CN114902017A - 获取导航路径 - Google Patents
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Abstract
一种装置包括用于以下的部件:获得被障碍物(8)隔开的两个地点(4,6)之间的导航路径(2),导航路径(2)包括原始顶点(10);修改导航路径(2)以包括已位移顶点(12),已位移顶点(12)在远离最接近原始顶点(10)的障碍物(8)的一部分的方向上从原始顶点(10)位移;以及对经过已位移顶点(12)的导航路径(2)的一节段进行平滑。该节段的平滑在导航路径(2)中形成弯曲路径节段(16)。弯曲路径节段(16)不比原始顶点(10)更靠近障碍物(8)。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及获取导航路径。一些实施例涉及获取如下导航路径,该导航路径中的一节段被平滑以形成围绕障碍物的弯曲路径节段。
背景技术
规划导航路径涉及寻找期望位置序列,该期望位置序列使得在避免与障碍物碰撞的情况下的两个地点之间的移动可行。可以找到两个地点之间的最短导航路径(就长度而言),同时避免与障碍物碰撞。
可以提供导航路径以自主地控制车辆的移动或支持用户对车辆的移动的控制。
发明内容
根据各种但不一定是所有的实施例,提供了一种装置,该装置包括用于以下的部件:获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,该导航路径包括原始顶点;修改导航路径以包括已位移顶点(displaced vertex),已位移顶点在远离最接近原始顶点的障碍物的一部分的方向上从原始顶点位移;以及对经过已位移顶点的导航路径的一节段进行平滑。该节段的平滑在导航路径中形成弯曲路径节段。弯曲路径节段不比原始顶点更靠近障碍物。
根据各种但不一定是所有实施例,提供了一种装置,该装置包括:至少一个处理器;以及包括计算机程序代码的至少一个存储器,至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起引起该装置至少执行:获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,该导航路径包括原始顶点;修改导航路径以包括已位移顶点,已位移顶点在远离最接近原始顶点的障碍物的一部分的方向上从原始顶点位移;以及对经过已位移顶点的导航路径的一节段进行平滑。该节段的平滑在导航路径中形成弯曲路径节段。弯曲路径节段不比原始顶点更靠近障碍物。
根据各种但不一定是所有的实施例,提供了一种方法,该方法包括:获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,该导航路径包括原始顶点;修改导航路径以包括已位移顶点,已位移顶点在远离最接近原始顶点的障碍物的一部分的方向上从原始顶点位移;以及对经过已位移顶点的导航路径的一节段进行平滑。该节段的平滑在导航路径中形成弯曲路径节段。弯曲路径节段不比原始顶点更靠近障碍物。
根据各种但不一定是所有实施例,提供了一种计算机程序,该计算机程序当在计算机上运行时执行:引起获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,该导航路径包括原始顶点;引起修改导航路径以包括已位移顶点,已位移顶点在远离最接近原始顶点的障碍物的一部分的方向上从原始顶点位移;以及引起经过已位移顶点的导航路径的一节段的平滑。该节段的平滑在导航路径中形成弯曲路径节段。弯曲路径节段不比原始顶点更靠近障碍物。
根据各种但不一定是所有实施例,提供了一种包括存储在其上的指令的非暂态计算机可读介质/计算机产品/机器可读介质,该指令用于执行至少以下:引起获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,该导航路径包括原始顶点;引起修改导航路径以包括已位移顶点,已位移顶点在远离最接近原始顶点的障碍物的一部分的方向上从原始顶点位移;以及引起经过已位移顶点的导航路径的一节段的平滑。该节段的平滑在导航路径中形成弯曲路径节段。弯曲路径节段不比原始顶点更靠近障碍物。
根据各种但不一定是所有实施例,提供了如所附权利要求中要求保护的示例。
该“发明内容”部分的以下部分描述了可以是“发明内容”部分的上述部分中描述的任何实施例的特征的各种特征。功能的描述还应当被认为还公开了适合执行该功能的任何部件。
弯曲路径节段可以在原始顶点的位置处使其最接近障碍物。
导航路径可以包括使得连接两个地点的连续运动可行的期望位置序列。
在修改之前,导航路径可以包括在两个地点之间的基本最短路径,同时避免与障碍物碰撞。
已位移顶点与最接近原始顶点的障碍物的该部分之间的距离可以大于原始顶点与最接近原始顶点的障碍物的该部分之间的距离。原始顶点可以在已位移顶点与最接近原始顶点的障碍物的该部分之间。
对经过已位移顶点的导航路径的该节段进行平滑可以包括将该节段转换为三个或更多分段,相邻分段相对于彼此成角度,相邻分段之间的优角小于已位移顶点上方的导航路径的优角。
弯曲路径节段可以包括三个或更多分段。
已位移顶点从原始顶点的位移的大小可以取决于转角以及针对转角的线速度约束和角速度约束。
导航路径在修改之前可以包括多个原始顶点。
导航路径可以被修改为包括少于多个原始顶点的数量的已位移顶点。
导航路径可以被修改为包括多个已位移顶点,多个已位移顶点中的一些已位移顶点从多个原始顶点中的相应原始顶点位移。
多个已位移顶点中的第一已位移顶点可以在远离最接近多个原始顶点中的第一原始顶点的障碍物的一部分的方向上从多个原始顶点中的第一原始顶点位移。
多个已位移顶点中的第二已位移顶点可以在远离最接近多个原始顶点中的第二原始顶点的障碍物的一部分的方向上从多个原始顶点中的第二原始顶点位移。
经过多个已位移顶点中的第一已位移顶点和第二已位移顶点两者的导航路径的节段可以被平滑以在导航路径中形成弯曲路径节段。
已位移顶点可以沿在原始顶点上方的导航路径的一节段的角平分线位移。
