的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种路径规划方法、装置、车辆及存储介质，路径规划装置可以获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；根据目标速度，确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；根据曲率约束和曲率变化率约束，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。通过该方案，路径规划装置可以根据车辆当前的速度，确定曲率约束和曲率变化率约束，从而可以得到满足曲率约束和曲率变化率约束情况下的目标路径，由于曲率约束和曲率变化率约束会随着车速发生变化，因此该方案生成的目标路径能够更加贴合人工手动驾驶时的实际变道路径。

本申请实施例涉及的路径规划装置可以为车辆中的一个控制装置，该控制装置可以对车辆的路径进行规划，并将规划好的路径发送给车辆的控制系统，以使得控制系统控制车辆按照该规划好的路径进行行驶；该路径规划装置还可以为车辆的控制系统，这样控制系统可以在对车辆的路径进行规划之后，直接控制车辆行驶。

本申请实施例提供的路径规划方法的执行主体可以为上述的路径规划装置，也可以为该路径规划装置中能够实现该路径规划方法的功能模块和/或功能实体，具体的可以根据实际使用需求确定，本申请实施例不作限定。下面以路径规划装置为例，对本申请实施例提供的路径规划方法进行示例性的说明。

请参阅图1，图1是一个实施例公开的一种路径规划方法的流程示意图。该方法可以应用于车辆需要从当前位置变道至目标车道的目标位置的场景，如图1所示，该方法可以包括下述步骤：

110、获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度。

在本申请实施例中，路径规划装置可以实时获取车辆在行驶过程中的速度，当车辆需要从当前车道上的当前位置行驶到目标车道上的目标位置时，路径规划装置可以获取车辆当前的目标速度。

需要说明的是，该目标车道为当前车道相邻的车道，当前车道和目标车道由车道分隔线进行分隔。

120、确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束。

在本申请实施例中，路径规划装置可以根据目标速度，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的曲率约束和曲率变化率约束。

需要说明的是，该曲率约束包括：曲率最大值，和/或，曲率最小值，该曲率变化率约束包括：曲率变化率最大值，和/或，曲率变化率最小值。

其中，曲率是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，可以用于表示曲线偏离直线的程度。在本申请实施例中，曲率可以指示车辆变道的路径偏离当前车道的程度。该曲率越大，表示车辆变道时的弯曲程度越大。

可选的，路径规划装置确定的曲率约束和曲率变化率约束，具体可以包括但不限于以下情况：

情况一：路径规划装置可以根据目标速度，确定该车辆从当前车道的当前位置行驶到目标车道的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束。

情况二：路径规划装置可以根据目标速度，确定该车辆从当前车道的当前位置行驶到第一目标子位置的第一曲率约束和第一曲率变化率约束；在车辆行驶到第一目标子位置之后，再根据该车辆在第一目标子位置的速度，确定该车辆从第一目标子位置行驶到第二目标子位置的第二曲率约束和第二曲率变化率约束；以此类推，直至确定该车辆行驶到目标车道的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束。

其中，该第一目标子位置和第二目标子位置均为车辆从当前车道行驶到目标车道中的任一位置。

需要说明的是，路径规划装置可以将该车辆从当前车道行驶到目标车道的过程分为多个阶段，每个阶段都根据该阶段初始的实时车速确定曲率约束和曲率变化率约束，从而确定该阶段的路径，以使路径规划装置为车辆规划的目标路径能够尽可能贴合人工手动驾驶时的实际变道路径。

可选的，路径规划装置根据目标速度确定曲率约束的方式，具体可以包括：路径规划装置根据目标速度，确定车辆的方向盘转动信息，该方向盘转动信息可以包括方向盘转角；路径规划装置再根据方向盘转动信息，得到曲率约束。

在该实现方式中，路径规划装置可以通过标定不同车速下的转向能力，从而得到曲率约束；即路径规划装置可以确定与当前的目标速度对应的方向盘转角，再根据方向盘转角推算出当前的曲率约束。

