CN114838737A - 一种行驶路径的确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种行驶路径的确定方法、装置、电子设备及存储介质，涉及人工智能技术领域。其中，该方法包括：基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据位置约束条件构建车辆的初始行驶路径曲线；确定目标路径点的航向角信息，并确定车辆的车速；基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；确定初始行驶路径曲线的曲率约束条件；基于曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。本申请提供的技术方案，可以使得确定行驶路径的整个过程的运算量减少，可以提高计算行驶路径的效率，并使得确定的目标行驶路径曲线更加准确。
Description
技术领域
本申请涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种行驶路径的确定方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
近年来，平视显示器（Augmented Reality Head Up Display，AR-HUD）技术逐渐应用于汽车上。通过内部特殊设计的光学系统配合相应的算法，可以将图像信息精确地与实际交通路况相结合，通过结合实际交通路况实时出现一些行驶路径（如虚拟箭头）来引导驾驶员前进，从而避免在驾驶中出现路口以及分散驾驶员注意力等情况，增强驾驶者对实际驾驶环境的感知。
现有技术中对行驶路径的实现主要依赖于全球定位系统（Global PositioningSystem，GPS）导航数据，具体为：根据GPS实时提供的火星坐标转换为三维场景中的路径点，并将其映射到路径规划曲线上得出车辆位置。另外根据车速预测每一时刻的车辆位置，结合卡尔曼滤波与高斯分布算法，然后对这两种方法得到的车辆位置做加权，获得每一时刻最优的车辆位置。最后根据当前车辆所处位置的路径种类以及至少一个路径点的距离，生成实时AR导航动画。
但是，现有技术会将整个GPS路径规划的路径点进行换算，路径点数量较大，且GPS数据通常在小数点后6到8位，计算量十分巨大，导致数据传输过程有延时，影响AR导航动画的效果。此外，车辆如果未按照上述路径规划行驶，需要重新计算新路径点，效率较低，且每两个路径点之间都要计算内切弧以及夹角，使得运算变得更加复杂。
发明内容
本申请提供了一种行驶路径的确定方法、装置、电子设备及存储介质，可以使得确定行驶路径的整个过程的运算量减少，可以提高计算行驶路径的效率，并使得确定的目标行驶路径曲线更加准确。
第一方面，本申请提供了一种行驶路径的确定方法，该方法包括：
基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据所述位置约束条件构建所述车辆的初始行驶路径曲线；
确定所述目标路径点的航向角信息，并确定所述车辆的车速；
基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；
确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件；
基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。
本申请实施例提供了一种行驶路径的确定方法，该方法包括：基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据位置约束条件构建车辆的初始行驶路径曲线；确定目标路径点的航向角信息，并确定车辆的车速；基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；确定初始行驶路径曲线的曲率约束条件；基于曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。本申请依据车身坐标系确定位置约束条件，进而构建初始行驶路径曲线，可以实现更加准确的指引，当车辆行驶方向出现一定偏移时可以提供矫正提示；再基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线，因考虑到车速和车道线曲线，从而使得行驶路径的路径形态准确；最后通过曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。相比现有技术，本申请因可以避免现有技术中将整个GPS路径规划的路径点进行换算以及在改变驾驶路径时重新计算新路径点，可以使得确定行驶路径的整个过程的运算量减少，可以提高计算行驶路径的效率，并使得确定的目标行驶路径曲线更加准确。
