CN115214647A - 一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置，涉及自动驾驶技术领域。该方法的一具体实施方式包括：获取车辆的参数信息和行车环境信息；根据所述行车环境信息和所述参数信息，确定所述车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足，根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹；确定所述若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制所述车辆按照所述目标行驶轨迹行驶；其中，所述车辆按照所述可用行驶轨迹行驶时，所述车辆与障碍物的距离位于预设的安全距离范围内。该实施方式能够降低车辆发生碰撞的概率，提高刹车过程中乘车人的舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置。
背景技术
自动驾驶中的车辆难免会遇到突然出现的行人、自行车等障碍物的危险情况，在这种情况下，通常需要自动驾驶车辆准确识别障碍物的位置，及时规避，避免发生碰撞。
在现有技术中，自动驾驶车辆会配备EPB(Electrical Park Brake，电子驻车制动)系统，检测到障碍物后，立即刹车，避免发生碰撞。EPB系统通过纵向刹车避免碰撞，若车辆在高速运行，且刹车距离大于障碍物与车辆之间的距离，会出现刹车也无法避免碰撞且有较差急刹体感的问题。
鉴于此，亟需一种自动驾驶车辆轨迹规划方法，以解决EPB系统急刹车无法避免碰撞并带来较差急刹体感的问题。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提供一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置，能够降低车辆发生碰撞的概率，提高刹车过程中乘车人的舒适度。
第一方面，本发明实施例提供了一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法，包括：
获取车辆的参数信息和行车环境信息；
根据所述行车环境信息和所述参数信息，确定所述车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足，根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹；
确定所述若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制所述车辆按照所述目标行驶轨迹行驶；
其中，所述车辆按照所述可用行驶轨迹行驶时，所述车辆与障碍物的距离位于预设的安全距离范围内。
第二方面，本发明实施例提供了一种自动驾驶车辆的轨迹规划装置，包括：
获取模块，配置为获取车辆的参数信息和行车环境信息；
确定模块，配置为根据所述行车环境信息和所述参数信息，确定所述车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足，根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹；
筛选模块，配置为确定所述若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制所述车辆按照所述目标行驶轨迹行驶；
其中，所述车辆按照所述可用行驶轨迹行驶时，所述车辆与障碍物的距离位于预设的安全距离范围内。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一实施例所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。
本发明提供的技术方案的有益效果：当有障碍物侵入车辆的行车轨迹，若车辆满足预设的横向避让条件，则根据车辆参数信息和预设的螺旋曲线参数方程，生成用于横向避让的行驶轨迹。为了进一步降低碰撞风险，本发明实施例通过安全距离范围从若干条行驶轨迹中筛选出能够避免碰撞的可用行驶轨迹，并从中确定目标行驶轨迹。特别是在纵向刹车无法避免产生碰撞的情况下，车辆按照目标行驶轨迹行驶，可以通过横向避让绕过障碍物，提高车辆行驶的安全性，解决了急刹车引起的乘车人体感较差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例提供的自动驾驶车辆的轨迹规划方法的流程图；
