CN114355950A - 掉头轨迹的规划方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种掉头轨迹的规划方法及装置，涉及自动驾驶的技术领域，该方法包括：在目标车辆行驶至掉头区域时，依据掉头区域生成与目标车辆匹配的圆弧曲线；对圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，将圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；获取目标车辆当前的自车定位信息，根据自车定位信息和目标圆弧曲线生成目标车辆的掉头参考轨迹；对掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，将掉头参考轨迹确定为目标车辆的掉头轨迹，使目标参考车辆基于掉头轨迹进行掉头行驶。本发明提供的掉头轨迹的规划方法及装置，能够自动寻找目标车辆的掉头起点，不仅实时性高，也有较高的灵活性，无需目标车辆进行停车规划，有效保证了目标车辆的作业效率。

Description

掉头轨迹的规划方法及装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶的技术领域，尤其是涉及一种掉头轨迹的规划方法及装置。
背景技术
随着自动驾驶技术的发展，越来越多的自动驾驶车辆逐渐融入并改善人们的生活。并且，在合适的场景中，自动驾驶产品能够有效节约人力成本，并增加工作效率。而在公共道路的作业中，为了选择高效的全局路径，通常需要主动掉头；同时，亦需要面对断头路、窄路等作业环境被动掉头。
现有的掉头方案中，在规划自动驾驶车辆掉头时，往往采用参考线的方式提前规划好掉头路线，但是这种方式规划的掉头路线往往是固定路线，灵活性较差，当窄路中的掉头路线上出现长期静止障碍物时，只有采取停障策略，严重影响了作业效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种掉头轨迹的规划方法及装置，以缓解上述技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种掉头轨迹的规划方法，包括：在目标车辆行驶过程中监测所述目标车辆是否行驶至掉头区域；如果是，则依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线；对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；获取所述目标车辆当前的自车定位信息，根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹；对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述掉头参考轨迹确定为所述目标车辆的掉头轨迹，以使所述目标参考车辆基于所述掉头轨迹进行掉头行驶。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：获取预先设置的地图信息，其中，所述地图信息携带有预设区域的道路环境信息；基于所述地图信息和预先设置的所述目标车辆的起始点和目标点生成所述目标车辆的行驶参考线，以使所述目标车辆按照所述行驶参考线从所述起始点向所述目标点行驶；其中，所述行驶参考线包括所述起始点到所述目标点的道路信息；依据所述道路信息判断所述行驶参考线中是否包含有掉头区域；如果是，则在所述目标车辆行驶过程中，监测所述目标车辆是否行驶至所述掉头区域的边界；如果是，则确定所述目标车辆行驶至所述掉头区域。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线之后，所述方法还包括：对所述圆弧曲线做离散化处理，以生成所述圆弧曲线对应的路径点集；其中，所述路径点集包括所述圆弧曲线上的多个路径点，每个所述路径点携带有位形信息，所述位形信息至少包括以下信息之一：所述路径点的位姿信息、所述路径点的曲率信息。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测的步骤，包括：获取预先存储的所述掉头区域所包含的障碍物信息；根据所述障碍物信息判断所述圆弧曲线所在的区域范围内是否包含有静态障碍物；如果否，则确定所述圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测通过；如果是，则提取所述静态障碍物的包络信息；判断所述目标车辆沿所述圆弧曲线行驶至所述静态障碍物对应的位置时，所述静态障碍物的包络信息与预先存储的所述目标车辆的包络信息是否重叠；如果否，则确定所述圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测通过。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：如果所述圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测未通过，则控制所述目标车辆继续按照所述行驶参考线行驶。