进一步的，所述基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，包括：基于所述车辆的当前位置点构建车身坐标系；获取所述车身坐标系下的所述目标路径点的坐标信息，并根据所述坐标信息确定所述车辆的位置约束条件。
进一步的，所述确定所述目标路径点的航向角信息，包括：构建所述车辆所处车道线的车道线曲线；计算所述车道线曲线中所述目标路径点的航向角信息。
进一步的，所述基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线，包括：确定对所述初始行驶路径曲线进行插值的插值路径点的数量；确定所述初始行驶路径曲线中所述当前位置点与所述插值路径点之间的曲率关系，确定所述初始行驶路径曲线中所述目标路径点与所述插值路径点之间的位置关系；基于所述航向角信息、所述车速、所述曲率关系和所述位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息；基于所述数量的插值路径点的坐标信息和所述初始行驶路径曲线确定所述中间行驶路径曲线。
进一步的，所述插值路径点的数量为三个，所述基于所述航向角信息、所述车速、所述曲率关系和所述位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息，包括：根据所述车速确定第一插值路径点的坐标信息；根据所述车速和所述曲率关系确定第二插值路径点的坐标信息；根据所述航向角信息和所述位置关系确定第三插值路径点的坐标信息。
进一步的，所述确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件，包括：基于所述车辆的最小转弯半径确定所述初始行驶路径曲线的最大曲率，将所述初始行驶路径曲线的曲率不超过所述最大曲率作为第一曲率约束条件；根据所述车道线曲线的曲率和所述初始行驶路径曲线的曲率确定第二曲率约束条件。
进一步的，所述根据所述车道线曲线的曲率和所述初始行驶路径曲线的曲率确定第二曲率约束条件，包括：确定所述车道线曲线中指定线段上各点的第一曲率；确定所述初始行驶路径曲线中所述指定线段上各点的第二曲率；计算所述第一曲率和对应的所述第二曲率之间的平均差距，将使得所述平均差距具有最小值的求解条件作为所述第二曲率约束条件。
进一步的，所述基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线，包括：求解所述中间行驶路径曲线，得到满足所述第一曲率约束条件和所述第二曲率约束条件的所述插值路径点的坐标信息；基于所述插值路径点的坐标信息和所述中间行驶路径曲线得到所述目标行驶路径曲线。
进一步的，所述方法还包括：从所述目标行驶路径曲线选取预设数量的指定点，计算所述指定点与所述车辆的当前位置点之间的纵向距离；根据所述纵向距离确定所述车道线曲线与所述目标行驶路径曲线之间的水平偏移值；基于所述水平偏移值对所述目标行驶路径曲线进行平移，得到平移之后的目标行驶路径曲线。
第二方面，本申请提供了一种行驶路径的确定装置，该装置包括：
初始路径确定模块，用于基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据所述位置约束条件构建所述车辆的初始行驶路径曲线；
参数确定模块，用于确定所述目标路径点的航向角信息，并确定所述车辆的车速；
中间路径确定模块，用于基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；
约束条件确定模块，用于确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件；
目标路径确定模块，用于基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请任意实施例所述的行驶路径的确定方法。
第四方面，本申请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，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本申请任意实施例所述的行驶路径的确定方法。
需要说明的是，上述计算机指令可以全部或者部分存储在计算机可读存储介质上。其中，计算机可读存储介质可以与行驶路径的确定装置的处理器封装在一起，也可以与行驶路径的确定装置的处理器单独封装，本申请对此不做限定。
本申请中第二方面、第三方面以及第四方面的描述，可以参考第一方面的详细描述；并且，第二方面、第三方面以及第四方面的描述的有益效果，可以参考第一方面的有益效果分析，此处不再赘述。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其他特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定方法的第一流程示意图；