可选的，路径规划装置在得到目标速度之后，可以将该目标速度输入电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)中，从而根据该EPS系统得到车辆的方向盘转动信息。

其中，EPS系统是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，EPS系统主要由转矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(Electronic ControlUnit，ECU)等组成。转矩传感器用于测量转向盘转矩大小和方向；助力电机用来实现转向系统的助力，该助力电机的助力转矩较大、转矩波动较小、转动惯量较小，功率密度较大。ECU的功能是根据转矩传感器信号和车速传感器信号，进行逻辑分析与计算后，发出指令，控制电动机和离合器的动作。

需要说明的是，当车辆需要变道的时候，需要转动方向盘来实现车辆行驶方向的转变，并且，车辆当前行驶速度越大，方向盘转动的角度就越小；车辆当前行驶速度越小，方向盘转动的角度就越大。

进一步的，路径规划装置根据方向盘转动信息，得到曲率约束，具体可以包括：路径规划装置根据方向盘转角和车辆动力学模型，确定车辆的转弯半径；路径规划装置再根据转弯半径，得到曲率约束。

其中，该车辆动力学模型一般用于分析车辆的平顺性和车辆操纵的稳定性。对于车辆来说，研究车辆动力学，主要是研究车辆轮胎及其相关部件的受力情况。比如纵向速度控制，通过控制轮胎转速实现；横向航向控制，通过控制轮胎转角实现。

需要说明的是，车辆上的作用力沿着三个不同的轴分布：横轴、纵轴、立轴。纵轴上的力包括驱动力和制动力，以及滚动阻力和拖拽阻力作滚摆运动；横轴上的力包括转向力、离心力和侧风力，汽车绕横轴作俯仰运动；立轴上的力包括车辆上下振荡施加的力，汽车绕立轴作偏摆或转向运动。

车辆的行驶主要依靠车辆的轮胎实现，对于驾驶员来说，可直接操控的是方向盘，因此在控制车辆自动变道时，可以模拟驾驶员对方向盘的操控，根据以相对于道路的方向和距离误差为状态变量的车辆动力学模型和方向盘转动信息来计算曲率约束。

可选的，路径规划装置根据目标速度确定曲率变化率约束的方式，具体可以包括：路径规划装置根据目标速度，确定车辆的方向盘转动信息，该方向盘转动信息可以包括方向盘转速；路径规划装置再根据方向盘转动信息，得到曲率变化率约束。

在该实现方式中，路径规划装置可以通过标定不同车速下的转向能力，从而得到曲率变化率约束；即路径规划装置可以确定与当前的目标速度对应的方向盘转速，再根据方向盘转角推算出当前的曲率变化率约束。

需要说明的是，当车辆需要变道的时候，需要转动方向盘来实现车辆行驶方向的转变，并且，车辆当前行驶速度越大，方向盘转动的速度就越小；车辆当前行驶速度越小，方向盘转动的速度就越大。

进一步的，路径规划装置根据方向盘转动信息，得到曲率变化率约束，具体可以包括：路径规划装置根据方向盘转速和车辆动力学模型，得到曲率变化率约束。

通过上述可选的实现方式，路径规划装置可以根据方向盘转动信息和车辆动力学模型计算得到车辆当前的曲率约束和曲率变化率约束，这样更加贴合实际行车场景，提高曲率约束和曲率变化率约束的准确性。

130、确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

在本申请实施例中，路径规划装置可以根据曲率约束和曲率变化率约束，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

需要说明的是，车辆在进行变道的时候，目标路径的曲率需要在该曲率约束范围内，目标路径的曲率变化率需要在该曲率变化率约束范围内，以使得该目标路径为从当前位置行驶到目标位置时间最短的路径。

可选的，路径规划装置具体可以根据曲率约束和平均曲率的差值，以及曲率变化率约束和平均曲率变化率的差值，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