图2为本发明一个实施例提供的自动驾驶车辆在行驶轨迹上的示意图；
图3为本发明一个实施例提供的曲率随移动距离变化的示意图；
图4为本发明一个实施例提供的朝向随移动距离变化的示意图；
图5为本发明一个实施例提供的一条车辆行驶轨迹示意图；
图6为本发明一个实施例提供的不同曲率阈值对应的曲率随移动距离变化的示意图；
图7为本发明一个实施例提供的不同曲率阈值对应的朝向随移动距离变化的示意图；
图8为本发明一个实施例提供的不同曲率阈值对应的行驶轨迹示意图；
图9为本发明一个实施例提供的车辆与障碍物碰撞检测示意图；
图10为本发明一个实施例提供的自动驾驶车辆的轨迹规划装置的流程图；
图11为适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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说明书的一些实施例，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。
在车辆行驶的过程中，难免会遇到突然出现的行人、自行车等障碍物的危险情况，在这种情况下，通常需要自动驾驶车辆准确识别障碍物的位置，及时规避，避免发生碰撞。
现有技术中，车辆会配备EPB系统，该系统当检测到有障碍物出现时，会以最大力度刹车。但是，EPB系统只能通过纵向刹车避免碰撞，如果车速较快，那么通过纵向刹车可能无法避免发生碰撞。另外，纵向急刹车会导致乘车人体感较差。
鉴于此，根据图1，本发明实施例提供了一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法，包括：
步骤101，获取车辆的参数信息和行车环境信息。
车辆的参数信息包括：车辆的当前行驶轨迹、纵向速度、位置、朝向、尺寸信息、刹车距离和车辆轴距中任意一项或多项。
行车环境信息为车辆周围的环境信息，包括道路信息、交通信号灯信息和障碍物信息中任意一项或多项。
步骤102，根据行车环境信息和参数信息，确定车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足横向避让条件，执行步骤103，否则，执行步骤106。
步骤103：根据参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹。
自动驾驶的车辆在遇到障碍物时，通过横向避让条件判断是否进行横向避让，车辆满足横向避让条件时，生成若干条用于横向避让的行驶轨迹。
步骤104，确定若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，执行步骤105，否则，执行步骤106。
车辆按照可用行驶轨迹行驶时，车辆与障碍物之间的距离位于预设的安全距离范围内。车辆与障碍物之间的距离使得车辆和障碍物无碰撞风险，则车辆与障碍物之间的距离位于安全距离范围内。
步骤105：从若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制所述车辆按照所述目标行驶轨迹行驶。
具体地，可以基于行驶轨迹的移动距离、行驶轨迹的最大横向距离筛选目标行驶轨迹。例如，选择移动距离最短的可用行驶轨迹作为目标行驶轨迹，或选择最大横向距离最小的行驶轨迹作为目标行驶轨迹。
步骤106：控制车辆刹车。
当有障碍物侵入车辆的行车轨迹，若车辆满足预设的横向避让条件，则根据车辆参数信息和预设的螺旋曲线参数方程，生成用于横向避让的行驶轨迹。为了进一步降低碰撞风险，本发明实施例通过安全距离范围从若干条行驶轨迹中筛选出能够避免碰撞的可用行驶轨迹，并从中确定目标行驶轨迹。特别是在纵向刹车无法避免产生碰撞的情况下，车辆按照目标行驶轨迹行驶，可以通过横向避让绕过障碍物，提高车辆行驶的安全性，解决了急刹车引起的乘车人体感较差的问题。
在本发明的一个实施例中，所述横向避让条件，包括：所述障碍物和所述当前行驶轨迹存在交集、所述刹车距离大于所述车辆与所述障碍物之间的距离。
具体地，根据行车环境信息中的障碍物的位置和参数信息中车辆的当前行驶轨迹，判断障碍物和当前行驶轨迹是否存在交集；根据障碍物的位置和参数信息中车辆的位置，计算障碍物与车辆之间的距离，判断刹车距离是否大于障碍物与车辆之间的距离。若障碍物和车辆当前行驶轨迹有交集且刹车距离大于障碍物与车之间的距离，则满足横向避让条件。