图2为本申请实施例提供的车身坐标系的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定方法的第二流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定方法的第三流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定装置的结构示意图；
图6是用来实现本申请实施例的一种行驶路径的确定方法的电子设备的框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“目标”以及“原始”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够实施除了在这里图示或描述之外的顺序。此外，术语“包括”、“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。
图1为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定方法的第一流程示意图，本实施例可适用于预测车辆在下一时间段（或下一路段）中的行驶路径，以通过行驶路径指引驾驶员驾驶车辆的情况。本实施例提供的一种行驶路径的确定方法可以由本申请实施例提供的行驶路径的确定装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在执行本方法的电子设备中。优选的，本申请实施例中的电子设备可以是处理器，还可以是平视显示器。
参见图1，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：
S110、基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据位置约束条件构建车辆的初始行驶路径曲线。
其中，目标路径点是车辆在下一时间段（或下一路段）中所行驶的路径终点，如目标路径点可以是在预设时间（如五分钟）之后车辆所处于的位置点，也可以是车辆行驶中与车辆当前位置点相距预设距离（如100米）处的位置点。
在一个具体的实施例中，基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，包括：基于车辆的当前位置点构建车身坐标系；获取车身坐标系下的目标路径点的坐标信息，并根据坐标信息确定车辆的位置约束条件。
如图2所示为车身坐标系的示意图，以车辆的当前位置点为原点，前进的速度方向为纵（x）轴，左侧方向为横（y）轴构建车身坐标系。基于车身坐标系可以采用现有的坐标计算方法（如勾股定理）计算目标路径点的坐标信息。本申请选择车身坐标系的好处在于，可以在计算行驶路径时，加入车辆运行方向对行驶路径的影响，从而提供更加准确的指引，当车辆行驶方向出现一定偏移时可以提供矫正提示。
在本实施例中，位置约束条件是用于约束初始行驶路径曲线的线路走向，可以包括曲线的端点位置和端点切向量。也就是，初始行驶路径曲线应该经过目标路径点，且初始行驶路径曲线的端点切向量也应该和目标路径点的坐标信息有关。基于目标路径点的坐标信息通过预设数学计算公式确定出初始行驶路径曲线的端点位置和端点切向量。最后，根据位置约束条件构建车辆的初始行驶路径曲线。
本申请不对初始行驶路径曲线中路径点的数量进行限定。可选的，本申请以初始行驶路径曲线中有五个路径点为例，第一个路径点为车辆的当前位置点，第五个路径点为车辆的目标路径点，所以初始行驶路径曲线可以通过如下公式（1）表示：
式中，P(τ)为初始行驶路径曲线；τ为曲线上点的索引号，取值为0至1，τ=0表示车辆的当前位置点，τ=1表示车辆的目标路径点；P 0，P 1，P 2，P 3和P 4为路径点；P 0为（0,0）点，即车辆的当前位置点；P 4为车辆的目标路径点，P 1，P 2和P 3为下述步骤S130中的插值路径点。
进一步的，位置约束条件可以表示为：
式中，P(0)和P 0均表示车辆的当前位置点，0为当前位置点的索引号；P(1)和P 4均表示车辆的目标路径点，1为目标路径点的索引号。
在公式（2）中，P(0)=P 0表示初始行驶路径曲线经过车辆的当前位置点；P(1)=P 4表示初始行驶路径曲线经过目标路径点；P’(0)=4(P 1-P 0)表示可以根据车辆的当前位置点和第一插值路径点得到车辆在当前位置点处的切向量；P’(1)=4(P 4-P 3)表示可以根据车辆的目标路径点和第三插值路径点得到车辆在目标路径点处的切向量。
S120、确定目标路径点的航向角信息，并确定车辆的车速。
