CN117232548B - 一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质，其中，该方法包括：获取预设起点和预设终点所在的目标地图；确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。本申请解决了现有技术中在车道层级规划路径会产生路径不合理的技术问题，达到了提高路径规划的合理性的技术效果。

Description

一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及路径规划技术领域，尤其涉及一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在建立道路拓扑关系时，以OpenDrive高精地图数据为例，一般只会考虑车道lane层级，因此，在规划出的路径会产生在非变道区域变道或变道区域不变道等不合理的情况，从而对于路径生成会存在不够贴合道路实际情况和不准确等技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于至少提供一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质，通过识别目标地图中的每个车道对应的至少一个车道段，并通过车道的车道方向以及道路标线确定每个车道段对应的节点的至少一个行驶方向，从而根据每个节点的至少一个行驶方向以及车道之间的连接关系，构建目标地图的有向图，从而在有向图上找到预设起点至预设终点之间的目标路径，解决了现有技术中在车道层级规划路径会产生路径不合理的技术问题，达到提高路径规划的合理性的技术效果。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供一种路径规划方法，所述方法包括：获取预设起点和预设终点所在的目标地图；确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。

可选地，每个车道段的所述预设位置为每个车道段的车道方向对应的目标道路段截止面的中点，其中，所述车道方向包括第一方向和与所述第一方向相反的第二方向，所述第一方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面和终止道路段截止面中的一个，所述第二方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面与终止道路段截止面中的另一个。

可选地，所述依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向，包括：依据每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道下的各车道段的变道信息；针对每个车道的各车道段，依据该车道段的变道信息，确定出该车道段在预设位置所对应的节点的变道方向；针对每个车道的各车道段，将该车道段所在车道的车道方向及该车道段在预设位置所对应的节点的变道方向，作为所述节点的至少一个行驶方向。

可选地，所述依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图，包括：依据所述目标地图中每个车道之间的连接关系及每个车道中的至少一个车道段之间的连接关系，将所述目标地图中各个车道段对应的节点进行连接，得到所述目标地图对应的节点图；在所述节点图中标记出所述节点的至少一个行驶方向，构建出所述目标地图对应的有向图。

可选地，所述通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径，包括：将所述预设起点所在的车道段对应的节点作为起始的父节点；在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，各候选节点位于所述父节点的多个预设方向中的任一个方向上；计算每个候选节点的路径估值，以将路径估值最低的候选节点作为所述父节点的子节点，每个候选节点的路径估值为每个候选节点对应的估计代价值与估计代价系数的乘积再加上对应的实际代价值；将所述子节点作为新的父节点，重新执行在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，直至至少一个候选节点中含有所述子节点为所述预设终点所在的车道段对应的节点，以构建出从所述预设起点至所述预设终点的目标路径。

可选地，通过以下公式计算每个候选节点的路径估值：

其中，为第j个候选节点的路径估值，/>为从第j个候选节点对应的父节点移动到第j个候选节点的实际代价值，/>为从第j个候选节点移动到所述预设终点所在的车道段对应的节点的估计代价值，/>为第j个候选节点的估计代价系数，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的纵坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的纵坐标。

可选地，所述方法还包括：依据所述目标路径上各个节点的曲率，确定所述目标路径上的修正节点；将所述修正节点、所述目标路径中位于所述修正节点之前第一预设数量的节点以及位于所述修正节点之后第二预设数量的节点通过三次样条差值的方式进行平滑，得到平滑后的目标路径。

第二方面，本申请实施例还提供一种路径规划装置，所述装置包括：获取模块，用于获取预设起点和预设终点所在的目标地图；第一确定模块，用于确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；第二确定模块，用于依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；构建模块，用于依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；规划模块，用于通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。

第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的路径规划方法的步骤。

第四方面，本申请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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的路径规划方法的步骤。

本申请实施例提供的一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取预设起点和预设终点所在的目标地图；确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。通过识别目标地图中的每个车道对应的至少一个车道段，并通过车道的车道方向以及道路标线确定每个车道段对应的节点的至少一个行驶方向，从而根据每个节点的至少一个行驶方向以及车道之间的连接关系，构建目标地图的有向图，从而在有向图上找到预设起点至预设终点之间的目标路径，解决了现有技术中在车道层级规划路径会产生路径不合理的技术问题，达到提高路径规划的合理性的技术效果。

为使本申请的上述目的、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申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种路径规划方法的流程图。