在本发明的一个实施例中，横向避让条件还可以包括：障碍物与车辆的横向距离不超过设定阈值和车辆速度不大于设定阈值中任意一种或多种。例如障碍物与车辆的横向距离不超过0.5米，车辆的速度不大于10m/s。
通过横向避让条件可以准确判断当行驶的车辆遇到障碍物时是否可以横向避让障碍物，触发横向避让行驶轨迹生成。
在本发明的一个实施例中，根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹，包括：
针对各条所述行驶轨迹：
根据所述参数信息，确定在任一时刻所述车辆的移动距离；
根据所述车辆的移动距离，确定所述车辆的朝向；
根据所述螺旋曲线的参数方程、所述车辆的移动距离和朝向，生成所述行驶轨迹。
螺旋曲线的参数方程满足式(1)和式(2)：
x(s)＝∫cosθds (1)
y(s)＝∫sinθds (2)
其中，x为笛卡尔坐标系下的横坐标，y为笛卡尔坐标系下的纵坐标，s为所述车辆的移动距离，θ为所述车辆的朝向。
螺旋曲线的参数方程由车辆的朝向和移动距离确定，但其具体形式并不局限于式(1)和式(2)，还可以是式(3)和式(4)：
x(s)＝∫rcosθds (3)
y(s)＝∫rsinθds (4)
其中，r为常数。
螺旋曲线的参数方程由欧拉螺线(羊角螺线)的参数方程变形得到，其中，基于车辆运动学计算θ，具体地，基于式(7)计算θ。
基于车辆运动学计算θ，得到改进的欧拉螺线，使得曲线上各点的曲率随着长度方向连续平滑变化，进而得到行驶轨迹，车辆按此行驶轨迹行驶，能够让车辆的控制器更好的执行，车辆平稳行驶。
车辆的移动距离s由车辆的纵向速度、时间和前轮的第一转速确定。由前轮的第一转速和时间可以确定前轮转角，由前轮转角、纵向速度和时间可以确定车辆的移动距离。
在本发明的一个实施例中，预设的前轮的第一转速的值等于前轮的最大转速。采用前轮最大转速进行转角，能够以最快速度拉开车辆与障碍物的横向距离，以最快速度对障碍物进行避让。
在本发明实施例中，第一转速的值还可以是与最大转速接近得某一个值，例如最大转速的0.8倍、最大转速的0.9倍等。
在本发明的一个实施例中，考虑到曲率随着移动距离s变化，因此，曲率和移动距离满足式(5)：
k＝f(s) (5)
其中，k为曲率。
朝向θ随移动距离s变化，θ与k和s之间的关系满足式(6)：
θ＝∫kds＝F(s)+C (6)
参考图2，基于车辆运动学可以得到式(7)：
其中，
为前轮转角，l为车辆轴距。
如图2所示，L为车辆长度，v为车辆的纵向速度，Pr为车辆后轴中心，Pf为车辆前轴中心，Pc为车辆中心。
式(5)微分可得到式(8)：
其中，v是车辆的纵向速度，保持匀速不变。
式(7)微分可得到式(9)：
其中，wmax为前轮的最大转速，其值由车辆性能决定。
根据式(8)和式(9)可得到k与s的映射关系，满足式(10)：
根据式(7)可得到式(11)：
根据式(10)和式(11)，可得到式(12)：
根据式(12)，可得到k与s的映射关系，满足式(13)，
其中，c＝arctan(lk0)，k0为s＝0时所述行驶轨迹的曲率，即车辆在检测到障碍物时刻车辆在行驶轨迹中所在位置的曲率。
根据式(6)中k与θ的关系，可得到车辆的朝向，满足式(14)：
其中，θ0为s＝0时所述车辆的朝向，即车辆在检测到障碍物时刻的车辆朝向。
根据式(14)、式(1)和式(2)即可生成若干条行驶轨迹。
式(9)中的wmax可以替换为前轮的第一转速w，得到的θ为式(15)：
也就是说，式(9)中的wmax只是一种优选的方式，还可以采用其他第一转速的值替换，例如，0.9wmax。
在本发明的一个实施例中，根据移动距离、朝向和上述螺旋曲线的参数方程即可生成行驶轨迹。基于前轮的第一转速和曲率的设定阈值对车辆进行分段控制，模拟得到三段螺旋曲线，三段螺旋曲线拼接可得到一条行驶轨迹。
具体控制方式如下：
确定按照第一条件行驶时车辆在任一时刻的第一移动距离，第一条件包括：车辆的纵向速度、车辆当前所在位置为起点和前轮的转速为第一转速。其中第一转速的值预先设定，可选用车辆前轮的最大转速，车辆前轮的最大转速等于车辆方向盘的最大转速，此最大转速由车辆性能决定；第一转速的方向是使车辆向远离障碍物的方向行驶，即向远离障碍物的方向打方向盘。
根据车辆的第一移动距离和螺旋曲线的参数方程，计算第一段螺旋曲线；第一段螺旋曲线起点的曲率通过车辆参数信息获得，第一段螺旋曲线终点的曲率为设定阈值。