其中，航向角信息是车辆质心速度与横轴的夹角，航向角信息可以是基于世界坐标系确定，也可以是基于车身坐标系确定。若基于世界坐标系确定航向角信息，那么航向角信息是车辆质心速度与世界坐标系中横轴的夹角；若基于车身坐标系确定航向角信息，那么航向角信息是车辆质心速度与车身坐标系中x轴的夹角。
一个具体的实施例中，确定目标路径点的航向角信息，包括：构建车辆所处车道线的车道线曲线；计算车道线曲线中目标路径点的航向角信息。
在本实施例中，可以通过高级驾驶辅助系统（Advanced Driving AssistanceSystem，ADAS）获得车辆前方的车道线信息，ADAS还可以基于车道线信息构建车道线曲线，再通过预设航向角计算公式计算车道线曲线中目标路径点的航向角信息。可以通过车速控制器获取车辆的车速。
S130、基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线。
在本实施例中，经上述步骤S120确定出目标路径点的航向角信息和车速。当前初始行驶路径曲线中仅已知车辆的当前位置点和目标路径点这两个点的坐标信息，进一步地需要基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插入较多的路径点，即上述公式（1）中的P 1，P 2和P 3，得到中间行驶路径曲线。
在本实施例中，基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理得到中间行驶路径曲线，这样设置的好处在于：在进行插值处理过程中，考虑车速因素可以优化行驶路径的曲率，可以实现在同样的目标路径点下，不同的车速有不同的曲线弧度。当车速较大时，行驶路径的弧度更大，从而使车辆平稳过弯，保障了驾驶的安全性，更好的贴合AR导航动画效果。
S140、确定初始行驶路径曲线的曲率约束条件。
在本实施例中，曲率约束条件用于约束初始行驶路径曲线的曲线形态。曲率约束条件的确定方法可以是通过车辆的转弯半径确定曲率约束条件，可以是依照车道线曲线的曲率确定曲率约束条件，也可以是结合车辆的转弯半径和车道线曲线的曲率共同确定曲率约束条件。
在本实施例中，依照车道线曲线的曲率确定曲率约束条件的好处在于，保证行驶路径尽可能的接近车道线，实现曲线形态的相似性。
在一种优选的实施例中，可以是先获取车辆的转弯半径的最小限值，依据该最小限值确定初始行驶路径曲线的曲率的最大限值；再获取车道线曲线的曲率，依照车道线曲线的曲率确定初始行驶路径曲线的曲率差值；最后结合曲率的最大限值和曲率差值得到初始行驶路径曲线的曲率约束条件。
S150、基于曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。
在本实施例中，经上述步骤S140确定出初始行驶路径曲线的曲率约束条件之后，再基于曲率约束条件对中间行驶路径曲线进行最优值计算，计算出中间行驶路径曲线中未知参数的最优解，将最优解再带入中间行驶路径曲线中，得到目标行驶路径曲线。
可选的，在一种可能的实现方式中，本申请的显示场景可以是：在车辆上配置平视显示器，在平视显示器上显示目标行驶路径曲线的AR导航动画，以指引驾驶员按照AR导航动画进行安全驾驶。
本实施例提供的技术方案，通过基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据位置约束条件构建车辆的初始行驶路径曲线；确定目标路径点的航向角信息，并确定车辆的车速；基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；确定初始行驶路径曲线的曲率约束条件；基于曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。本申请依据车身坐标系确定位置约束条件，进而构建初始行驶路径曲线，可以实现更加准确的指引，当车辆行驶方向出现一定偏移时可以提供矫正提示；再基于航向角信息和车速对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线，因考虑到车速和车道线曲线，从而使得行驶路径的路径形态准确；最后通过曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。相比现有技术，本申请因可以避免现有技术中将整个GPS路径规划的路径点进行换算以及在改变驾驶路径时重新计算新路径点，可以使得确定行驶路径的整个过程的运算量减少，可以提高计算行驶路径的效率，并使得确定的目标行驶路径曲线更加准确。
一个可选的实施例中，在得到目标行驶路径曲线之后，还包括：按照一定规律或者经验从目标行驶路径曲线选取预设数量（如n个）的指定点，计算指定点与车辆的当前位置点之间的纵向距离（如x 1，x 2，…，x n）；对多个纵向距离求均值得到车道线曲线与目标行驶路径曲线之间的水平偏移值；基于水平偏移值对目标行驶路径曲线进行平移，得到平移之后的目标行驶路径曲线。