经过已位移顶点的导航路径的节段可以开始于第一航路点(waypoint)并且结束于第二航路点。
第一航路点可以位于通向已位移顶点的导航路径与原始顶点上方的导航路径的节段的角平分线的垂线的交点处。
第二航路点可以位于引自已位移顶点的导航路径与原始顶点上方的导航路径的节段的角平分线的垂线的交点处。
角平分线的垂线与角平分线相交在从原始顶点起始的位移处,该位移与已位移顶点从原始顶点的位移相等并且相反。
已位移顶点可以在一个方向上位移以使得:当经过已位移顶点的导航路径的节段被平滑时,弯曲路径节段避免与第二障碍物碰撞。
根据各种但不一定是所有实施例,提供了一种车辆控制系统,该系统包括上述装置中的一个,导航路径用于控制车辆的运动。
根据各种但不一定是所有实施例,提供了一种包括车辆控制系统的车辆。
附图说明
现在将参考附图描述一些示例,在附图中:
图1示出了如本文中描述的方法的示例;
图2A至图2D示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图3示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图4示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图5示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图6示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图7示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图8示出了如本文中描述的导航路径的示例;
图9A示出了如本文中描述的装置的示例;
图9B示出了如本文中描述的递送机制的示例;
图10A示出了如本文中描述的车辆控制系统的示例;以及
图10B示出了如本文中描述的车辆的示例。
具体实施方式
图1示出了方法100的示例。方法100用于规划导航路径。导航路径可以用于车辆并且可以用于自主地控制车辆的运动或帮助用户控制车辆的运动。
在框102,方法100包括获取导航路径。图2A示出了导航路径2的示例。导航路径2位于至少两个地点4、6之间,这两个地点被至少一个障碍物8隔开。导航路径2包括原始顶点10。在该原始顶点10处,导航路径2的取向改变。原始顶点10可以表示导航路径2在其处转向第二地点6的点,以在该点之前已经从第一地点4沿避免与障碍物8碰撞的方向前进。
两个地点4、6可以在二维或三维空间中指定。
导航路径2可以包括使得连接两个地点4、6的连续运动可行的期望位置序列。该期望位置系列使得连续运动可行,该连续运动连接到两个地点4、6同时避免与障碍物8碰撞。导航路径还可以包括在期望位置处的对应期望速度和加速度。
在一些示例中,导航路径2包括避免与障碍物8碰撞的两个地点4、6之间的最短路径或基本上最短路径。导航路径2包括未被障碍物8占据的空间(障碍物空间)中的期望位置。障碍物空间还可以包括车辆将在其中接触障碍物8的位置,将为该车辆提供导航路径2(或其修改)。因此,原始顶点10可以包括车辆将在其中基本上尽可能靠近障碍物8而不与障碍物8接触的位置。
最短路径可以相对于车辆的尺寸来理解,该车辆将被提供导航路径2(或其修改)。即,导航路径2可以是最短路径,在该最短路径中,要为其提供路径的车辆的任何部分都不会与障碍物8接触。
基本最短路径可以被理解为与将被提供导航路径2(或其修改)的车辆的尺寸相关以及与障碍物8周围的安全阈值相关。即,导航路径2可以是最短路径,在该最短路径中,将为其提供路径的车辆的任何部分都不会比障碍物8周围的安全阈值更接近障碍物8。
导航路径2可以通过以下方式来获取:观察包括两个地点4、6和它们之间的至少一个障碍物8的场景(例如,使用相机或其他传感器),处理观察到的场景以提取显著特征,诸如障碍物8相对于两个地点4、6的位置(例如,使用计算机视觉),并且基于显著特征计算导航路径2。
替代地,方法100的框102可以包括接收观察到的场景的数据并且随后执行处理和计算,或者接收显著特征的数据并且随后执行计算,或者接收计算的导航路径2。
导航路径2可以通过Dijkstra算法或A*算法或任何其他合适的全局路径规划算法来计算。最初使用A*算法计算的导航路径可以通过Floyd算法进行平滑,以提供具有原始顶点10的导航路径2。Floyd算法首先合并由A*算法返回的路径数组中的共线节点,其次尽可能地去除冗余顶点。
还应当理解,导航路径2可以连接三个或更多指定地点,而不是简单地连接两个地点4、6。
如图2A所示,导航路径2可以要求车辆在固定点上转弯,例如在原始顶点10处。这可能需要车辆停止并且然后进行急转弯,这会影响车辆运动的连续性和车辆的稳定性,或者可能要求车辆包括全向轮、差速轮、麦克纳姆轮等。在导航路径2包括多个原始顶点10的情况下(诸如以下图5、图7和图8中所示的示例),车辆可能需要在沿路径行驶的同时多次停止。方法100中的以下框解决了这些问题。
在图1中的框104,方法100包括修改导航路径2。图2B示出了修改导航路径2的示例。在该图和随后的图中,在框102中获取的导航路径称为2,并且由框104中的修改产生的导航路径称为2'。导航路径2'包括已位移顶点12。已位移顶点12在远离最接近原始顶点10的障碍物8的一部分的方向上从原始顶点10位移。
如图2B所示,导航路径2'包括第一地点4与已位移顶点12之间的线路分段、以及已位移顶点12与第二地点6之间的线路分段。在其他示例中,导航路径2'可以包括从第一地点4通向但未到达原始顶点10的线路分段、从该初始航向发散并且通向并且到达已位移顶点12的线路分段、从已位移顶点12到在原始导航路径2上位于原始顶点10与第二地点6之间的点的线路分段、以及从该点到第二地点6的线路分段。
已位移顶点12与最接近原始顶点10的障碍物8的该部分之间的距离可以大于原始顶点10与最接近原始顶点10的障碍物8的该部分之间的距离。顶点10在已位移顶点12与最接近原始顶点10的障碍物8的该部分之间,尽管可能不直接位于这两者之间的直线上。