需要说明的是，该平均曲率为车辆在车道分隔线的曲率，平均曲率变化率为车辆在车道分隔线的曲率变化率；车道分隔线为当前车道与目标车道之间的分隔线。

需要说明的是，曲率约束可以包括曲率最大值和曲率最小值的至少一项，曲率变化率约束可以包括曲率变化率最大值和曲率变化率最小值的至少一项。

可以理解的是，曲率约束和平均曲率的差值，可以包括：

(1)曲率最大值和平均曲率的差值；

(2)曲率最小值和平均曲率的差值；

(3)曲率最大值和平均曲率的差值，以及曲率最小值和平均曲率的差值。

同理，曲率变化率约束和平均曲率变化率的差值，可以包括：

(1)曲率变化率最大值和平均曲率变化率的差值；

(2)曲率变化率最小值和平均曲率变化率的差值；

(3)曲率变化率最大值和平均曲率变化率的差值，以及曲率变化率最小值和平均曲率变化率的差值。

可选的，由于车辆在行驶过程中，车速是在变化的，因此曲率约束和曲率变化率约束也是在变化的，那么路径规划装置根据曲率约束和曲率变化率约束得到的目标路径也是根据车辆的行驶而实时生成的，更加贴合车辆实际情况，生成的目标路径能够更加贴合人工手动驾驶时的实际变道路径。

本申请实施例提供一种路径规划方法，路径规划装置可以获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；根据目标速度，确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；根据曲率约束和曲率变化率约束，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。通过该方案，路径规划装置可以根据车辆当前的速度，确定曲率约束和曲率变化率约束，从而可以得到满足曲率约束和曲率变化率约束情况下的目标路径，由于曲率约束和曲率变化率约束会随着车速发生变化，因此该方案生成的目标路径能够更加贴合人工手动驾驶时的实际变道路径。

请参阅图2，图2是一个实施例公开的路径规划方法的流程示意图，该方法可以应用于车辆需要从当前位置变道至目标车道的目标位置的场景，该方法还可以包括下述步骤：

210、确定当前位置在车道分隔线上的投影点。

在本申请实施例中，路径规划装置可以确定车辆的当前位置，然后将该当前位置，投影到车道分隔线上，以得到当前位置在车道分隔线上的投影点。

220、以投影点为原点，以车道分隔线在投影点的切线方向为第一方向，以切线方向的垂直方向为第二方向，建立行驶坐标系。

在本申请实施例中，路径规划装置可以根据该投影点以及车道分隔线确定行驶坐标系。

其中，该行驶坐标系的原点为当前位置在车道分隔线上的投影点，第一方向为车道分隔线在投影点的切线方向，第二方向为切线方向的垂直方向。

示例性的，如图3所示，车辆需要从当前车道变道至目标车道的时候，路径规划装置可以确定车辆在车道分隔线上的投影点O，然后过O点做车道分隔线的切线s，以及切线s的垂线d，这样路径规划装置就可以以投影点O为原点，以切线s的方向为第一方向，以垂线d的方向为第二方向，建立行驶坐标系。

可选的，由于该行驶坐标系的坐标轴方向为车道分隔线的切线方向，因此该行驶坐标系可以随着车道分隔线的弯曲而发生变化。

可选的，该行驶坐标系可以为Frenet坐标系。

230、获取车辆在当前位置的目标速度。

在本申请实施例中，路径规划装置可以获取车辆当前在第一方向的第一子速度，以及在第二方向的第二子速度。

240、确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束。

可选的，路径规划装置在得到曲率约束和曲率变化率约束之后，可以根据曲率约束和曲率变化率约束，获取多个时刻的多个位置，并根据多个位置，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

进一步的，路径规划装置可以先获取车辆在目标时刻，在第一方向上的第一子坐标，然后路径规划装置可以根据第一方向上的第一子坐标、曲率约束和曲率变化率约束，得到车辆在第二方向上的第二子坐标。