下面进一步描述本发明实施例提供的行驶路径的确定方法，图3为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定方法的第二流程示意图。本申请实施例是在上述实施例的基础上进行优化，具体优化为：本实施例对中间行驶路径曲线的确定过程（即上述实施例中步骤S130）进行详细的解释说明。
参见图3，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：
S210、确定对初始行驶路径曲线进行插值的插值路径点的数量。
在本申请实施例中，插值路径点的数量决定了行驶路径曲线的曲线形态，可以依据经验确定对初始行驶路径曲线进行插值的插值路径点的数量，本申请对插值路径点的数量不进行具体限定。
优选的，插值路径点的数量可以为三个，本申请的行驶路径的确定方法以插值路径点的数量为三个进行示例说明。
S220、确定初始行驶路径曲线中当前位置点与插值路径点之间的曲率关系，确定初始行驶路径曲线中目标路径点与插值路径点之间的位置关系。
在本申请实施例中，曲率关系可以是当前位置点与三个插值路径点之间的曲率关系；位置关系可以是目标路径点和第三插值路径点之间的距离关系。
通过以下公式（3）表示当前位置点与插值路径点之间的曲率关系：
式中，k(0)表示当前位置点的曲率，0为当前位置点的索引号；P 0为当前位置点，P 1为第一插值路径点，P 2为第二插值路径点。
可选的，可以根据经验确定当前位置点的曲率k(0)的具体取值。
S230、基于航向角信息、车速、曲率关系和位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息。
在本申请实施例中，经上述步骤S220确定出曲率关系和位置关系之后，再结合航向角信息和车速确定第一插值路径点、第二插值路径点和第三插值路径点的坐标信息。
具体的，基于航向角信息、车速、曲率关系和位置关系确定所述数量的插值路径点
的坐标信息，包括：为了满足当前位置点的初始航向角约束，根据车速确定第一插值路径点
的坐标信息，例如：将车速作为纵坐标，将横坐标设为零；为了满足初始行驶路径曲线在当
前位置点的曲率，即公式（3），根据车速和曲率关系确定第二插值路径点P 2的坐标信息，例
如：P 2纵坐标（记为x 2）可以作为待求解的未知参数，将
作为横坐标，其中，v为车速，k(0)为当前位置点的曲率；根据航向角信息和位置关系确定第三插值路径点P 3的坐标信
息。
可选的，通过如下公式（4）得到第三插值路径点P 3的坐标信息：
式中，
为第三插值路径点P 3的纵坐标；
为第三插值路径点P 3的横坐标；
为
目标路径点与车辆当前位置点的纵向距离；
为目标路径点与车辆当前位置点的横向距
离；Ψ T 为目标路径点的航向角；d为目标路径点和第三插值路径点之间的距离关系，d也为
待求解的未知参数。
S240、基于所述数量的插值路径点的坐标信息和初始行驶路径曲线确定中间行驶路径曲线。
在本申请实施例中，经上述步骤S230确定出第一插值路径点、第二插值路径点和第三插值路径点的坐标信息之后，将第一插值路径点、第二插值路径点和第三插值路径点的坐标信息带入至公式（1）中，并依据初始行驶路径曲线中任意一点曲率的表达式进行展开求解，得到中间行驶路径曲线。
其中，可以通过如下公式（5）表示初始行驶路径曲线中任意一点曲率的表达式：
式中，k(τ)为初始行驶路径曲线的曲率；τ为曲线上点的索引号，取值为0至1，τ=0表示车辆的当前位置点，τ=1表示车辆的目标路径点；x(τ) 为曲线上点的纵坐标；y(τ) 为曲线上点的横坐标。
通过如下公式（6）表示中间行驶路径曲线：
式中，A至L为多项式系数，是由待求解的第二插值路径点的纵坐标和目标路径点和第三插值路径点之间的距离d决定的；k(τ)为初始行驶路径曲线的曲率；τ为曲线上点的索引号，取值为0至1，τ=0表示车辆的当前位置点，τ=1表示车辆的目标路径点。
本实施例提供的技术方案，通过确定对初始行驶路径曲线进行插值的插值路径点的数量；确定初始行驶路径曲线中当前位置点与插值路径点之间的曲率关系，确定初始行驶路径曲线中目标路径点与插值路径点之间的位置关系；基于航向角信息、车速、曲率关系和位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息；基于所述数量的插值路径点的坐标信息和初始行驶路径曲线确定中间行驶路径曲线。本申请通过确定插值路径点的数量，再确定插值路径点所需满足的曲率关系以及位置关系，最后再结合航向角信息、车速、曲率关系和位置关系共同对初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线，本申请因考虑到车速和车道线曲线使得行驶路径的路径形态准确，以确保驾驶员的驾驶安全性。