确定按照第二条件行驶时车辆在任一时刻的第二移动距离，第二条件包括车辆的纵向速度、第一段螺旋曲线的终点为起点和前轮的转速为第二转速。其中第二转速的值等于第一转速的值，第二转速的方向与第一转速的方向相反。
根据车辆的第二移动距离和螺旋曲线的参数方程，计算第二段螺旋曲线；第二段螺旋曲线终点的曲率为设定阈值。
确定按照第三条件行驶时车辆在任一时刻的第三移动距离，第三条件包括：车辆的纵向速度、第二段螺旋曲线的终点为起点和前轮的转速为第一转速。
根据车辆的第三移动距离和螺旋曲线的参数方程，计算第三段螺旋曲线；第三段螺旋曲线终点的曲率为0，车辆在第一段螺旋曲线起点和第三段螺旋曲线终点的朝向相同。
第一段螺旋曲线、第二段螺旋曲线和第三段螺旋曲线构成所述行驶轨迹。
例如，第一条件是纵向速度5m/s，车辆当前所在位置坐标(0，0)，该位置为第一段螺旋曲线的起点，第一转速为最大转速wmax。在任一时刻t，可通过时间t和wmax确定前轮转角，再通过前轮转角和纵向速度计算可得到t时刻的第一移动距离s。得到t时刻的第一移动距离s后，通过式(14)，得到t时刻的车辆朝向θ，将θ代入式(1)和式(2)，即可得到第一段螺旋曲线上t时刻的点在笛卡尔坐标系下的横纵坐标(x，y)。同理，可以得到任一时刻第二螺旋曲线上的点和第三螺旋曲线上的点。
行驶轨迹由三段螺旋线段组成，每段均满足第一转速和曲率设定阈值的限制，符合车辆运动学的约束，曲线的曲率随着长度方向一阶平滑，车辆按此行驶轨迹执行，执行过程更加平顺，体感较好。
在本发明的一个实施例中，车辆在第一段螺旋曲线起点和第三段螺旋曲线终点的朝向可以相同，也可以不同。第三段螺旋曲线终点的朝向也可以是0，还可以是其他便于车辆行驶的朝向。
图3为曲率k随移动距离s变化的示意图，此图上数据的正负值表示曲线在该点的弯曲方向，a1b1为第一段螺旋曲线的曲率，曲率k由0变化到设定阈值，b1c1段为第二段螺旋曲线的曲率，曲率由设定阈值变化到设定阈值的负值，c1d1段为第三段螺旋曲线的曲率，第三段螺旋曲线终点的曲率为0。根据式(5)可知，由k与s的映射关系，可得到朝向θ与s的映射关系，如图4所示，为朝向θ随移动距离s变化的示意图，a2b2段为第一段螺旋曲线的朝向，第一段螺旋曲线起点朝向为0，b2c2段为第二段螺旋曲线的朝向，c2d2段为第三段螺旋曲线的朝向。根据螺旋曲线的参数方程，由朝向θ与s的映射关系，进而可得到一条行驶轨迹，如图5所示，为行驶轨迹在笛卡尔坐标系下的示意图，a3b3段为第一段螺旋曲线，b3c3段为第二段螺旋曲线，c3d3段为第三段螺旋曲线。图3中a1b1段对应图4中a2b2段与图5中a3b3段，图3中b1c1段对应图4中b2c2段与图5中b3c3段，图3中c1d1段对应图4中c2d2段与图5中c3d3段。
每条行驶轨迹对应一个设定阈值，不同的行驶轨迹具有不同的设定阈值。
设定阈值从阈值区间中选取，阈值区间的上限满足式(16)：
v2kmax＜＜alat,max≤μg (16)
其中，kmax为阈值区间的上限，alat,max用于表征预先设定的横向加速度最大值，μ用于表征轮胎与地面的摩擦力，g为重力加速度。
阈值区间的下限不小于0。
曲率的设定阈值从阈值区间上采样，可得到若干个设定阈值，每一个设定阈值对应生成一条行驶轨迹，即可得到n条行驶轨迹。
本发明的一个实施例中，阈值区间选取为[0.05，0.2]，移动距离s＝0时刻的曲率为0，如图6所示，在阈值区间[0.05，0.2]上对曲率的设定阈值进行采样，可得到n条曲率与移动距离的映射关系曲线；由曲率与移动距离的映射关系，得到朝向与移动距离的映射关系，因此可得到n条朝向与移动距离的关系曲线，如图7所示，进一步，可得到n条行驶轨迹，如图8所示，为n条行驶轨迹在笛卡尔坐标系下的示意图。
在本发明的一个实施例中，确定若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，包括：
针对各条行驶轨迹：
根据所述车辆在所述行驶轨迹上任一时刻的位置和所述车辆的尺寸信息，获得所述车辆的目标框；
根据所述障碍物的位置和尺寸信息，获得所述障碍物的目标框；
计算所述车辆的目标框和所述障碍物的目标框之间的距离；
如果所述车辆的目标框和所述障碍物的目标框之间的距离在所述安全距离范围内，则所述行驶轨迹为所述可用行驶轨迹。
如果车辆目标框和障碍物目标框之间的距离位于安全距离范围内，则车辆与障碍物不存在碰撞风险，否则，存在碰撞风险。例如，安全距离范围为大于100m，车辆在行驶轨迹上移动，若车辆在行驶轨迹的各个位置上与障碍物之间的距离都大于100m，则车辆在行驶轨迹的各个位置与障碍物均不存在碰撞风险，该行驶轨迹是可用行驶轨迹，否则即为不可用行驶轨迹。