250、将车辆在目标时刻，在第一方向上的第一子坐标、曲率约束和曲率变化率约束输入位置求解模型，得到车辆在第二方向上的第二子坐标。

在本申请实施例中，由于车辆在从当前位置变道至目标位置的过程中，在行驶坐标系中可以表示为一条曲线，该曲线包括若干个位置点，每个位置点都包括在第一方向上的第一子坐标，以及在第二方向上的第二子坐标，因此，路径规划装置可以根据每个时刻的横坐标，确定该时刻的纵坐标，从而确定该时刻的位置点；在本申请实施例中，路径规划装置可以根据每个时刻车辆在第一方向上的第一子坐标，确定该时刻车辆在第二方向上的第二子坐标，从而确定该时刻的位置点。

其中，目标时刻为车辆从当前位置行驶到目标位置之间的任一时刻。

可选的，路径规划装置也可以根据每个时刻车辆在第二方向上的第二子坐标，确定每个时刻车辆在第一方向上的第一子坐标，从而确定每个时刻的位置点。

需要说明的是，该位置求解模型用于在满足曲率约束和曲率变化率约束的情况下，使得车辆从当前位置行驶到目标位置的时间最短。

需要说明的是，位置求解模型可以是时间最优(time-optimal)模型。在相关技术中，该time-optimal模型可以在满足加速度限制和加加速度限制的情况下，要求车辆在两个位置之间行驶的时间最短；而在本申请实施例中，路径规划装置可以使用改进后的time-optimal模型，使得在满足曲率约束和曲率变化率约束的情况下，车辆从当前位置行驶到目标位置的时间最短。

为了更清楚地说明本申请实施例公开的改进的time-optimal模型，先对相关技术中的time-optimal模型进行说明。

在相关技术中，路径规划装置在确定加速度约束和加加速度约束之后，可以向time-optimal模型输入时间点、加速度约束和加加速度约束，这样time-optimal模型可以计算出与时间点对应的位置，该time-optimal模型可以理解为P＝f(t)，其中t为时间点，P为位置，即time-optimal模型可以理解为位置和时间点之间的函数关系，进一步的，time-optimal模型还可以输出位置的高阶导数速度以及加速度；在该time-optimal模型中，加速度约束和加加速度约束可以理解为系数，加速度约束和加加速度约束在路径规划过程中是不变的，自变量为时间点，因变量为位置，即位置会随着时间点的变化而变化。

在本申请实施例中，路径规划装置在确定曲率约束和曲率变化率约束之后，可以向改进后的time-optimal模型输入车辆在第一方向上的第一子坐标、曲率约束和曲率变化率约束，这样改进后的time-optimal模型可以计算出与车辆在第一方向上的第一子坐标对应的车辆在第二方向上的第二子坐标；如图3所示，行驶坐标系包括车道分隔线的切线s所在的s轴，以及切线s的垂线d所在的d轴，改进后的time-optimal模型的输入可以为车辆在s轴的坐标，输出即为车辆在d轴的坐标，该改进后的time-optimal模型可以理解为D＝f(S)，其中S为车辆在s轴的坐标，D为车辆在d轴的坐标，即改进后的time-optimal模型可以为车辆在第二方向上的第二子坐标和车辆在第一方向上的第一子坐标之间的函数关系；在该改造后的time-optimal模型中，曲率约束和曲率变化率约束可以理解为系数，自变量为车辆在第一方向上的第一子坐标，因变量为车辆在第二方向上的第二子坐标，即车辆在第二方向上的第二子坐标会随着车辆在第一方向上的第一子坐标的变化而变化。