下面进一步描述本发明实施例提供的行驶路径的确定方法，图4为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定方法的第三流程示意图。本申请实施例是在上述实施例的基础上进行优化，具体优化为：本实施例对曲率约束条件的确定过程以及目标行驶路径曲线的确定过程（即上述实施例中步骤S140和步骤S150）进行详细的解释说明。
参考图4，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：
S310、基于车辆的最小转弯半径确定初始行驶路径曲线的最大曲率，将初始行驶路径曲线的曲率不超过最大曲率作为第一曲率约束条件。
在本申请实施例中，曲率的一般方程为
，其中，r为车辆的转弯半径，k为初始
行驶路径曲线的曲率。当车辆存在最小转弯半径r min，对应的曲率为K max。因此，将初始行驶
路径曲线的曲率不超过最大曲率作为第一曲率约束条件，也就是，第一曲率约束条件为k
(τ)≤K max，其中，k(τ)为初始行驶路径曲线中任意一点的曲率。
S320、确定车道线曲线中指定线段上各点的第一曲率。
在本申请实施例中，行驶路径曲线的前半段需要实现矫正作用，因此前半段可以与车道线曲线的曲率差距较大；其中，前半段是指行驶路径曲线中距离当前位置点预设值的对应位置点之前的线段，优选的，如公式（1）中参数τ∈[0，0.5]所涉及的曲线范围。但是，应该保证行驶路径曲线的后半段尽可能的接近车道线曲线的后半段的曲率，从而实现曲线形态的相似性；其中，后半段是指行驶路径曲线中距离当前位置点预设值的对应位置点之后的线段，优选的，如公式（1）中参数τ∈[0.5，1]所涉及的曲线范围。
在本申请实施例中，指定线段为上述的后半段，即公式（1）中参数τ∈[0.5，1]所涉及的曲线范围。基于车道线曲线通过现有曲率计算公式得到τ取[0.5，1]的点的曲率，得到第一曲率k lane 。
S330、确定初始行驶路径曲线中指定线段上各点的第二曲率。
在本申请实施例中，基于初始行驶路径曲线通过现有曲率计算公式得到τ取[0.5，1]的点的曲率，得到第二曲率k。
S340、计算第一曲率和对应的第二曲率之间的平均差距，将使得平均差距具有最小值的求解条件作为第二曲率约束条件。
在本申请实施例中，通过如下公式（7）表示第一曲率和对应的第二曲率之间的平均差距：
式中，loss表示第一曲率和对应的第二曲率之间的平均差距；N为τ取[0.5，1]之间路径点的数量；k(τ)为初始行驶路径曲线中任意一点的第二曲率；k lane (τ)为车道线曲线中任意一点的第一曲率。并将loss具有最小值的求解条件作为第二曲率约束条件。
S350、求解中间行驶路径曲线，得到满足第一曲率约束条件和第二曲率约束条件的插值路径点的坐标信息。
在本申请实施例中，经上述步骤确定出第一曲率约束条件和第二曲率约束条件之后，通过梯度下降法对中间行驶路径曲线进行求解，找到使公式（7）最小，同时又能满足k(τ)≤K max的待求解的第二插值路径点的纵坐标x 2以及目标路径点和第三插值路径点之间的距离d的最优值，进而得到第二插值路径点的坐标信息和第三插值路径点的坐标信息。
S360、基于插值路径点的坐标信息和中间行驶路径曲线得到目标行驶路径曲线。
在本申请实施例中，经上述步骤S350得到第二插值路径点的坐标信息和第三插值路径点的坐标信息，再连同第一插值路径点的坐标信息一起带入中间行驶路径曲线中得到目标行驶路径曲线。
本实施例提供的技术方案，基于车辆的最小转弯半径确定初始行驶路径曲线的最大曲率，将初始行驶路径曲线的曲率不超过最大曲率作为第一曲率约束条件；确定车道线曲线中指定线段上各点的第一曲率；确定初始行驶路径曲线中指定线段上各点的第二曲率；计算第一曲率和对应的第二曲率之间的平均差距，将使得平均差距具有最小值的求解条件作为第二曲率约束条件；求解中间行驶路径曲线，得到满足第一曲率约束条件和第二曲率约束条件的插值路径点的坐标信息；基于插值路径点的坐标信息和中间行驶路径曲线得到目标行驶路径曲线。本申请通过车辆的转弯半径和车道线曲线中后半段上各点的曲率确定曲率约束条件，再根据曲率约束条件对中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。相比现有技术，本申请因可以避免现有技术中将整个GPS路径规划的路径点进行换算以及在改变驾驶路径时重新计算新路径点，可以使得确定行驶路径的整个过程的运算量减少，可以提高计算行驶路径的效率，并使得确定的目标行驶路径曲线更加准确。
图5为本申请实施例提供的一种行驶路径的确定装置的结构示意图，如图5所示，该装置400可以包括：
初始路径确定模块410，用于基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据所述位置约束条件构建所述车辆的初始行驶路径曲线；