如图9所示，为行驶轨迹上车辆与障碍物碰撞检测的示意图。图中，Pr为车辆后轴中心，位于行驶轨迹曲线上，Pf为车辆前轴中心，Pc为车辆中心，车辆前轴中心和后轴中心所在矩形为车辆的目标框，obs表示障碍物的目标框，D用于表征车辆目标框和障碍物目标框之间的距离，若该距离位于预设的安全距离范围内，则该行驶轨迹为可用行驶轨迹。
在行驶轨迹上做车辆与障碍物的碰撞检测，可以对生成的若干条行驶轨迹做有效的碰撞剪枝，剪枝得到的可用行驶轨迹，确保了车辆按此可用行驶轨迹行驶时，可以有效规避障碍物。
在本发明的一个实施例中，从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，包括：
计算每条所述可用行驶轨迹的最大横向距离；
根据每条所述可用行驶轨迹的最大横向距离，确定所述目标行驶轨迹；所述目标行驶轨迹的最大横向距离不大于其他行驶轨迹的最大横向距离。
计算可用行驶轨迹上各点的横坐标相对于车辆起始点的横坐标之间的距离，其中可用行驶轨迹上的点与车辆起始点横坐标之间距离最大的即为可用行驶轨迹的最大横向距离。
按照上述方法选择最大横向距离中最小的可用行驶轨迹为目标行驶轨迹，可以以最小的横向转向角对障碍物进行规避，车辆能更快速的避让障碍物，且对车辆的损耗代价最小。
在本发明的一个实施例中，如果所述若干条行驶轨迹中不存在所述可用行驶轨迹，该方法还包括：控制所述车辆刹车。
如果不满足横向避让条件或者不存在可用行驶轨迹，应以最大力度刹车，降低碰撞程度。
根据图10，本发明实施例提供了一种自动驾驶车辆的轨迹规划装置，包括：
获取模块1001，配置为获取车辆的参数信息和行车环境信息；
确定模块1002，配置为根据行车环境信息和参数信息，确定车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足，根据参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹；
筛选模块1003，配置为确定若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，从若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制车辆按照目标行驶轨迹行驶；
其中，车辆按照可用行驶轨迹行驶时，车辆与障碍物的距离位于预设的安全距离范围内。
在本发明的一个实施例中，所述参数信息包括：位置、当前行驶轨迹和刹车距离；
所述行车环境信息包括：所述障碍物的位置；
所述横向避让条件，包括：所述障碍物和所述当前行驶轨迹存在交集、所述刹车距离大于所述车辆与所述障碍物之间的距离。
在本发明的一个实施例中，所述参数信息包括：位置、朝向和纵向速度；
确定模块1002，配置为针对各条所述行驶轨迹：
确定按照第一条件行驶时所述车辆在任一时刻的第一移动距离；所述第一条件包括：所述纵向速度、所述车辆当前所在的位置为起点和前轮的转速为第一转速；所述第一转速的值预先设定，所述第一转速使所述车辆向远离障碍物的方向行驶；
根据所述车辆的第一移动距离和所述螺旋曲线的参数方程，计算第一段螺旋曲线；所述第一段螺旋曲线终点的曲率为设定阈值；
确定按照第二条件行驶时所述车辆在任一时刻的第二移动距离；所述第二条件包括：所述纵向速度、所述第一段螺旋曲线的终点为起点和所述前轮的转速为第二转速；所述第二转速的值等于所述第一转速的值，所述第二转速的方向与所述第一转速的方向相反；
根据所述车辆的第二移动距离和所述螺旋曲线的参数方程，计算第二段螺旋曲线；所述第二段螺旋曲线终点的曲率为所述设定阈值；
确定按照第三条件行驶时所述车辆在任一时刻的第三移动距离；所述第三条件包括：所述纵向速度、所述第二段螺旋曲线的终点为起点和所述前轮的转速为所述第一转速；
根据所述车辆的第三移动距离和所述螺旋曲线的参数方程，计算第三段螺旋曲线；所述第三段螺旋曲线终点的曲率为0，所述车辆在所述第一段螺旋曲线起点和所述第三段螺旋曲线终点的朝向相同；
所述第一段螺旋曲线、第二段螺旋曲线和第三段螺旋曲线构成所述行驶轨迹。
在本发明的一个实施例中，所述设定阈值从阈值区间中选取，所述阈值区间的上限满足公式1；
公式1：
v2kmax＜＜alat,max≤μg
其中，v为所述车辆纵向速度，kmax为所述阈值区间的上限，所述alat,max用于表征预先设定的横向加速度最大值，μ用于表征轮胎与地面的摩擦力，g用于表征重力加速度；