同理，在本申请实施例中，路径规划装置在确定曲率约束和曲率变化率约束之后，还可以向改进后的time-optimal模型输入车辆在第二方向上的第二子坐标、曲率约束和曲率变化率约束，这样改进后的time-optimal模型可以计算出与车辆在第二方向上的第二子坐标对应的车辆在第一方向上的第一子坐标；如图3所示，行驶坐标系包括车道分隔线的切线s所在的s轴，以及切线s的垂线d所在的d轴，改进后的time-optimal模型的输入可以为车辆在d轴的坐标，输出即为车辆在s轴的坐标，该改进后的time-optimal模型可以理解为S＝f(D)，其中S为车辆在s轴的坐标，D为车辆在d轴的坐标，即改进后的time-optimal模型可以为车辆在第一方向上的第一子坐标和车辆在第二方向上的第二子坐标之间的函数关系；在该改进后的time-optimal模型中，曲率约束和曲率变化率约束可以理解为系数，自变量为车辆在第二方向上的第二子坐标，因变量为车辆在第一方向上的第一子坐标，即车辆在第一方向上的第一子坐标会随着车辆在第二方向上的第二子坐标的变化而变化。

需要说明的是，在本申请实施例中，time-optimal模型的改进具体可以包括但不限于：

(1)将加速度约束替换为曲率约束。

其中，将加速度最大值替换为曲率最大值与平均曲率的差值，将加速度最小值替换为曲率最小值与平均曲率的差值。

(2)将加加速度约束替换为曲率变化率约束。

其中，将加加速度最大值替换为曲率变化率最大值与平均曲率变化率的差值，将加加速度最小值替换为曲率变化率最小值与平均曲率变化率的差值。

(3)将模型输入由时间点替换为车辆在第一方向的第一子坐标，或将模型输入由时间点替换为车辆在第二方向的第二子坐标。

(4)将模型输出由位置替换为车辆在第二方向的第二子坐标，或将模型输出由位置替换为车辆在第一方向的第一子坐标。

需要说明的是，若模型输入由时间点替换为车辆在第一方向的第一子坐标，则模型输出由位置替换为车辆在第二方向的第二子坐标；若模型输入由时间点替换为车辆在第二方向的第二子坐标，则模型输出由位置替换为车辆在第一方向的第一子坐标。

260、根据第一子坐标和第二子坐标，确定车辆在目标时刻的第一位置。

在本申请实施例中，路径规划装置在得到车辆在第二方向上的第二子坐标之后，就可以结合第一方向上的第一子坐标，确定车辆在目标时刻的第一位置。

270、循环得到车辆在多个时刻的多个位置。

在本申请实施例中，路径规划装置可以循环250-260步骤，将每个时刻车辆在第一方向上的第一子坐标、曲率约束和曲率变化率约束输入位置求解模型，得到每个时刻车辆在第二方向上的第二子坐标，从而路径规划装置就可以得到每个时刻的位置。

280、根据多个位置，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

在本申请实施例中，路径规划装置在得到每个时刻的位置之后，就可以将每个时刻的位置进行连接，从而得到车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

示例性的，如图4所示，路径规划装置可以将s方向的每个坐标输入位置求解模型，就可以输出d方向的坐标；或者，路径规划装置可以将d方向的每个坐标输入位置求解模型，就可以输出s方向的坐标，从而得到每个时刻的位置，并将其表示在图4中的行驶坐标系中，然后用曲线将若干个位置的点连接，即可以得到车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

可选的，路径规划装置在得到目标路径之后，可以将该目标路径发送给车辆的控制系统，以使得控制系统控制车辆按照该目标路径进行行驶；该路径规划装置也可以直接控制车辆按照该目标路径进行行驶。