图2示出了本申请实施例所提供的一种有向图的示意图。

图3示出了本申请实施例所提供的多个预设方向的示意图。

图4示出了本申请实施例所提供的一种路径规划装置的功能模块图。

图5示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。

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，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中，基于高精地图的全局路径规划和轨迹信息生成通常应用于自动驾驶系统或应用，以帮助车辆等交通参与物规划安全、高效的路径，并生成相应的轨迹信息。首先，需要获取高精度地图数据，这些数据通常包括道路拓扑结构、交通规则、车道lane层级信息、交通信号灯、障碍物位置，上述数据可以来自于现有的地图提供商，或者通过激光雷达等传感器进行实时创建。再对获取的地图数据进行预处理，以确保其在路径规划中的可用性。这包括地图数据的清洗、格式转换、坐标系转换等操作。然后利用高精度地图数据，实现全局路径规划算法，这些算法将考虑车辆的起始位置和目标位置，以及地图中的障碍物等信息，生成一条可行的路径。将生成的路径和轨迹信息进行可视化，以便进行可视化调试和评估，有助于发现潜在的问题并进行改进。然后现有的路径规划都是通过识别地图中道路层级的信息，从而规划路径，而由于车道下的车道段所对应的道路标线可能不同，从而使得规划出的路径没有考虑道路标线，而产生一些在非变道区域变道或变道区域不变道等不合理的情况，造成路径规划不合理的技术问题。

基于此，本申请实施例提供了一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质，通过识别目标地图中的每个车道对应的至少一个车道段，并通过车道的车道方向以及道路标线确定每个车道段对应的节点的至少一个行驶方向，从而根据每个节点的至少一个行驶方向以及车道之间的连接关系，构建目标地图的有向图，从而在有向图上找到预设起点至预设终点之间的目标路径，解决了现有技术中在车道层级规划路径会产生路径不合理的技术问题，达到提高路径规划的合理性的技术效果，具体如下：

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种路径规划方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供的路径规划方法，包括以下步骤：

S101：获取预设起点和预设终点所在的目标地图。

也就是说，所述目标地图中包括之前告知的预设起点和预设终点。通过以下方式得到目标地图：确定包含所述预设起点和所述预设终点的区域地图；依据预设可行性条件，确定所述区域地图中的不可行车道；将所述区域地图中的不可行车道删去后得到所述目标地图。

也就是说，在得到目标地图之前，需要对区域地图进行路径预处理的剪枝，从而减少后期路径搜索的搜索空间，从而提高搜索效率，在不影响最终路径质量的前提下，尽可能减少需要考虑的候选路径数量。

预设可行性条件指的是异常车道、物理障碍和/或道路交通标识。具体的，依据预设可行性条件，确定所述区域地图中的不可行车道，包括：确定区域地图中包含物理障碍的车道，和/或，确定区域地图中的异常车道，和/或，通过区域地图中的各个车道的道路交通标识，确定当前的不可通行的车道，从而在区域地图中确定出不可行车道。异常车道可以是车道方向相同且车道相邻但不相连的车道、车道方向不同但相连的车道。

也就是说，不可行车道包括存在物理障碍的车道和/或通过道路交通标识确定出的当前的不同通行的车道。示例性，本方法主要使用的道路交通标识为国标GB5768规定的关于道路交通标识和道路标线的相关描述以及道路物理连接等规则。

S102：确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段。

车道指的是两个道路交叉口之间的至少一个车道，也就是说，本申请的车道可以理解为允许一个车辆行驶的车道。也可以理解为OpenDRIVE文件中的车道lane层级。

每个车道对应至少一个车道段。具体的，每个车道下包含至少一组道路标线（RoadMark），一组道路标线对应一个车道段，或者说，每个车道下包含至少一个车道偏移量（LaneSection），一个车道偏移量对应一个车道段。一组道路标线包括位于一个车道段的两侧或一侧的道路标线。

S103：依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向。

具体的，一个车道的车道方向是预设好的，若该车道为右车道，则该车道的车道方向向右，从而该车道对应的至少一个车道段的车道方向均向右，若该车道为左车道，则该车道的车道方向向左，从而该车道对应的至少一个车道段的车道方向均向左。

具体的，每个车道对应的至少一个车道段的道路标线可能不同，也就是说，一个车道上的一个车道段的道路标线可能是实线，同一车道上的另一个车道段的道路标线可能是虚线，而一个车道段的从起始至结束之间的道路标线是不变的。

车道段的起始位置为车道段的起始道路段截止面，车道段的终止位置为车道段的终止道路段截止面，车道段的起始道路段截止面与起始位置的车道方向垂直，车道段的终止道路段截止面与终止位置的车道方向垂直。