在图1所示的框106,方法100包括对经过已位移顶点12的导航路径2'的节段14进行平滑。由于原始顶点10是靠近障碍物8的点,因此对经过原始顶点10的导航路径2进行平滑可能导致与障碍物8碰撞。因此,方法100包括将原始顶点10位移到已位移顶点12(在框104中),以便在导航路径2'的内部提供足够的空间以用于以仍然避免与障碍物8碰撞的方式对导航路径2'进行平滑。
图2C示出了平滑的示例。在这个和随后的图中,由框106中的平滑产生的导航路径称为2”。导航路径2'的节段14的平滑在导航路径2”中形成弯曲路径节段16。弯曲路径节段16不比原始顶点10更靠近障碍物8。在一些示例中,弯曲路径节段16在原始顶点10的位置处最接近障碍物8。
平滑可能不适用于整个导航路径2'。例如,平滑可以应用于经过已位移顶点12的导航路径2'的节段14,并且可以不应用于导航路径2'的至少一些其他部分。结果,由框106中的平滑产生的导航路径2”可以与由框104中的修改产生的导航路径2'共享一些部分(线路分段)。例如,由框106中的平滑产生的导航路径2”可以包括如下线路分段,该线路分段具有朝向或远离已位移顶点12的航向并且可以形成在框102中获取的导航路径2中的航路点之间的链接节段和由框106中的平滑产生的导航路径16中的弯曲路径节段16。这些链接节段可以被包括在导航路径2”中。
在一些示例中,诸如图2C所示,导航路径2”跟随导航路径2'朝向已位移顶点12前进直到在导航路径2'的节段14的开始处分叉到弯曲路径节段16上,然后,当弯曲路径节段16朝着直接远离已位移顶点12的方向前进时,导航路径2”变直并且遵循与导航路径2'相同的路径。
在一些示例中,诸如图2D所示,导航路径2”可以从第一地点4朝向原始顶点10前进(遵循与在框102中获取的导航路径2相同或基本相同的路径)直到分叉到朝向已位移顶点12的方向。导航路径2”然后可以从分叉点向已位移顶点12前进(遵循与由框104中的修改产生的导航路径2'相同或基本相同的路径)直到在导航路径2'的节段14的开始处分叉到弯曲路径节段16上。导航路径2”然后可以从节段14的开始沿弯曲路径节段16前进直到在直接远离已位移顶点12的方向上前进。此时,导航路径2”可以变直并且远离已位移顶点12(遵循与由框104中的修改产生的导航路径2'相同或基本相同的路径)直到在直接位于原始顶点10与第二地点6之间的位置处转向第二地点6。导航路径2”然后可以朝着第二地点6前进(遵循与在框102中获取的导航路径2相同或基本相同的路径)。
图3示出了根据方法100的框106对经过已位移顶点12的导航路径2”的节段14进行平滑的示例。对该节段14进行平滑可以包括将节段14转换为三个或更多分段18A、18B、18C。相邻分段(例如,18A、18B和18B、18C)可以是连续的。相邻分段(例如,18A、18B和18B、18C)相对于彼此成角度。相邻分段18A、18B之间的优角20A(同样,相邻分段18B、18C之间的优角20B)小于在已位移顶点12上方的导航路径2'的优角22。弯曲路径节段16包括这三个或更多分段18A、18B、18C。因此,通过对导航路径2'的节段14进行平滑,表示导航路径2”的对应节段(弯曲路径节段16)变得更平滑,不一定是平滑的。平滑会更频繁地导致路径取向的较小变化。一个已位移顶点12可以被转换为沿弯曲路径节段16的多个顶点。
图4示意性地示出了如何确定要平滑的导航路径2'的节段14的示例。
在该示例中,已位移顶点12沿原始顶点10上方的导航路径2的节段的角平分线28位移。
经过已位移顶点12的导航路径2'的节段14被取为开始于第一航路点24并且结束于第二航路点26。第一航路点24和第二航路点26都位于导航路径2'上。第一航路点24位于导航路径2'与原始顶点10上方的路径的角平分线28的垂线30的交点处。第二航路点26也位于导航路径2'与垂线30的(不同)交点处。第一航路点24位于通向已位移顶点12的导航路径2'的该节段上,并且第二航路点位于引自已位移顶点12的导航路径2'的该节段上。垂线30与原始顶点10上方的路径的角平分线28相交于原始顶点10的如下位移处,该位移与已位移顶点12从原始顶点10的位移相等(在大小上)并且相反(在方向上)。
已位移顶点12和原始顶点10的位移的大小(d)可以取决于转角(θ)以及转角的线速度约束和角速度约束(vlin和vang)。转角是指原始顶点10上方的导航路径2的取向变化。由于位移的大小(d)与通向已位移顶点12的线路分段的长度相比较小,因此原始顶点10上方的导航路径2的取向的变化近似等于已位移顶点12上方的导航路径2'的取向的变化。
将为其提供导航路径2”的车辆具有诸如重心和车轮摩擦力等运动参数。作为这样的运动参数的结果,对于给定转角(θ),存在线性和角速度约束(vlin和vang)。
在这些约束的极限处可能的曲率半径可以由下式给出:
因此,考虑到这些约束的给定转角(θ)的曲线长度(C)可以由下式给出:
弯曲路径节段16的长度可以近似为:
其中ω是修正比率。ω用于校正弯曲路径节段16与在框102中获取的导航路径2的节段(它最终替换该部分)之间的偏离。例如,ω可以设置为:
因此,为了减小弯曲路径节段16的长度,弯曲路径节段16的长度应当设置为等于计算的弯曲长度(C)。因此,已位移顶点12和原始顶点10的位移的大小(d)可以由下式给出:
导航路径2'的这个由此确定的节段14的平滑可以通过第一航路点24与第二航路点26之间的插值来实现。例如,弯曲路径节段16可以由至少第一航路点24、原始顶点10和第二航路点26之间的样条线(诸如三次样条线)形成。替代地,弯曲路径节段16可以包括具有至少第一航路点24、已位移顶点12和第二航路点26的贝塞尔曲线作为控制点。
作为说明性示例,二次贝塞尔曲线的等式由下式给出:
B(t)=(1-t)2P0+2t(1-t)P1+t2P2,t∈[0,1]
因此可以看出:
P0可以设置为与第一航路点24相对应的控制点,P1可以设置为与已位移顶点12相对应的控制点,P2可以设置为与第二航路点26相对应的控制点。