本申请实施例提供一种路径规划方法，路径规划装置可以建立行驶坐标系，再获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；根据目标速度，确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；然后，路径规划装置可以将曲率约束、曲率变化率约束以及车辆在不同时刻任一方向的坐标值输入位置求解模型中，得到不同时刻另一方向的坐标值，从而得到不同时刻的多个位置点，就可以得到车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。在该方案中，位置求解模型可以在满足曲率约束和曲率变化率约束的情况下，使得车辆从当前位置行驶到目标位置的时间最短；通过该方案，路径规划装置可以得到满足曲率约束和曲率变化率约束，且时间最短的目标路径，由于曲率约束和曲率变化率约束会随着车速发生变化，因此该方案生成的目标路径能够更加贴合人工手动驾驶时的实际变道路径。

请参阅图5，图5是一个实施例公开的一种路径规划装置的结构示意图，如图5所示，路径规划装置500可以包括：获取模块510、处理模块520。

获取模块510，用于获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；

处理模块520，用于根据目标速度，确定车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；

处理模块520，还用于根据曲率约束和曲率变化率约束，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径。

在一个实施例中，处理模块520，还用于确定当前位置在车道分隔线上的投影点，车道分隔线为当前车道与目标车道之间的分隔线；

处理模块520，还用于以投影点为原点，以车道分隔线在投影点的切线方向为第一方向，以切线方向的垂直方向为第二方向，建立行驶坐标系；

获取模块510，还用于获取车辆在当前位置的目标速度，目标速度包括：在第一方向的第一子速度，以及在第二方向的第二子速度。

在一个实施例中，处理模块520，具体用于根据曲率约束和曲率变化率约束获取多个时刻的多个位置，并根据多个位置，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径；

获取模块510，具体用于获取车辆在目标时刻，在第一方向上的第一子坐标，目标时刻为车辆从当前位置行驶至目标位置的多个时刻中的任一时刻；

处理模块520，具体用于将车辆在第一方向上的第一子坐标、曲率约束和曲率变化率约束输入位置求解模型，得到车辆在第二方向上的第二子坐标，目标时刻为车辆从当前位置行驶到目标位置之间的任一时刻；

处理模块520，具体用于根据第一子坐标和第二子坐标，确定车辆在目标时刻的第一位置；

其中，位置求解模型用于在满足曲率约束和曲率变化率约束的情况下，使得车辆从当前位置行驶到目标位置的时间最短。

在一个实施例中，处理模块520，具体用于根据目标速度，确定车辆的方向盘转动信息，方向盘转动信息包括：方向盘转角和方向盘转速；

处理模块520，具体用于根据方向盘转动信息，得到曲率约束和曲率变化率约束。

在一个实施例中，处理模块520，具体用于根据方向盘转角和车辆动力学模型，确定车辆的转弯半径；

处理模块520，具体用于根据转弯半径，得到曲率约束；

处理模块520，具体用于根据方向盘转速和车辆动力学模型，得到曲率变化率约束。

在一个实施例中，处理模块520，具体用于根据曲率约束和平均曲率的差值，以及曲率变化率约束和平均曲率变化率的差值，确定车辆从当前位置行驶到目标位置的目标路径；

其中，平均曲率为车辆在车道分隔线的曲率，平均曲率变化率为车辆在车道分隔线的曲率变化率；车道分隔线为当前车道与目标车道之间的分隔线。

本申请实施例中，各模块可以实现上述方法实施例提供的路径规划方法，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

请参阅图6，图6是一个实施例公开的一种路径规划装置的结构示意图。如图6所示，该路径规划装置600可以包括：

存储有可执行程序代码的存储器610；

与存储器610耦合的处理器620；

其中，处理器620调用存储器610中存储的可执行程序代码，执行上述各方法实施例中路径规划装置执行的路径规划方法。

请参阅图7，图7是一个实施例公开的一种车辆的结构示意图。如图7所示，该车辆可以包括：如图5所示的路径规划装置，或如图6所示的路径规划装置。

本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。

本申请实施例还提供一种应用发布平台，其中，应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物单元，即可位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可获取的存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或者部分，可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干请求用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本申请的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

Claims (9)