不同的行驶轨迹具有不同的设定阈值。
在本发明的一个实施例中，确定模块1002，配置为针对各条所述行驶轨迹：
根据所述参数信息，确定在任一时刻所述车辆的移动距离；
根据所述车辆的移动距离，确定所述车辆的朝向；
根据所述螺旋曲线的参数方程、所述车辆的移动距离和朝向，生成所述行驶轨迹；
所述螺旋曲线的参数方程包括：
x(s)＝∫cosθds
y(s)＝∫sinθds
其中，x为笛卡尔坐标系下的横坐标，y为笛卡尔坐标系下的纵坐标，s为所述车辆的移动距离，θ为所述车辆的朝向。
在本发明的一个实施例中，所述参数信息包括：纵向速度和时间；
确定模块1002，配置为根据所述纵向速度、时间和预设的前轮的第一转速，确定所述车辆的移动距离。
在本发明的一个实施例中，所述参数信息还包括：车辆轴距、s＝0时所述车辆的朝向和s＝0时所述行驶轨迹的曲率；
在本发明的一个实施例中，根据公式2计算所述车辆的朝向；
公式2：
v是所述纵向速度，w为所述前轮的第一转速，l为所述车辆轴距，s为所述移动距离，θ0为s＝0时所述车辆的朝向；
其中，c＝arctan(lk0)，k0为s＝0时所述行驶轨迹的曲率。
在本发明的一个实施例中，所述参数信息还包括：尺寸信息；
所述行车环境信息包括：所述障碍物的位置和尺寸信息；
筛选模块1003，配置为针对各条所述行驶轨迹：根据所述车辆在所述行驶轨迹上任一时刻的位置和所述车辆的尺寸信息，获得所述车辆的目标框；根据所述障碍物的位置和尺寸信息，获得所述障碍物的目标框；计算所述车辆的目标框和所述障碍物的目标框之间的距离；如果所述车辆的目标框和所述障碍物的目标框之间的距离在所述安全距离范围内，则所述行驶轨迹为所述可用行驶轨迹。
在本发明的一个实施例中，筛选模块1003，配置为计算每条所述可用行驶轨迹的最大横向距离；根据每条所述可用行驶轨迹的最大横向距离，确定所述目标行驶轨迹；所述目标行驶轨迹的最大横向距离不大于其他行驶轨迹的最大横向距离。
在本发明的一个实施例中，筛选模块1003，配置为如果所述若干条行驶轨迹中不存在所述可用行驶轨迹，控制所述车辆刹车。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上述任一实施例所述的方法。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。
下面参考图11，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统1100的结构示意图。图11示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图11所示，计算机系统1100包括中央处理单元(CPU)1101，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1102中的程序或者从存储部分1108加载到随机访问存储器(RAM)1103中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1103中，还存储有系统1100操作所需的各种程序和数据。CPU 1101、ROM 1102以及RAM1103通过总线1105彼此相连。输入/输出(I/O)接口1105也连接至总线1105。
以下部件连接至I/O接口1105：包括键盘、鼠标等的输入部分1106；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1107；包括硬盘等的存储部分1108；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1109。通信部分1109经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1110也根据需要连接至I/O接口1105。可拆卸介质1111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1108。
特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1111被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1101执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送模块、获取模块、确定模块和第一处理模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，发送模块还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的模块”。