通过选择其中y轴与角平分线28重合并且x轴与角平分线28的垂线30重合的坐标系,P0和P2在x轴上,P1在y轴上,因为第一航路点24和第二航路点26关于已位移顶点12对称。
因此P1(x,y)由下式给出:
因此,可以看出,如果:
yB(0.5)=d
则二次贝塞尔曲线在B(0.5)处通过原始顶点10。
在一些示例中,弯曲路径节段16也可以由第一航路点24与第二航路点26之间的圆弧形成并且具有计算的曲线长度(C)。
沿图3所示的弯曲路径节段16的多个顶点可以是在上述插值方法下计算的曲线上的点。
尽管在上文中,示例集中于在方法100的框102中获取的具有一个原始顶点10的导航路径2,但是应当理解,在方法100的框102中获取的导航路径2可以包括多个原始顶点10A、10B。这样的导航路径2的示例在图5中示出。
在图5的示例中,两个地点4、6被多个障碍物8A、8B隔开。在方法100的框102中获取的导航路径2可以包括使得连续运动可行的期望位置序列,该连续运动连接两个地点4、6同时避免与障碍物8A和8B两者碰撞。
在第一原始顶点10A,导航路径2的取向改变。第一原始顶点10A表示导航路径2在其处转向第二原始顶点10B的点,以在该点之前已经从第一地点4沿避免与第一障碍物8A碰撞的方向前进。
在第二原始顶点10B,导航路径2的取向改变。第二原始顶点10B表示导航路径2在其处转向第二地点6的点,以在该点之前已经从第一原始顶点10A沿避免与第二障碍物8B碰撞的方向前进。
根据方法100的框104,导航路径2被修改以产生导航路径2'。导航路径2'包括多个已位移顶点12A、12B,多个已位移顶点12A、12B中的已位移顶点从多个原始顶点10A、10B中的相应原始顶点位移。
第一已位移顶点12A在远离最接近第一原始顶点10A的第一障碍物8A的一部分的方向上从第一原始顶点10A位移。
第二已位移顶点12B在远离最接近第二原始顶点10B的第二障碍物8B的一部分的方向上从第二原始顶点10B位移。
多个已位移顶点12A、12B中的已位移顶点沿远离与多个原始顶点10A、10B中的相应原始顶点最接近的障碍物的方向位移。应当理解,例如,第一已位移顶点12A从第一原始顶点10A的位移,虽然远离第一障碍物8A(最接近第一原始顶点10A),但可能朝向第二障碍物8B(不是最接近第一原始顶点10A)。同样地,第二已位移顶点12B从第二原始顶点10B的位移,虽然远离第二障碍物8B(最接近第二原始顶点10B),但可能朝向第一障碍物8A(不是最接近第二原始顶点10B)。
如图5所示,导航路径2'包括第一地点4与第一已位移顶点12A之间的线路分段、第一已位移顶点12A与第二已位移顶点12B之间的线路分段、以及第二已位移顶点12B与第二地点6之间的线路分段。
在其他示例中,导航路径2'可以与导航路径2共享线路分段,以在第一原始顶点10A之前的点处从导航路径2发散以朝向第一已位移顶点12A前进并且在第二原始顶点10B之后的点处重新加入导航路径2。可选地,导航路径2'可以在第一原始顶点10A之后的点处重新加入导航路径2并且在第二原始顶点10B之前的点处从导航路径2分叉以朝向第二已位移顶点12B前进。
根据方法100的框106,分别经过已位移顶点12A、12B的导航路径2'的节段14A、14B被平滑以在导航路径2”中形成弯曲路径节段16A、16B。经过第一已位移顶点12A的导航路径2'的第一节段14A被平滑以在导航路径2”中形成第一固化路径节段16A,并且经过第二已位移顶点12B的导航路径2'的第二节段14B被平滑以在导航路径2”中形成第二弯曲路径节段16B。第一弯曲路径节段16A不比第一原始顶点10A更靠近第一障碍物8A。第二弯曲路径节段16B不比第二原始顶点10B更靠近第二障碍物8B。在所示的示例中,第一弯曲路径节段16A在第一原始顶点10A的位置处最接近第一障碍物8A,并且第二弯曲路径节段16B在第二原始顶点10B的位置处最接近第二障碍物8B。
虽然已位移顶点12从原始顶点10的位移可以朝向第二障碍物8B(或不是最接近原始顶点10的障碍物的任何其他障碍物),但已位移顶点12的定位仍应当确保导航路径2”避免与第二障碍物8B或任何其他障碍物碰撞。图6示出了示例,其中在方法100的框102中获取的导航路径2包括在原始顶点10之后在两个邻近障碍物8A、8B之间延伸的分段。
在图6的示例中,已位移顶点12沿与原始顶点10之后的导航路径2的航向相反的方向从原始顶点10位移。经过已位移顶点12并且要被平滑的修改后的导航路径2'的节段结束于原始顶点10。因此,原始顶点10形成第二航路点26。弯曲路径节段16可以通过在修改的导航路径2'上的第一航路点24与原始顶点10之间的插值形成。
第一航路点24的位置可以基于上面关于图4参考的计算的曲线长度(C)。第一航路点24的位置可以被选择,使得弯曲路径节段16的长度等于计算的弯曲长度(C)。
在一些示例中,已位移顶点12从原始顶点10的位移的大小(d)可以通过一组值(从0到等于计算的曲线长度(C)的值)迭代,直到由位移的给定大小(d)产生的弯曲路径节段16近似等于计算的曲线长度(C)。
更一般地,已位移顶点12在一个方向上位移以使得:当已位移顶点12上方的导航路径2'的节段14被平滑时,所得到的弯曲路径节段16避免与第二障碍物8B碰撞。在一些示例中,所得到的弯曲路径节段16不会太靠近第二障碍物8B。已位移顶点12A可以在一个方向上位移以使得:导航路径2'的任何部分、或至少导航路径2'的除节段14A之外的任何部分都不会太靠近第二障碍物8B。“太靠近”可以是指比原始顶点10与第一障碍物8A(最接近原始顶点10的障碍物)之间的距离更靠近第二障碍物8B、或者比将提供到其的导航路径2”的车辆的宽度和/或第二障碍物8B周围的安全阈值更靠近第二障碍物8B。
虽然图5和图6示出了包括一个原始顶点10以便绕过一个障碍物8的导航路径2的示例,但是在诸如图7和图8的那些示例等一些示例中,在方法100的框102中获取的导航路径2包括两个或更多原始顶点10A、10B以绕过单个障碍物8。
在这两个或更多原始顶点10A、10B彼此相距足够远的情况下,例如,如上面关于图4描述的插值方法可以用于在导航路径2"中生成相应弯曲路径节段。