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹的步骤，包括：提取所述自车定位信息中所包括的当前时刻所述目标车辆的状态信息，其中，所述状态信息包括以下信息至少之一：所述目标车辆当前的定位坐标、朝向信息、速度信息和方向盘转角；基于所述状态信息以及预先设置的运动学模型生成所述目标圆弧曲线中每个所述路径点对应的轨迹点；其中，所述轨迹点包括所述路径点的位形信息，以及根据所述运动学模型生成的时间信息；根据所述轨迹点生成所述目标车辆的掉头参考轨迹。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测的步骤，包括：获取当前时刻所述掉头区域中所包含的动态障碍物信息，其中，所述动态障碍物信息包括所述动态障碍物的预测轨迹，以及所述动态障碍物的包络信息；所述动态障碍物的预测轨迹为所述目标车辆检测到所述动态障碍物后基于所述障碍物的运动状态生成的；判断所述目标车辆沿所述掉头参考轨迹行驶，以及所述动态障碍物按照所述预测轨迹行驶时，所述目标车辆的包络信息与所述动态障碍物的包络信息是否有重叠；如果否，则确定所述掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测通过。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：如果所述掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测未通过，则将所述目标车辆的包络信息与所述动态障碍物的包络信息的重叠位置标记为碰撞点；以所述目标车辆当前位置为起点，所述碰撞点为停车位置控制所述目标车辆进行减速行驶。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：在所述目标车辆行驶过程中，如果所述行驶参考线中不包含掉头区域，则控制所述目标车辆沿所述行驶参考线行驶至所述目标点。
第二方面，本发明实施例还提供一种掉头轨迹的规划装置，包括：监测模块，用于在目标车辆行驶过程中监测所述目标车辆是否行驶至掉头区域；第一生成模块，用于所述监测模块的监测结果为是时，依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线；第一检测模块，用于对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；第二生成模块，用于获取所述目标车辆当前的自车定位信息，根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹；第二检测模块，用于对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述掉头参考轨迹确定为所述目标车辆的掉头轨迹，以使所述目标参考车辆基于所述掉头轨迹进行掉头行驶。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现第一方面所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供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可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器第一方面所述的方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法及装置，能够在目标车辆行驶过程中监测到目标车辆行驶至掉头区域时，依据掉头区域生成与目标车辆匹配的圆弧曲线；然后对圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，并在检测通过的情况下将圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；并进一步获取目标车辆当前的自车定位信息，根据自车定位信息和目标圆弧曲线生成目标车辆的掉头参考轨迹；在对掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测通过之后，能够将掉头参考轨迹确定为目标车辆的掉头轨迹，以使目标参考车辆基于该掉头轨迹进行掉头行驶，整个掉头轨迹的规划过程使用圆弧曲线的优化方式，能够自动寻找目标车辆的掉头起点，不仅实时性高，也有较高的灵活性，无需目标车辆进行停车规划，有效保证了目标车辆的作业效率。
本发明的其他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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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掉头轨迹的规划方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种掉头轨迹的规划方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种掉头区域的行驶路线图；
图4为本发明实施例提供的另一种掉头区域的行驶路线图；
图5为本发明实施例提供的一种掉头轨迹的规划装置的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