示例性的，若车道包括两个车道段，则一个车道段的起始道路段截止面为所在车道的起始位置，一个车道段的终止道路段截止面为另一个车道段的起始道路段截止面，另一个车道段的终止道路段截止面为所在车道的终止位置。车道段的车道方向为所在车道的车道方向，车道方向为车辆行驶在车道上的行进方向。

每个车道段的所述预设位置为每个车道段的车道方向对应的目标道路段截止面的中点，其中，所述车道方向包括第一方向和与所述第一方向相反的第二方向，所述第一方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面和终止道路段截止面中的一个，所述第二方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面与终止道路段截止面中的另一个。

示例性的，若右车道的车道方向为第一方向，左车道的车道方向为第二方向，第一方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面，第二方向对应的目标道路段截止面为终止道路段截止面，则右车道的每个车道段对应的节点为该车道段的起始道路段截止面的中点，左车道的每个车道段对应的节点为该车道段的终止道路段截止面的中点。

也就是说，每个车道段对应一个节点，由于一个车道对应至少一个车道段，所以一个车道对应至少一个节点。

所述依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向，包括：依据每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道下的各车道段的变道信息；针对每个车道的各车道段，依据该车道段的变道信息，确定出该车道段在预设位置所对应的节点的变道方向；针对每个车道的各车道段，将该车道段所在车道的车道方向及该车道段在预设位置所对应的节点的变道方向，作为所述节点的至少一个行驶方向。

变道信息指的是在车道段内是否可以变道及对应的变道方向，也就是说，依据每个车道段对应的道路标线，确定每个车道段是否被允许向左变道和/或向右变道；针对每个车道段，若该车道段被允许向左变道且被允许向右变道，则该车道段对应的节点的变道方向为该节点指向该车道段的左侧相邻车道段的节点的方向，以及该节点指向右侧相邻车道段的节点的方向，若该车道段仅被允许向左变道，则该车道段对应的节点的变道方向为该节点指向该车道段的左侧相邻车道段的节点的方向，若该车道段仅被允许向右变道，则该车道段对应的节点的变道方向为该节点指向右侧相邻车道段的节点的方向。

也就是说，每个节点对应的至少一个行驶方向为该节点所在车道的车道方向和该节点的车道方向。其中，针对每个车道段，该车道段的左侧相邻车道段指的是位于该车道段的左侧且与该车道段相邻的车道段，该车道段的右侧相邻车道段指的是位于该车道段的右侧且与该车道段相邻的车道段。

S104：依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图。

所述依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图，包括：依据所述目标地图中每个车道之间的连接关系及每个车道中的至少一个车道段之间的连接关系，将所述目标地图中各个车道段对应的节点进行连接，得到所述目标地图对应的节点图；在所述节点图中标记出所述节点的至少一个行驶方向，构建出所述目标地图对应的有向图。

也就是说，通过所述目标地图中每个车道之间的连接关系及每个车道中的至少一个车道段之间的连接关系，确定与每个车道段之间具备连接关系的目标车道段；针对每个车道段，将该车道段对应的节点与目标车道段对应的节点进行连接，得到所述目标地图对应的节点图，从而，将所述节点图中各个节点对应的至少一个行驶方向进行标记得到有向图。

具体的，请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种有向图的示意图。如图所示，左车道1上对应车道段11和车道段12，车道段11的起始道路段截止面为L1，车道段11的终止道路段截止面为L2，车道段12的起始道路段截止面为L2，车道段12的终止道路段截止面为L3；左车道2上对应车道段21和车道段22，车道段21的起始道路段截止面为L1，车道段21的终止道路段截止面为L2，车道段22的起始道路段截止面为L2，车道段22的终止道路段截止面为L3。若左车道对应的目标道路段截止面为终止道路段截止面，则节点a为车道段11对应的节点，节点b为车道段12对应的节点，节点c为车道段21对应的节点，节点d为车道段22对应的节点，左车道1与左车道之间的道路标线为虚线，进而，节点a的行驶方向为车道段11的车道方向，即节点a指向节点b的方向，以及指向车道段11的右侧相邻车道段的车道段21对应的节点c的方向。

也就是说，本申请细化到解析至道路标线所在的层级而建立出有向图，可有效解决路径规划中换道、变道等复杂轨迹信息生成场景，从而实现对于变道、非变道的全局规划，从而使生成的全局路径以及轨迹信息更贴近真实场景。

S105：通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。

寻路算法可以使用算法（A-star Algorithm）、迪杰斯特拉算法（Dijkstra）、RRT算法（快速扩展随机树，rapidly exploring random tree）等算法。具体的，本申请使用的寻路算法为/>算法。