然而,在这两个或更多原始顶点10A、10B基本接近的情况下,根据关于图描述的方法,对于原始顶点10A、10B中的每个,可能没有足够的空间用于弯曲路径节段。
如果以上面关于图4描述的方式从第一原始顶点10A得出的第二航路点将是已位移顶点与以上面关于图4描述的方式从第二原始顶点10B得出的第一航路点之间,则可以认为第二原始顶点10B基本上接近于第一原始顶点10A。如果以上面关于图4描述的方式从第二原始顶点10B得出第一航路点将是已位移顶点与以上面关于图4描述的方式从第一原始顶点10A得出的第二航路点之间,则可以认为第二原始顶点10B基本上接近于第一原始顶点10A。
图7示出了当两个或更多原始顶点10A、10B接近时如何在导航路径2”中形成弯曲路径节段16的一个示例。
在该示例中,在方法100的框102中获取的导航路径2包括第一原始顶点10A和靠近第一原始顶点10A的第二原始顶点10B。
绕过障碍物8的导航路径2的节段包括第一原始顶点10A和第二原始顶点10B两者。
由方法100的框104中的修改产生的导航路径2'的对应节段包括一个已位移顶点12。即,导航路径2'使用一个已位移顶点12绕过障碍物8。这一个已位移顶点12可以位于经由两个原始顶点10A、10B的路径的角平分线32上。这一个已位移顶点12可以从沿角平分线32的点位移,在该点处,朝向原始顶点10A的导航路径2的线路分段和远离原始顶点10B的导航路径2的线路分段如果都被延长则将会相交。
经过该已位移顶点12的导航路径2'的节段14可以被平滑以在导航路径2”中形成弯曲路径节段16。例如,平滑可以使用如关于图4描述的插值方法来实现。所得到的弯曲路径节段16可以通过沿角平分线32的点,在该点处,指向原始顶点10A的导航路径2的线路分段和远离原始顶点10B的导航路径2的线路分段如果都被延长则将会相交。
图8示出了当两个或更多原始顶点10A、10B接近时如何在导航路径2”中形成弯曲路径节段16的另一示例。
在该示例中,在方法100的框102中获取的导航路径2包括第一原始顶点10A和靠近第一原始顶点10A的第二原始顶点10B。
绕过障碍物8的导航路径2的节段包括第一原始顶点10A和第二原始顶点10B两者。
由方法100的框104中的修改产生的导航路径2'包括两个已位移顶点12A和12B,作为第一原始顶点10A和第二原始顶点10B的相应对应物。
第一已位移顶点12A在远离最接近第一原始顶点10A的障碍物8的该部分的方向上从第一原始顶点10A位移。
第二已位移顶点12B在远离最接近第二原始顶点10B的障碍物8的该部分的方向上从第二原始顶点10B位移。
经过这两个已位移顶点12A、12B的导航路径2'的节段34被平滑化以在导航路径2″中形成弯曲路径节段16。即,导航路径2′使用两个已位移顶点12A、12B绕过障碍物8。
导航路径2′的节段34的平滑可以通过标记节段34的开始和结束的第一航路点24与第二航路点26之间的插值来实现。例如,弯曲路径节段16可以由至少第一航路点24、第一原始顶点10A、第二原始顶点10B和第二航路点26之间的样条线(诸如三次样条线)形成。替代地,弯曲路径节段16可以包括具有至少第一航路点24、第一已位移顶点12A、第二已位移顶点12B和第二航路点26作为控制点。
作为说明性示例,三次贝塞尔曲线的等式由下式给出:
B(t)=(1-t)3P0+3t(1-t)3P1+3t2(1-t)P2+t3P3,t∈[0,1]
三次贝塞尔曲线的控制点可以被选择,使得其通过两个原始顶点10A、10B。即,第一原始顶点10A位于B(t1)处,并且第二原始顶点10B位于B(t2)处。
在所选择的使得两个原始顶点10A、10B位于x轴上并且关于y轴对称布置的坐标系中,分别提供控制点P0和P3的第一航路点24和第二航路点26、以及分别提供控制点P1和P2的第一已位移顶点12A和第二已位移顶点12B根据以下关系被定位:
在该坐标系内,第一航路点24位于(Xp0,-d)处,第一已位移顶点12A位于(Xp1,d)处,第二已位移顶点12B位于(Xp2,d)处,并且第二航路点26位于(Xp3,-d)处。
因此:
0=-d(1-t)3+3dt(1-t)3P1+3dt2(1-t)-dt3
求解这个等式得到:
由于两个原始顶点10A、10B关于y轴对称,因此:
通过代入t1和t2的值,得到第一航路点24和第二航路点26与第一已位移顶点12A和第二已位移顶点12B之间的上述关系。
在一些示例中,d的值可以通过一组值迭代,直到三次贝塞尔曲线的长度大约等于计算的曲线长度(C)。
图9A示出了控制器202的示例。控制器202的实现可以是作为控制器电路系统。控制器202可以单独以硬件实现,具有仅包括固件的软件的某些方面,或者可以是硬件和软件(包括固件)的组合。
如图9A所示,控制器202可以使用启用硬件功能的指令来实现,例如,通过使用通用或专用处理器204中的计算机程序208的可执行指令,该可执行指令可以存储在计算机可读存储介质(磁盘、存储器等)上以由这样的处理器204执行。
处理器204被配置为从存储器206读取和向存储器206写入。处理器204还可以包括处理器204经由其输出数据和/或命令的输出接口、和数据和/或命令经由其被输入到处理器204的输入接口。
存储器206存储计算机程序208,计算机程序208包括计算机程序指令(计算机程序代码),该计算机程序指令在被加载到处理器204中时控制装置200的操作。计算机程序208的计算机程序指令提供使得装置能够执行图1所示方法的逻辑和例程。处理器204通过读取存储器206能够加载和执行计算机程序208。
装置200因此包括:
至少一个处理器204;以及
至少一个存储器206,包括计算机程序代码
至少一个存储器206和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器204一起使装置200至少执行:
获取被障碍物8隔开的两个地点4、6之间的导航路径2,导航路径2包括原始顶点10;
修改导航路径2以包括已位移顶点12,已位移顶点12在远离最接近原始顶点10的障碍物8的一部分的方向上从原始顶点10位移;以及