目前，自动驾驶车辆的掉头规划多基于参考线进行，或者多是基于开放空间的规划方法。然而，基于参考线的规划方法虽然不用对掉头场景做特殊处理，却会导致掉头路线固定，当窄路中的掉头路线上出现长期静止障碍物时，只有采取停障策略，严重影响了作业效率。而基于开放空间的规划方法，虽然可以适应较为复杂的环境，但是基于搜索的启发式方法经常耗时，且与开放空间的大小有关，并且在优化中需考虑所有静止的障碍物，经常耗时严重，难以满足实时性规划；若采用事先停车规划的方式，则亦会影响作业效率。基于此，本发明实施例提供的一种掉头轨迹的规划方法及装置，可以有效缓解上述技术问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种掉头轨迹的规划方法进行详细介绍。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供一种掉头轨迹的规划方法，该方法应用于自动驾驶车辆，用于在公共道路中，使自动驾驶车辆有效地实现掉头任务。具体地，如图1所示的一种掉头轨迹的规划方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S102，在目标车辆行驶过程中监测目标车辆是否行驶至掉头区域；
步骤S104，如果是，则依据掉头区域生成与目标车辆匹配的圆弧曲线；
在实际使用时，本发明实施例中的目标车辆通常指的是自动驾驶车辆，包括私家车、公共道路的作业车等等，并且，为了实现目标车辆的自动驾驶功能，通常，在目标车辆上都设置有智能操作系统，以及与该智能操作系统匹配的信息采集设备，如，视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器等等，以便于目标车辆能够依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置，以及定位系统等的协同合作，实现在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆实现自动驾驶。
并且，依据上述智能操作系统，目标车辆能够依据预先存储好的地图信息进行路径规划，以及，在行驶过程中不断采集周围的环境信息，以了解周围的交通状况等等，因此，在上述步骤S102中，能够在目标车辆行驶过程中监测是否行驶至掉头区域，以及，在步骤S104中，生成圆弧曲线。
具体实现时，上述步骤S104中的圆弧曲线通常是依据掉头区域生成的，目标车辆可以根据预先存储的地图信息获知掉头区域的详细地理信息，如掉头区域的直径信息、面积大小等等，在结合目标车辆本身的占用空间，生成上述圆弧曲线，例如，根据掉头区域的直径信息，可以画出半圆，然后将该半圆作为本申请中的圆弧曲线等等。此外，还可以根据掉头区域的面积大小，以及所在的空旷区域的整体面积来生成圆弧曲线等等，具体可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。
步骤S106，对圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将该圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；
具体实现时，该步骤中的静态障碍物碰撞检测过程实际是一个预先判断的过程，用于判断目标车辆在沿该圆弧曲线行驶时，是否会与该圆弧曲线上的静态障碍物碰撞。由于上述步骤S104中，在生成圆弧曲线时，是基于目标车辆行驶至掉头区域进行的，实际是一个不断尝试寻找掉头起点的过程，因此，在生成圆弧曲线时，并不会考虑周围障碍物的问题，而是进一步通过上述步骤S106，以及下述的步骤S110的碰撞检测过程，来进一步判定生成的圆弧曲线能否作为掉头轨迹。
步骤S108，获取目标车辆当前的自车定位信息，根据自车定位信息和目标圆弧曲线生成目标车辆的掉头参考轨迹；
步骤S110，对掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将掉头参考轨迹确定为目标车辆的掉头轨迹，以使目标参考车辆基于掉头轨迹进行掉头行驶。
在实际使用时，上述步骤S104中生成的圆弧曲线，通常是作为启发式结果，以该圆弧曲线在步骤S106中判断是否会与静态障碍物碰撞，若碰撞，则该处不应作为掉头起点，即，步骤S106中的静态障碍物碰撞检测未通过，则仍沿现有的行驶参考线行驶。若通过，则说明圆弧曲线暂时安全，则使用该圆弧曲线作为后续优化方法的暖启动，即继续执行上述步骤S108和步骤S110，以便于对掉头轨迹进行进一步的优化。
本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法，能够在目标车辆行驶过程中监测到目标车辆行驶至掉头区域时，依据掉头区域生成与目标车辆匹配的圆弧曲线；然后对圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，并在检测通过的情况下将圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；并进一步获取目标车辆当前的自车定位信息，根据自车定位信息和目标圆弧曲线生成目标车辆的掉头参考轨迹；在对掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测通过之后，能够将掉头参考轨迹确定为目标车辆的掉头轨迹，以使目标参考车辆基于该掉头轨迹进行掉头行驶，整个掉头轨迹的规划过程使用圆弧曲线的优化方式，能够自动寻找目标车辆的掉头起点，不仅实时性高，也有较高的灵活性，无需目标车辆进行停车规划，有效保证了目标车辆的作业效率。