作为另一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (13)
1.一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法，其特征在于，包括：
获取车辆的参数信息和行车环境信息；
根据所述行车环境信息和所述参数信息，确定所述车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足，根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹；
确定所述若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制所述车辆按照所述目标行驶轨迹行驶；
其中，所述车辆按照所述可用行驶轨迹行驶时，所述车辆与障碍物之间的距离位于预设的安全距离范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述参数信息包括：位置、当前行驶轨迹和刹车距离；
所述行车环境信息包括：所述障碍物的位置；
所述横向避让条件，包括：所述障碍物和所述当前行驶轨迹存在交集、所述刹车距离大于所述车辆与所述障碍物之间的距离。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述参数信息包括：位置、朝向和纵向速度；
根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹，包括：
针对各条所述行驶轨迹：
确定按照第一条件行驶时所述车辆在任一时刻的第一移动距离；所述第一条件包括：所述纵向速度、所述车辆当前所在的位置为起点和前轮的转速为第一转速；所述第一转速的值预先设定，所述第一转速使所述车辆向远离障碍物的方向行驶；
根据所述车辆的第一移动距离和所述螺旋曲线的参数方程，计算第一段螺旋曲线；所述第一段螺旋曲线终点的曲率为设定阈值；
确定按照第二条件行驶时所述车辆在任一时刻的第二移动距离；所述第二条件包括：所述纵向速度、所述第一段螺旋曲线的终点为起点和所述前轮的转速为第二转速；所述第二转速的值等于所述第一转速的值，所述第二转速的方向与所述第一转速的方向相反；
根据所述车辆的第二移动距离和所述螺旋曲线的参数方程，计算第二段螺旋曲线；所述第二段螺旋曲线终点的曲率为所述设定阈值；
确定按照第三条件行驶时所述车辆在任一时刻的第三移动距离；所述第三条件包括：所述纵向速度、所述第二段螺旋曲线的终点为起点和所述前轮的转速为所述第一转速；
根据所述车辆的第三移动距离和所述螺旋曲线的参数方程，计算第三段螺旋曲线；所述第三段螺旋曲线终点的曲率为0，所述车辆在所述第一段螺旋曲线起点和所述第三段螺旋曲线终点的朝向相同；
所述第一段螺旋曲线、第二段螺旋曲线和第三段螺旋曲线构成所述行驶轨迹。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述设定阈值从阈值区间中选取，所述阈值区间的上限满足公式1；
公式1：
v2kmax＜＜alat,max≤μg
其中，v为所述车辆纵向速度，kmax为所述阈值区间的上限，所述alat,max用于表征预先设定的横向加速度最大值，μ用于表征轮胎与地面的摩擦力，g用于表征重力加速度；
不同的行驶轨迹具有不同的设定阈值。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，
根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹，包括：
针对各条所述行驶轨迹：
根据所述参数信息，确定在任一时刻所述车辆的移动距离；
根据所述车辆的移动距离，确定所述车辆的朝向；
根据所述螺旋曲线的参数方程、所述车辆的移动距离和朝向，生成所述行驶轨迹；
所述螺旋曲线的参数方程包括：
x(s)＝∫cosθds
y(s)＝∫sinθds
其中，x为笛卡尔坐标系下的横坐标，y为笛卡尔坐标系下的纵坐标，s为所述车辆的移动距离，θ为所述车辆的朝向。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述参数信息包括：纵向速度和时间；