对经过已位移顶点12的导航路径2'的节段14进行平滑,其中节段14的平滑在导航路径2”中形成弯曲路径节段16,弯曲路径节段16不比原始顶点10更靠近障碍物8。
如图9B所示,计算机程序208可以经由任何合适的传递机制210到达装置200。传递机制210可以是例如机器可读介质、计算机可读介质、非暂态计算机可读存储介质、计算机程序产品、存储器设备、诸如光盘只读存储器(CD-ROM)或数字多功能光盘(DVD)或固态存储器等记录介质、包括或有形地体现计算机程序208的制品。传递机制可以是被配置为可靠地传送计算机程序208的信号。装置200可以将计算机程序208作为计算机数据信号传播或传输。
用于使装置至少执行以下操作或用于执行至少以下操作的计算机程序指令:
引起获取被障碍物8隔开的两个地点4、6之间的导航路径2,导航路径2包括原始顶点10;
引起修改导航路径2以包括已位移顶点12,已位移顶点12在远离最接近原始顶点10的障碍物8的一部分的方向上从原始顶点10位移;以及
引起经过已位移顶点12的导航路径2'的节段14的平滑,其中节段14的平滑在导航路径2”中形成弯曲路径节段16,弯曲路径节段16不比原始顶点10更靠近障碍物8。
计算机程序指令可以被包括在计算机程序、非暂态计算机可读介质、计算机程序产品、机器可读介质中。在一些但不一定是所有示例中,计算机程序指令可以分布在一个以上的计算机程序上。
尽管存储器206被示出为单个组件/电路系统,但它可以被实现为一个或多个单独的组件/电路系统,其中的一些或全部组件/电路系统可以是集成的/可移除的和/或可以提供永久/半永久/动态/高速缓存的存储。
尽管处理器204被示出为单个组件/电路系统,但它可以被实现为一个或多个单独的组件/电路系统,其中的一些或全部组件/电路系统可以是集成的/可移除的。处理器204可以是单核或多核处理器。
对“计算机可读存储介质”、“计算机程序产品”、“有形地体现的计算机程序”等或“控制器”、“计算机”、“处理器”等的引用应当理解为不仅包括具有不同架构(诸如单/多处理器架构和顺序(Von Neumann)/并行架构)的计算机,而且还包括专用电路,诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用电路(ASIC)、信号处理设备和其他处理电路系统。对计算机程序、指令、代码等的引用应当理解为涵盖可编程处理器或固件的软件,例如硬件设备的可编程内容,无论是处理器的指令,还是固定功能设备、门阵列或可编程逻辑器件等的配置设置。
如本申请中使用的,术语“电路系统”可以是指以下中的一项或多项或全部:
(a)纯硬件电路系统实现(诸如仅使用模拟和/或数字电路系统的实现),以及
(b)硬件电路和软件的组合,诸如(如适用):
(i)(多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合,以及
(ii)具有软件的(多个)硬件处理器(包括数字信号处理器)、软件和(多个)存储器的任何部分,这些部分一起工作以引起装置(诸如移动电话或服务器)执行各种功能,以及
(c)(多个)硬件电路和/或(多个)处理器,诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分,需要软件(例如,固件)进行操作,但软件可能在操作不需要时不存在。
该电路系统的定义该术语在适用于本申请中的所有使用,包括在任何权利要求中。作为另一示例,如在本申请中使用的,术语电路系统还涵盖仅硬件电路或处理器及其(或它们的)随附软件和/或固件的实现。例如,如果适用于特定权利要求元素,术语电路系统还涵盖用于移动设备的基带集成电路、或者服务器、蜂窝网络设备或其他计算或网络设备中的类似集成电路。
图1中所示的块可以表示方法100中的步骤和/或计算机程序208中的代码段。对块的特定顺序的说明并不一定暗示存在对于块的必需或优选顺序,并且块的顺序和布置可以变化。此外,可以省略一些块。
图9A的装置200可以是或可以包括控制器202,或者可以是或包括能够从传递机制210读取计算机程序208并且运行该计算机程序208的任何计算机或机器。
装置200还可以包括能够观察包括两个地点4、6和它们之间的至少一个障碍物8的场景的相机或其他传感器。
装置200还可以包括至少一个收发器。至少一个收发器可以包括用于接收和/或传输信息的任何合适的部件。可以传输或接收的信息可以包括:被观察场景的数据;被观察场景的显著特征数据;计算的导航路径2。至少一个收发器可以包括一个或多个传输器和/或接收器。至少一个收发器可以使得装置200与远程设备之间可行的无线连接。例如,无线连接可以经由诸如Wi-Fi或蓝牙等短程无线电通信,或者通过远程蜂窝无线电链路或任何其他合适类型的连接。
应当理解,装置200可以包括用于执行上文描述的功能的任何合适的部件。
因此,在一些示例中,装置200包括用于以下的部件:
获取被障碍物8隔开的两个地点4、6之间的导航路径2,导航路径2包括原始顶点10;
修改导航路径2以包括已位移顶点12,已位移顶点12在远离最接近原始顶点10的障碍物8的一部分的方向上从原始顶点10位移;以及
对经过已位移顶点12的导航路径2'的节段14进行平滑,其中节段14的平滑在导航路径2”中形成弯曲路径节段16,弯曲路径节段16不比原始顶点10更靠近障碍物8。
在结构特征已经被描述的情况下,它可以被用于执行结构特征的一个或多个功能的部件代替,无论该功能或那些功能是否被明确或隐含地描述。
上述示例可以用作以下各项的实现组件:
汽车系统;电信系统;电子系统,包括消费电子产品;分布式计算系统;用于生成或渲染媒体内容的媒体系统,包括音频、视觉和视听内容以及混合、中介、虚拟和/或增强现实;个人系统,包括个人健康系统或个人健身系统;导航系统;用户接口,也称为人机接口;网络,包括蜂窝、非蜂窝和光网络;自组织网络;互联网;物联网;虚拟化网络;以及相关的软件和服务。
在一些示例中,装置200可以是车辆控制系统302或者被包括在其中,如图10A和图10B所示。车辆控制系统302可以运行计算机程序208。