在实际使用时，目标车辆在道路上先按照预先规划好的行驶参考线行驶，该行驶参考线通常是目标车辆根据地图信息生成的从起始点到目标点的行驶路线，如果该行驶参考线上无需掉头，则目标车辆直接按照行驶参考线行驶至目标点，如果该行驶参考线上存在需要掉头的区域，则可以按照本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法进行掉头轨迹的规划过程。
因此，本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法，还包括以下步骤：
(1)获取预先设置的地图信息；
其中，该地图信息携带有预设区域的道路环境信息；通常，该地图信息指的目标车辆预先存储的高精地图，包括详细的道路环境信息，如，道路状况、交通设施、地物地貌，甚至还可以包括气象条件，以及其他交通参与者的交通活动等等。
(2)基于地图信息和预先设置的目标车辆的起始点和目标点生成目标车辆的行驶参考线，以使目标车辆按照该行驶参考线从起始点向目标点行驶；
其中，上述行驶参考线包括起始点到目标点的道路信息；如，从起始点到目标点的实际路线、备选路线，以及每个路线上的道路环境信息等等。
(3)依据道路信息判断行驶参考线中是否包含有掉头区域；
(4)如果是，则在目标车辆行驶过程中，监测目标车辆是否行驶至掉头区域的边界；如果是，则确定目标车辆行驶至掉头区域。
进一步，在目标车辆行驶过程中，如果上述行驶参考线中不包含掉头区域，则控制目标车辆沿行驶参考线行驶至目标点，如果有掉头区域，且，未行驶至掉头区域的边界，则目标车辆也会继续沿行驶参考线行驶，直至达到上述掉头区域的边界。当目标车辆达到上述掉头区域的边界之后，可以采用本发明实施例中记载的掉头轨迹的规划方法进行掉头轨迹的规划过程，即在进去上述掉头区域之后，生成与目标车辆匹配的圆弧曲线。
在实际使用时，对于上述圆弧曲线，在生成掉头轨迹时，需要先对圆弧曲线做离散化处理，以生成圆弧曲线对应的路径点集，然后再基于路径点集进一步生成掉头轨迹。
其中，上述圆弧曲线的路径点集包括该圆弧曲线上的多个路径点，即，将连续的圆弧曲线离散化成多个路径点，每个路径点携带有位形信息，具体地，每个路径点的位形信息至少包括以下信息之一：路径点的位姿信息、路径点的曲率信息等等，其中，路径点的位姿信息还进一步包括路径点的坐标，朝向角。当圆弧曲线离散化成多个路径点之后，可以进一步生成后续的掉头轨迹。
为了便于理解，在图1的基础上，图2还示出了另一种掉头轨迹的规划方法的流程图，对掉头轨迹的规划过程进行进一步地说明，具体如图2所示，包括以下步骤：
步骤S202，在目标车辆行驶过程中监测目标车辆是否行驶至掉头区域；如果是，执行步骤S204；
步骤S204，依据掉头区域生成与目标车辆匹配的圆弧曲线；
其中，该步骤S202和步骤S204，与上述步骤S102和步骤S104的过程一致，再次不在赘述。
步骤S206，圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测是否通过，如果是，执行步骤S208，如果否，执行步骤S222；
其中，该步骤中的静态障碍物碰撞检测，实际是以该圆弧曲线判断目标车辆是否会与静态障碍物碰撞，若碰撞，则该处的圆弧曲线不应作为掉头曲线的起点，目标车辆仍沿行驶参考线行驶，如安全，即，静态障碍物碰撞检测通过，则继续执行下述步骤。
具体地，此处对圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测的过程，通常包括以下步骤：
(1)获取预先存储的掉头区域所包含的障碍物信息；
其中，该步骤中获取的障碍物信息，通常是目标车辆的障碍物监测系统提供的，具体地，这些障碍物信息可以是驾驶员根据驾驶经验预先输入的障碍物信息，包括静态障碍物的具体地理位置，以及障碍物的包络信息等等，此外，还可以是目测车辆通过自车的监测系统，如视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器等等采集的静态障碍物信息，并输入至障碍物监测系统以供静态障碍物碰撞检测使用，具体的障碍物信息获取方式可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。
(2)根据障碍物信息判断圆弧曲线所在的区域范围内是否包含有静态障碍物；如果否，则直接确定圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测通过；如果是，则进一步提取静态障碍物的包络信息；并判断目标车辆沿圆弧曲线行驶至静态障碍物对应的位置时，静态障碍物的包络信息与预先存储的目标车辆的包络信息是否重叠；如果否，说明即使有静态障碍物也是安全的，即，圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测通过。如果是，则说明目标车辆会与静态障碍物碰撞，即，圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测未通过。此时，也会执行步骤S222，即，如果圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测未通过，则控制目标车辆继续按照行驶参考线行驶。