根据所述参数信息，确定在任一时刻所述车辆的移动距离，包括：
根据所述纵向速度、时间和预设的前轮的第一转速，确定所述车辆的移动距离。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述参数信息还包括：车辆轴距、s＝0时所述车辆的朝向和s＝0时所述行驶轨迹的曲率；
根据所述车辆的移动距离，确定所述车辆的朝向，包括：
根据公式2计算所述车辆的朝向；
公式2：
v是所述纵向速度，w为所述前轮的第一转速，l为所述车辆轴距，s为所述移动距离,θ0为s＝0时所述车辆的朝向；
其中，c＝arctan(lk0)，k0为s＝0时所述行驶轨迹的曲率。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述参数信息还包括：尺寸信息；
所述行车环境信息包括：所述障碍物的位置和尺寸信息；
确定所述若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，包括：
针对各条所述行驶轨迹：
根据所述车辆在所述行驶轨迹上任一时刻的位置和所述车辆的尺寸信息，获得所述车辆的目标框；
根据所述障碍物的位置和尺寸信息，获得所述障碍物的目标框；
计算所述车辆的目标框和所述障碍物的目标框之间的距离；
如果所述车辆的目标框和所述障碍物的目标框之间的距离在所述安全距离范围内，则所述行驶轨迹为所述可用行驶轨迹。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，包括：
计算每条所述可用行驶轨迹的最大横向距离；
根据每条所述可用行驶轨迹的最大横向距离，确定所述目标行驶轨迹；所述目标行驶轨迹的最大横向距离不大于其他行驶轨迹的最大横向距离。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
如果所述若干条行驶轨迹中不存在所述可用行驶轨迹，该方法进一步包括：
控制所述车辆刹车。
11.一种自动驾驶车辆的轨迹规划装置，其特征在于，包括：
获取模块，配置为获取车辆的参数信息和行车环境信息；
确定模块，配置为根据所述行车环境信息和所述参数信息，确定所述车辆是否满足预设的横向避让条件，如果满足，根据所述参数信息和预设的螺旋曲线的参数方程，生成若干条行驶轨迹；
筛选模块，配置为确定所述若干条行驶轨迹中是否存在若干条可用行驶轨迹，如果存在，从所述若干条可用行驶轨迹中筛选出目标行驶轨迹，控制所述车辆按照所述目标行驶轨迹行驶；
其中，所述车辆按照所述可用行驶轨迹行驶时，所述车辆与障碍物的距离位于预设的安全距离范围内。
12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-10任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-10任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210900018.1A CN115214647A (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210900018.1A CN115214647A (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN115214647A true CN115214647A (zh) | 2022-10-21 |
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Family Applications (1)
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| CN202210900018.1A Pending CN115214647A (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种自动驾驶车辆的轨迹规划方法及装置 |
Country Status (1)
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2022
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