参数确定模块420，用于确定所述目标路径点的航向角信息，并确定所述车辆的车速；
中间路径确定模块430，用于基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；
约束条件确定模块440，用于确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件；
目标路径确定模块450，用于基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。
进一步的，上述初始路径确定模块410，可以具体用于：基于所述车辆的当前位置点构建车身坐标系；获取所述车身坐标系下的所述目标路径点的坐标信息，并根据所述坐标信息确定所述车辆的位置约束条件。
进一步的，上述参数确定模块420，可以具体用于：构建所述车辆所处车道线的车道线曲线；计算所述车道线曲线中所述目标路径点的航向角信息。
进一步的，上述中间路径确定模块430，可以具体用于：确定对所述初始行驶路径曲线进行插值的插值路径点的数量；确定所述初始行驶路径曲线中所述当前位置点与所述插值路径点之间的曲率关系，确定所述初始行驶路径曲线中所述目标路径点与所述插值路径点之间的位置关系；基于所述航向角信息、所述车速、所述曲率关系和所述位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息；基于所述数量的插值路径点的坐标信息和所述初始行驶路径曲线确定所述中间行驶路径曲线。
可选的，所述插值路径点的数量为三个；
进一步的，上述中间路径确定模块430，还可以具体用于：根据所述车速确定第一插值路径点的坐标信息；根据所述车速和所述曲率关系确定第二插值路径点的坐标信息；根据所述航向角信息和所述位置关系确定第三插值路径点的坐标信息。
进一步的，上述约束条件确定模块440，可以具体用于：基于所述车辆的最小转弯半径确定所述初始行驶路径曲线的最大曲率，将所述初始行驶路径曲线的曲率不超过所述最大曲率作为第一曲率约束条件；根据所述车道线曲线的曲率和所述初始行驶路径曲线的曲率确定第二曲率约束条件。
进一步的，上述约束条件确定模块440，还可以具体用于：确定所述车道线曲线中指定线段上各点的第一曲率；确定所述初始行驶路径曲线中所述指定线段上各点的第二曲率；计算所述第一曲率和对应的所述第二曲率之间的平均差距，将使得所述平均差距具有最小值的求解条件作为所述第二曲率约束条件。
进一步的，上述目标路径确定模块450，可以具体用于：求解所述中间行驶路径曲线，得到满足所述第一曲率约束条件和所述第二曲率约束条件的所述插值路径点的坐标信息；基于所述插值路径点的坐标信息和所述中间行驶路径曲线得到所述目标行驶路径曲线。
进一步的，上述行驶路径的确定装置，还可以包括：行驶路径调整模块；
所述行驶路径调整模块，用于从所述目标行驶路径曲线选取预设数量的指定点，计算所述指定点与所述车辆的当前位置点之间的纵向距离；根据所述纵向距离确定所述车道线曲线与所述目标行驶路径曲线之间的水平偏移值；基于所述水平偏移值对所述目标行驶路径曲线进行平移，得到平移之后的目标行驶路径曲线。
本实施例提供的行驶路径的确定装置可适用于上述任意实施例提供的行驶路径的确定方法，具备相应的功能和有益效果。
图6是用来实现本申请实施例的一种显示方法的电子设备的框图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图6所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如行驶路径的确定方法。
在一些实施例中，行驶路径的确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的行驶路径的确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行行驶路径的确定方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (12)
1.一种行驶路径的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据所述位置约束条件构建所述车辆的初始行驶路径曲线；
确定所述目标路径点的航向角信息，并确定所述车辆的车速；
基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；
确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件；
基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。
2.根据权利要求1所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，包括：