步骤S208，将该圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；
步骤S210，获取目标车辆当前的自车定位信息，提取自车定位信息中所包括的当前时刻目标车辆的状态信息；
本发明实施例中的状态信息包括以下信息至少之一：目标车辆当前的定位坐标、朝向信息、速度信息和方向盘转角；其中，朝向信息指的是目标车辆的朝向角，速度信息包括速度和加速度。
步骤S212，基于状态信息以及预先设置的运动学模型生成目标圆弧曲线中每个路径点对应的轨迹点；
其中，轨迹点包括路径点的位形信息，以及根据运动学模型生成的时间信息；
步骤S214，根据轨迹点生成目标车辆的掉头参考轨迹；
具体地，本发明实施例中，路径点是圆弧曲线的离散化的结果，每个路径点可以用向量表示，例如，姿态向量(x，y，theta，kappa)，其中，x，y为路径点所在的二维坐标，theta为该目标车辆到达该路径点时，车辆的朝向，kappa则为该路径点所在位置的曲率。结合上述路径点，以及，目标车辆当前的定位坐标、朝向信息、速度信息和方向盘转角，可以根据运动学模型约束生成带有时间信息的轨迹点。在实际使用时，上述生成轨迹点的过程，实际是优化问题，其优化变量则为轨迹点，上述得到的目标圆弧曲线中每个路径点为该优化问题的热启动，然就根据运动学模型约束生成带时间信息的轨迹点，同时每个轨迹点的位姿尽可能的贴近路径点。进一步，生成的每个轨迹点的状态可以表示为(x，y，theta，v，steer，a，t)，其中，x，y，theta与路径点一致，也可以理解为该状态在地图坐标系下的位姿，v为该轨迹点的线速度，steer为前轮转角，a为加速度，t为到达该轨迹点的时间，每条轨迹从0开始，此时，还需要使用损失函数进行约束，其中，损失函数为每个轨迹点与对应的路径点的坐标的偏差，以及，每个轨迹点的线速度与目标车辆参考速度的相似程度。进一步考虑到生成的轨迹点不能超出掉头区域的边界，上述生成轨迹点的优化问题还需使用约束函数，其中，约束函数为每个轨迹点需要满足车辆动力学参数、且每个轨迹点不能超出掉头区域的边界，以此优化问题来生成上述轨迹点。
具体实现时，上述运动学模型以及轨迹点的优化问题所使用的优化算法可以参考相关技术实现，本发明实施例对此不进行限制。
步骤S216，掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测是否通过，如果是，执行步骤S218，如果否，执行步骤S220。
其中，该步骤S216中的动态障碍物碰撞检测，实际是检测目标车辆与动态障碍物在各自的轨迹上生成的包络是否重叠，由于上述生成掉头参考轨迹的轨迹点是带时间信息的，即，每个轨迹点有相对的时间，因此，可以按照对应时间检查目标车辆与动态障碍物的包络是否有重叠。
具体地，动态障碍物碰撞检测过程包括以下步骤：
(1)获取当前时刻掉头区域中所包含的动态障碍物信息；
其中，本发明实施例中的动态障碍物信息包括动态障碍物的预测轨迹，以及该动态障碍物的包络信息；且动态障碍物的预测轨迹为目标车辆检测到动态障碍物后基于障碍物的运动状态生成的；具体地，该步骤中的动态障碍物信息通常也是目标车辆的障碍物监测系统提供的，例如，目标车辆在行驶过程中，可以通过视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器等等监测到目标车辆周围的动态障碍物，然后基于动态障碍物的运动速度预测出动态障碍物在当前道路上的预测轨迹，保存该预测轨迹，以便于在进行动态障碍物碰撞检测时提供所需的动态障碍物信息。
(2)判断目标车辆沿掉头参考轨迹行驶，以及动态障碍物按照预测轨迹行驶时，目标车辆的包络信息与动态障碍物的包络信息是否有重叠；如果否，则确定掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测通过；此时，会继续执行下述步骤S218，如果是，则说明目标车辆沿掉头参考轨迹行驶时，会与动态障碍物发生碰撞，此时，也说明动态障碍物碰撞检测未通过，则会继续执行步骤S210的过程。
步骤S218，将掉头参考轨迹确定为目标车辆的掉头轨迹，以使目标参考车辆基于掉头轨迹进行掉头行驶；
步骤S220，按照碰撞位置重写停车速度。
具体地，该步骤S220是在动态障碍物碰撞检测未通过的情况下执行的，即，如果掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测未通过，此时，可以将目标车辆的包络信息与动态障碍物的包络信息的重叠位置标记为碰撞点；然后以目标车辆当前位置为起点，碰撞点为停车位置控制目标车辆进行减速行驶。例如，在确定出目标车辆与动态障碍物会发生碰撞时，可以将该碰撞点作为停车位置，以目标车辆的位置为起点，控制目标车辆按照匀减速运动重写速度，直至目标车辆停车，然后向驾驶员或者目标车辆的控制人员发出提示，以便于对目标车辆的行驶过程进行干预。
为了便于理解，图3示出了一种掉头区域的行驶路线图，以目标车辆为无人驾驶的城市环卫车为例进行说明，假设虚线为预先规划的目标车辆的行驶参考线。
目标车辆在进入掉头区域之前，沿虚线所示的行驶参考线行驶，在不进行掉头规划的情况下，目标车辆在沿行驶参考线行驶时，遇到静止障碍物obs1与obs2的情况，会完全阻挡目标车辆，从而触发目标车辆停车，若该障碍物长期静止，目标车辆会卡在此处，直至驾驶员或者控制人员进行人为干预，即使此时再选择触发空旷空间的规划，依然会影响目标车辆作业效率。