车辆控制系统可以在车辆300上(如图10A所示),或者可以远离车辆300(如图10B所示),并且被配置为将诸如导航路径2”等数据传送到车辆300。
远离车辆300定位的车辆控制系统302可以是控制站。控制站可以包括被配置用于与车辆通信和控制车辆的各种硬件和软件组件。控制站可以包括计算机、人机接口、和其他组件,该组件可以用于控制观察和计划、控制运动、上传任务命令、接收和呈现状态信息(例如,车辆状态、任务状态等、以及其各种组合)、监测实况视频流等、以及其各种组合。控制站可以包括各种其他元件,支持各种其他功能和能力等,以及其各种组合。
关于车辆300与控制站(或位于远离车辆300的其他车辆控制系统302)之间的通信,可以应用访问架构,例如,基于高级长期演进(高级LTE、LTE-A)或新无线电(NR,5G)的无线电接入架构而没有将实施例限于这样的架构。实施例还可以应用于具有用于适当调节参数和过程的合适部件的其他类型的通信网络。适合系统的其他选项的一些示例是通用移动电信系统(UMTS)无线电接入网(UTRAN或E-UTRAN)、长期演进(LTE,与E-UTRA相同)、无线局域网(WLAN或WiFi)、全球微波接入互操作性(WiMAX)、个人通信服务(PCS)、宽带码分多址(WCDMA)、使用超宽带(UWB)技术的系统、传感器网络、移动自组织网络(MANET)和互联网协议多媒体子系统(IMS)或其任何组合。
图10B所示的车辆300的系统和车辆控制系统302只是无线电接入系统的一部分的示例,并且在实践中,该系统可以包括多个(e/g)NodeB,车辆300可以在任务期间接入多个无线电小区,并且该系统还可以包括其他装置,诸如物理层中继节点或其他网络元件等。(e/g)NodeB中的至少一个或者可以是家庭(e/g)nodeB。另外,在无线电通信系统的地理区域中,可以提供有多个不同种类的无线电小区以及多个无线电小区。无线电小区可以是宏小区(或伞形小区),它们是大小区,通常具有高达数十公里的直径,或者是更小的小区,诸如微型小区、毫微微小区或微微小区。(e/g)NodeB可以提供任何种类的这些小区。蜂窝无线电系统可以实现为包括多种小区的多层网络。通常,在多层网络中,一个接入节点提供一种或多种小区,并且因此提供这样的网络结构需要多个(e/g)NodeB。
为了满足提高通信系统部署和性能的需要,引入了“即插即用”(e/g)NodeB的概念。通常,除了Home(e/g)NodeBs(H(e/g)nodeBs)之外,能够使用“即插即用”(e/g)Node Bs的网络还包括家庭节点B网关或HNB-GW(图1中未示出)。通常安装在运营商网络中的HNB网关(HNB-GW)可以将来自大量HNB的业务聚合回核心网。
在某些实施例中,由于LTE网络中的当前架构完全分布在无线电中并且完全集中在核心网中,5G中的低延迟应用和服务需要使内容靠近无线电,这导致本地中断和多接入边缘计算(MEC)。5G使得分析和知识生成能够在数据源处进行。这种方法需要利用可能无法持续连接到网络的资源,诸如计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和传感器。MEC为应用和服务托管提供分布式计算环境。它还具有以下能力:存储和处理、控制、观察和控制运动、上传任务命令、接收和呈现状态信息(例如,车辆状态、任务状态等、以及其各种组合)、监测实时视频流等、以及其各种组合、控制如进程和触发等路线信息以接近返回以获取更快的响应时间、以及传送路由的变化和必要的指导。边缘计算涵盖了广泛的技术,诸如无线传感器网络、移动数据采集、移动签名分析、协作式分布式对等自组织网络和处理(也可分类为本地云/雾计算和网格/网状计算)、露水计算、移动边缘计算、cloudlet、分布式数据存储和检索、自主自我修复网络、远程云服务、增强和虚拟现实、数据高速缓存、物联网(大规模连接和/或延迟关键)、关键通信(自动驾驶汽车、交通安全、实时分析、时间关键控制、医疗保健应用)。
导航路径2”可以用于控制例如但不限于以下的运动:机动车,包括汽车、公共汽车、摩托车、越野车和卡车;移动机器人;自主机器人;无人机或其他无人驾驶飞行器;自主水下航行器;遥控车或玩具车;行星漫游车;或其他有人驾驶或无人驾驶车辆或模拟车辆,例如视频游戏或教程。
本文档中使用的术语“包括”具有包括性而非排他性。即,对包括Y的X的任何提及表示X可以仅包括一个Y或可以包括一个以上的Y。如果意在使用具有排他性含义的“包括”,则将在上下文中通过提及“仅包括一个”或使用“由……组成”。
在本描述中,参考了各种示例。与示例相关的特征或功能的描述表明那些特征或功能存在于该示例中。在文本中使用术语“示例”或“例如”或“可能”或“可以”表示,无论是否明确说明,这些特征或功能至少存在于所描述的示例中,无论是否描述为示例,并且它们可以但不一定存在于某些或所有其他示例中。因此,“示例”、“例如”、“可能”或“可以”指的是一类示例中的特定实例。实例的属性可以是仅该实例的属性、或类的属性、或包括类中的一些但不是所有实例的类的子类的属性。因此,隐含地公开了参考一个示例而不是参考另一示例描述的特征可以在可能的情况下在该另一示例中用作工作组合的一部分,但不一定必须在该另一示例中使用。
尽管在前面的段落中已经参考各种示例描述了示例,但是应当理解,可以在不脱离权利要求的范围的情况下对给出的示例进行修改。
前面描述中描述的特征可以以除了上面明确描述的组合之外的其他组合使用。
尽管已经参考某些特征描述了功能,但是这些功能可以由其他特征执行,无论是否描述。
尽管已经参考某些示例描述了特征,但是这些特征也可以存在于其他示例中,无论是否描述。
本文件中使用的术语“一个”或“该”具有包括性而非排他性。即,对包括一个/该Y的X的任何提及表示X可以仅包括一个Y或可以包括一个以上的Y,除非上下文清楚地表明相反。如果意在使用具有排他性含义的“一个”或“该”,则将在上下文中明确说明。在某些情况下,可以使用“至少一个”或“一个或多个”来强调包括性的含义,但不应当将这些术语的缺失视为推断出任何排他性含义。