基于所述车辆的当前位置点构建车身坐标系；
获取所述车身坐标系下的所述目标路径点的坐标信息，并根据所述坐标信息确定所述车辆的位置约束条件。
3.根据权利要求1所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述确定所述目标路径点的航向角信息，包括：
构建所述车辆所处车道线的车道线曲线；
计算所述车道线曲线中所述目标路径点的航向角信息。
4.根据权利要求2所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线，包括：
确定对所述初始行驶路径曲线进行插值的插值路径点的数量；
确定所述初始行驶路径曲线中所述当前位置点与所述插值路径点之间的曲率关系，确定所述初始行驶路径曲线中所述目标路径点与所述插值路径点之间的位置关系；
基于所述航向角信息、所述车速、所述曲率关系和所述位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息；
基于所述数量的插值路径点的坐标信息和所述初始行驶路径曲线确定所述中间行驶路径曲线。
5.根据权利要求4所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述插值路径点的数量为三个，所述基于所述航向角信息、所述车速、所述曲率关系和所述位置关系确定所述数量的插值路径点的坐标信息，包括：
根据所述车速确定第一插值路径点的坐标信息；
根据所述车速和所述曲率关系确定第二插值路径点的坐标信息；
根据所述航向角信息和所述位置关系确定第三插值路径点的坐标信息。
6.根据权利要求3所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件，包括：
基于所述车辆的最小转弯半径确定所述初始行驶路径曲线的最大曲率，将所述初始行驶路径曲线的曲率不超过所述最大曲率作为第一曲率约束条件；
根据所述车道线曲线的曲率和所述初始行驶路径曲线的曲率确定第二曲率约束条件。
7.根据权利要求6所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述根据所述车道线曲线的曲率和所述初始行驶路径曲线的曲率确定第二曲率约束条件，包括：
确定所述车道线曲线中指定线段上各点的第一曲率；
确定所述初始行驶路径曲线中所述指定线段上各点的第二曲率；
计算所述第一曲率和对应的所述第二曲率之间的平均差距，将使得所述平均差距具有最小值的求解条件作为所述第二曲率约束条件。
8.根据权利要求7所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线，包括：
求解所述中间行驶路径曲线，得到满足所述第一曲率约束条件和所述第二曲率约束条件的所述插值路径点的坐标信息；
基于所述插值路径点的坐标信息和所述中间行驶路径曲线得到所述目标行驶路径曲线。
9.根据权利要求3所述的行驶路径的确定方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述目标行驶路径曲线选取预设数量的指定点，计算所述指定点与所述车辆的当前位置点之间的纵向距离；
根据所述纵向距离确定所述车道线曲线与所述目标行驶路径曲线之间的水平偏移值；
基于所述水平偏移值对所述目标行驶路径曲线进行平移，得到平移之后的目标行驶路径曲线。
10.一种行驶路径的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
初始路径确定模块，用于基于目标路径点确定车辆的位置约束条件，并根据所述位置约束条件构建所述车辆的初始行驶路径曲线；
参数确定模块，用于确定所述目标路径点的航向角信息，并确定所述车辆的车速；
中间路径确定模块，用于基于所述航向角信息和所述车速对所述初始行驶路径曲线插值处理，得到中间行驶路径曲线；
约束条件确定模块，用于确定所述初始行驶路径曲线的曲率约束条件；
目标路径确定模块，用于基于所述曲率约束条件对所述中间行驶路径曲线优化处理，得到目标行驶路径曲线。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至9中任一所述的行驶路径的确定方法。
12.一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，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1至9中任一所述的行驶路径的确定方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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