进一步，图4示出了另一种掉头区域的行驶路线图，展示了使用本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法之后，目标车辆在掉头区域的行驶情况。具体地，如图4所示，在T1时刻，目标车辆进入掉头区域后，开始尝试掉头，生成圆弧path1，path1碰撞检测不通过，因为与障碍物obs3碰撞，此时则继续沿行驶参考线行驶，在T2时刻继续尝试掉头，生成圆弧path2，这时碰撞检测通过，开始优化掉头轨迹，生成轨迹点，并最终生成掉头轨迹，因此，本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法，会在掉头区域中不断尝试掉头轨迹，只要出现无碰撞的路线就会优化掉头轨迹，即原有的行驶参考曲线，这样就避免了出现图3中被长期静止障碍物堵住的情况。
综上，本发明实施例提供的掉头轨迹的规划方法，实际是一种灵活高效的掉头方法，不仅能够满足实时规划的需求。同时，仍保留原始的行驶参考线作为对轻量级的优化问题做冗余，支持不断尝试，实现自适应掉头。
在另一种可能的实施方式中，本发明实施例提供了一种掉头轨迹的规划装置，如图5所示的一种掉头轨迹的规划装置的示意图，该装置包括：
监测模块50，用于在目标车辆行驶过程中监测所述目标车辆是否行驶至掉头区域；
第一生成模块52，用于所述监测模块的监测结果为是时，依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线；
第一检测模块54，用于对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；
第二生成模块56，用于获取所述目标车辆当前的自车定位信息，根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹；
第二检测模块58，用于对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述掉头参考轨迹确定为所述目标车辆的掉头轨迹，以使所述目标参考车辆基于所述掉头轨迹进行掉头行驶。
本发明实施例提供的掉头轨迹的规划装置，与上述实施例提供的掉头轨迹的规划方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
进一步，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现图1或图2所示的方法。
进一步，本发明实施例还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可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现图1或图2所示的方法。
进一步，本发明实施例还提供了一种电子设备的结构示意图，如图6所示，为该电子设备的结构示意图，其中，该电子设备包括处理器61和存储器60，该存储器60存储有能够被该处理器61执行的计算机可执行指令，该处理器61执行该计算机可执行指令以实现上述掉头轨迹的规划方法。
在图6示出的实施方式中，该电子设备还包括总线62和通信接口63，其中，处理器61、通信接口63和存储器60通过总线62连接。
其中，存储器60可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口63(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线62可以是ISA(IndustryStandard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线62可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器61可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器61中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器61读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述实施例的掉头轨迹的规划方法。
本发明实施例所提供的掉头轨迹的规划方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果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读取存储介质中。基于这样的理解，本发明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介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种掉头轨迹的规划方法，其特征在于，包括：
在目标车辆行驶过程中监测所述目标车辆是否行驶至掉头区域；
如果是，则依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线；
对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；