权利要求中的特征(或特征组合)的存在是对该特征或(特征组合)本身的引用、以及对实现基本相同技术效果的特征(等效特征)的引用。等效特征包括例如作为变体并且以基本相同的方式实现基本相同结果的特征。等效特征包括例如以基本上相同的方式执行基本上相同的功能以实现基本上相同的结果的特征。
在本说明书中,参考了各种示例,使用形容词或形容词短语来描述示例的特征。与示例相关的特性的这种描述表明该特性在一些示例中完全如所描述的那样存在并且在其他示例中基本上如所描述的那样存在。
尽管在前述说明书中力图提注意那些被认为是重要的特征,但应当理解,申请人可以通过权利要求就上文提及和/或在附图中示出的任何可专利特征或特征组合寻求保护,无论是否强调。
Claims (19)
1.一种装置,包括用于以下的部件:
获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,所述导航路径包括原始顶点;
修改所述导航路径以包括已位移顶点,所述已位移顶点在远离所述障碍物的一部分的方向上从所述原始顶点位移,所述障碍物的所述一部分最接近所述原始顶点;以及
对经过所述已位移顶点的所述导航路径的节段进行平滑,其中所述节段的所述平滑在所述导航路径中形成弯曲路径节段,所述弯曲路径节段不比所述原始顶点更靠近所述障碍物。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述弯曲路径节段在所述原始顶点的位置处使其最接近所述障碍物。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置,其中所述导航路径包括期望位置序列,所述期望位置序列使得连接所述两个地点的连续运动可行。
4.根据任一前述权利要求所述的装置,其中在修改之前,所述导航路径包括在所述两个地点之间的基本最短路径,同时避免与所述障碍物碰撞。
5.根据任一前述权利要求所述的装置,其中所述已位移顶点与最接近所述原始顶点的所述障碍物的所述部分之间的距离,大于所述原始顶点与最接近所述原始顶点的所述障碍物的所述部分之间的距离,并且所述原始顶点在所述已位移顶点与最接近所述原始顶点的所述障碍物的所述部分之间。
6.根据任一前述权利要求所述的装置,其中对经过所述已位移顶点的所述导航路径的所述节段进行平滑包括:将所述节段转换为三个或更多分段,相邻分段相对于彼此成角度,相邻分段之间的优角小于所述已位移顶点上方的所述导航路径的优角。
7.根据权利要求6所述的装置,其中所述弯曲路径节段包括所述三个或更多分段。
8.根据任一前述权利要求所述的装置,其中所述已位移顶点从所述原始顶点的所述位移的大小取决于转角以及针对所述转角的线速度约束和角速度约束。
9.根据任一前述权利要求所述的装置,其中所述导航路径在修改之前包括多个原始顶点。
10.根据权利要求9所述的装置,其中所述导航路径被修改为包括少于所述多个原始顶点的数量的已位移顶点。
11.根据权利要求9所述的装置,其中所述导航路径被修改为包括多个已位移顶点,所述多个已位移顶点中的一些已位移顶点从所述多个原始顶点中的相应原始顶点位移。
12.根据权利要求11所述的装置,其中:
所述多个已位移顶点中的第一已位移顶点在远离最接近所述多个原始顶点中的第一原始顶点的所述障碍物的一部分的方向上,从所述多个原始顶点中的所述第一原始顶点位移,
所述多个已位移顶点中的第二已位移顶点在远离最接近所述多个原始顶点中的第二原始顶点的所述障碍物的一部分的方向上,从所述多个原始顶点中的所述第二原始顶点位移,并且
经过所述多个已位移顶点中的所述第一已位移顶点和所述第二已位移顶点两者的所述导航路径的节段被平滑,以在所述导航路径中形成所述弯曲路径节段。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的装置,其中所述已位移顶点沿在所述原始顶点上方的所述导航路径的节段的角平分线位移。
14.根据权利要求13所述的装置,其中经过所述已位移顶点的所述导航路径的所述节段开始于第一航路点并且结束于第二航路点,
所述第一航路点位于通向所述已位移顶点的所述导航路径与所述原始顶点上方的所述导航路径的所述节段的所述角平分线的垂线的交点处,
所述第二航路点位于引自所述已位移顶点的所述导航路径与所述原始顶点上方的所述导航路径的所述节段的所述角平分线的垂线的交点处,
所述角平分线的所述垂线与所述角平分线相交在从所述原始顶点起始的位移处,所述位移与所述已位移顶点从所述原始顶点的所述位移相等并且相反。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的装置,其中所述已位移顶点在一个方向上位移以使得:当经过所述已位移顶点的所述导航路径的所述节段被平滑时,所述弯曲路径节段避免与第二障碍物碰撞。
16.一种车辆控制系统,包括根据任一前述权利要求所述的装置,所述导航路径用于控制车辆的运动。
17.一种车辆,包括根据权利要求16所述的车辆控制系统。
18.一种方法,包括:
获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,所述导航路径包括原始顶点;
修改所述导航路径以包括已位移顶点,所述已位移顶点在远离所述障碍物的一部分的方向上从所述原始顶点位移,所述障碍物的所述部分最接近所述原始顶点;以及
对经过所述已位移顶点的所述导航路径的节段进行平滑,其中所述节段的所述平滑在所述导航路径中形成弯曲路径节段,所述弯曲路径节段不比所述原始顶点更靠近所述障碍物。
19.一种计算机程序,当在计算机上被运行时执行:
引起获取被障碍物隔开的两个地点之间的导航路径,所述导航路径包括原始顶点;
引起修改所述导航路径以包括已位移顶点,所述已位移顶点在远离所述障碍物的一部分的方向上从所述原始顶点位移,所述障碍物的所述部分最接近所述原始顶点;以及
引起对经过所述已位移顶点的所述导航路径的节段的平滑,其中所述节段的所述平滑在所述导航路径中形成弯曲路径节段,所述弯曲路径节段不比所述原始顶点更靠近所述障碍物。
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