1.一种路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；

根据所述目标速度，确定所述车辆从所述当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；

根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径；

所述根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径，包括：

根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束获取多个时刻的多个位置，并根据所述多个位置，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的所述目标路径；

以及，所述根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束获取多个时刻的多个位置，包括：

获取所述车辆在目标时刻，在第一方向上的第一子坐标，所述目标时刻为所述车辆从所述当前位置行驶至所述目标位置的多个时刻中的任一时刻；

将所述车辆在所述第一方向上的第一子坐标、所述曲率约束和所述曲率变化率约束输入位置求解模型，得到所述车辆在第二方向上的第二子坐标，所述目标时刻为所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置之间的任一时刻；

根据所述第一子坐标和所述第二子坐标，确定所述车辆在所述目标时刻的第一位置；

其中，所述位置求解模型用于在满足所述曲率约束和所述曲率变化率约束的情况下，使得所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的时间最短。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度之前，所述方法还包括：

确定所述当前位置在车道分隔线上的投影点，所述车道分隔线为所述当前车道与所述目标车道之间的分隔线；

以所述投影点为原点，以所述车道分隔线在所述投影点的切线方向为第一方向，以所述切线方向的垂直方向为第二方向，建立行驶坐标系；

获取所述车辆在所述当前位置的所述目标速度，所述目标速度包括：在所述第一方向的第一子速度，以及在所述第二方向的第二子速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标速度，确定所述车辆从当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束，包括：

根据所述目标速度，确定所述车辆的方向盘转动信息，所述方向盘转动信息包括：方向盘转角和方向盘转速；

根据所述方向盘转动信息，得到所述曲率约束和所述曲率变化率约束。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述方向盘转动信息，得到所述曲率约束和所述曲率变化率约束，包括：

根据所述方向盘转角和车辆动力学模型，确定所述车辆的转弯半径；

根据所述转弯半径，得到所述曲率约束；

根据所述方向盘转速和所述车辆动力学模型，得到所述曲率变化率约束。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲率约束包括：曲率最大值，和/或，曲率最小值，所述曲率变化率约束包括：曲率变化率最大值，和/或，曲率变化率最小值；以及，所述根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径，包括：

根据所述曲率约束和平均曲率的差值，以及所述曲率变化率约束和平均曲率变化率的差值，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的所述目标路径；

其中，所述平均曲率为所述车辆在车道分隔线的曲率，所述平均曲率变化率为所述车辆在所述车道分隔线的曲率变化率；所述车道分隔线为所述当前车道与所述目标车道之间的分隔线。

6.一种路径规划装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取车辆在当前车道上的当前位置的目标速度；

处理模块，用于根据所述目标速度，确定所述车辆从所述当前位置行驶到目标车道上的目标位置的曲率约束和曲率变化率约束；

所述处理模块，还用于根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的目标路径；

所述处理模块，具体用于根据所述曲率约束和所述曲率变化率约束获取多个时刻的多个位置，并根据所述多个位置，确定所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的所述目标路径；

所述获取模块，具体用于获取所述车辆在目标时刻，在第一方向上的第一子坐标，所述目标时刻为所述车辆从所述当前位置行驶至所述目标位置的多个时刻中的任一时刻；

所述处理模块，具体用于将所述车辆在所述第一方向上的第一子坐标、所述曲率约束和所述曲率变化率约束输入位置求解模型，得到所述车辆在第二方向上的第二子坐标，所述目标时刻为所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置之间的任一时刻；

所述处理模块，具体用于根据所述第一子坐标和所述第二子坐标，确定所述车辆在所述目标时刻的第一位置；

其中，所述位置求解模型用于在满足所述曲率约束和所述曲率变化率约束的情况下，使得所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置的时间最短。

7.一种路径规划装置，其特征在于，包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

以及所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行如权利要求1至5任一项所述的路径规划方法。

8.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求6或7所述的路径规划装置。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：所述计算机可读存储介质上存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的路径规划方法。