获取所述目标车辆当前的自车定位信息，根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹；
对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述掉头参考轨迹确定为所述目标车辆的掉头轨迹，以使所述目标参考车辆基于所述掉头轨迹进行掉头行驶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取预先设置的地图信息，其中，所述地图信息携带有预设区域的道路环境信息；
基于所述地图信息和预先设置的所述目标车辆的起始点和目标点生成所述目标车辆的行驶参考线，以使所述目标车辆按照所述行驶参考线从所述起始点向所述目标点行驶；其中，所述行驶参考线包括所述起始点到所述目标点的道路信息；
依据所述道路信息判断所述行驶参考线中是否包含有掉头区域；
如果是，则在所述目标车辆行驶过程中，监测所述目标车辆是否行驶至所述掉头区域的边界；
如果是，则确定所述目标车辆行驶至所述掉头区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线之后，所述方法还包括：
对所述圆弧曲线做离散化处理，以生成所述圆弧曲线对应的路径点集；其中，所述路径点集包括所述圆弧曲线上的多个路径点，每个所述路径点携带有位形信息，所述位形信息至少包括以下信息之一：所述路径点的位姿信息、所述路径点的曲率信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测的步骤，包括：
获取预先存储的所述掉头区域所包含的障碍物信息；
根据所述障碍物信息判断所述圆弧曲线所在的区域范围内是否包含有静态障碍物；
如果否，则确定所述圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测通过；
如果是，则提取所述静态障碍物的包络信息；
判断所述目标车辆沿所述圆弧曲线行驶至所述静态障碍物对应的位置时，所述静态障碍物的包络信息与预先存储的所述目标车辆的包络信息是否重叠；
如果否，则确定所述圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测通过。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述圆弧曲线的静态障碍物碰撞检测未通过，则控制所述目标车辆继续按照所述行驶参考线行驶。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹的步骤，包括：
提取所述自车定位信息中所包括的当前时刻所述目标车辆的状态信息，其中，所述状态信息包括以下信息至少之一：所述目标车辆当前的定位坐标、朝向信息、速度信息和方向盘转角；
基于所述状态信息以及预先设置的运动学模型生成所述目标圆弧曲线中每个所述路径点对应的轨迹点；其中，所述轨迹点包括所述路径点的位形信息，以及根据所述运动学模型生成的时间信息；
根据所述轨迹点生成所述目标车辆的掉头参考轨迹。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测的步骤，包括：
获取当前时刻所述掉头区域中所包含的动态障碍物信息，其中，所述动态障碍物信息包括所述动态障碍物的预测轨迹，以及所述动态障碍物的包络信息；所述动态障碍物的预测轨迹为所述目标车辆检测到所述动态障碍物后基于所述障碍物的运动状态生成的；
判断所述目标车辆沿所述掉头参考轨迹行驶，以及所述动态障碍物按照所述预测轨迹行驶时，所述目标车辆的包络信息与所述动态障碍物的包络信息是否有重叠；
如果否，则确定所述掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测通过。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述掉头参考轨迹的动态障碍物碰撞检测未通过，则将所述目标车辆的包络信息与所述动态障碍物的包络信息的重叠位置标记为碰撞点；
以所述目标车辆当前位置为起点，所述碰撞点为停车位置控制所述目标车辆进行减速行驶。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述目标车辆行驶过程中，如果所述行驶参考线中不包含掉头区域，则控制所述目标车辆沿所述行驶参考线行驶至所述目标点。
10.一种掉头轨迹的规划装置，其特征在于，包括：
监测模块，用于在目标车辆行驶过程中监测所述目标车辆是否行驶至掉头区域；
第一生成模块，用于所述监测模块的监测结果为是时，依据所述掉头区域生成与所述目标车辆匹配的圆弧曲线；
第一检测模块，用于对所述圆弧曲线做静态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述圆弧曲线确定为目标圆弧曲线；
第二生成模块，用于获取所述目标车辆当前的自车定位信息，根据所述自车定位信息和所述目标圆弧曲线生成所述目标车辆的掉头参考轨迹；
第二检测模块，用于对所述掉头参考轨迹做动态障碍物碰撞检测，若检测通过，则将所述掉头参考轨迹确定为所述目标车辆的掉头轨迹，以使所述目标参考车辆基于所述掉头轨迹进行掉头行驶。
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