所述通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径，包括：将所述预设起点所在的车道段对应的节点作为起始的父节点；在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，各候选节点位于所述父节点的多个预设方向中的任一个方向上；计算每个候选节点的路径估值，以将路径估值最低的候选节点作为所述父节点的子节点，每个候选节点的路径估值为每个候选节点对应的估计代价值与估计代价系数的乘积再加上对应的实际代价值；将所述子节点作为新的父节点，重新执行在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，直至至少一个候选节点中含有所述子节点为所述预设终点所在的车道段对应的节点，以构建出从所述预设起点至所述预设终点的目标路径。

具体的，通过以下公式计算每个候选节点的路径估值：

（1）

公式（1）中，为第j个候选节点的路径估值，/>为从第j个候选节点对应的父节点移动到第j个候选节点的实际代价值，/>为从第j个候选节点移动到所述预设终点所在的车道段对应的节点的估计代价值，/>为第j个候选节点的估计代价系数，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的纵坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的纵坐标。

其中，可以是将第j个候选节点对应的父节点与第j个候选节点之间的直线距离与第j个候选节点对应的预设方向的搜索权重的乘积，/>可以是第j个候选节点与所述预设终点所在的车道段对应的节点之间的直线距离。

通过对算法中对于计算路径估值的函数进行改进，可有效降低搜索时间、节点数以及生成路径长度。由于函数中的估计代价系数以及各个候选节点对应的预设方向被预设了不同的搜索权重，从而能够使得各个候选节点对应的路径估值是不同的，能够区分并平滑不同节点对于整体路径生成的影响。而选择最小路径估值对应的节点可以排除代价过高的节点，以得到代价最小的目标路径。

其中，父节点的多个预设方向一般为0-360度内按照45度均分的8个方向，也就是说，父节点的多个预设方向上可以最多找出与当前节点相邻的8个节点，采取此策略在一定程度上会导致规划出的目标路径不够平滑，在某一节点至下一个节点之间产生突兀连接。

示例性的，请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的多个预设方向的示意图。如图3所示，本申请将多个预设方向限制为16个方向。也就是说，在0-360度内按照22.5度均分的16个方向。进而可以扩展预设方向以及扩展候选节点数量，从而扩大搜索范围、缩短路径长度以及得到更小的搜索角度，达到可有效避免相邻节点的突兀连接，以产生更为平滑的目标路径的技术效果。

也就是说，若在父节点的至少一个候选节点中含有所述子节点为所述预设终点所在的车道段对应的节点，则将找到的所有父节点以及所述预设终点所在的车道段对应的节点依次连接，从而生成目标路径。

所述方法还包括：依据所述目标路径上各个节点的曲率，确定所述目标路径上的修正节点；将所述修正节点、所述目标路径中位于所述修正节点之前第一预设数量的节点以及位于所述修正节点之后第二预设数量的节点通过三次样条差值的方式进行平滑，得到平滑后的目标路径。

生成的目标路径可能会有很多锐角或者不连续的地方，需要对路径进行平滑化处理，以确保车辆或机器人能够顺利地跟随路径。常见的平滑化方法包括样条曲线拟合、多项式曲线拟合和三次样条差值等。本申请通过三次样条插值来平滑目标路径，三次样条插值是一种常用于数据拟合和曲线插值的方法，它通过构造一组三次多项式，以保证在给定的数据点上插值连续、一阶导数和二阶导数连续。

第一预设数量和第二预设数量可以相同也可以不同，并且第一预设数量的节点是在所述修正节点之前依次相邻的节点，第二预设数量的节点是在所述修正节点之后依次相邻的节点。

曲率是描述曲线弯曲程度的物理量，它衡量曲线在某一点处的弯曲程度。曲率的大小与曲线的弯曲程度成正比，即曲线越弯曲，曲率就越大。具体的，目标路径可以进行数据拟合得到一个曲线，从而，可以通过该曲线确定目标路径中的各个点对应的曲率，将曲率的绝对值大于预设值的节点作为修正节点。将第一预设数量的节点、修正节点至第二预设数量的节点依次通过（x₀，y₀）、（x₁，y₁）、…、（x_n，y_n）表示，也就是说，n为第一预设数量与第二预设数量的和值。

对位于在每个区间（x_i，x_i+1）之间的x，构建出三次样条插值函数：

（2）

公式（2）中，x为位于区间（x_i，x_i+1）之间的数，i=0，1，…，n-1，为x的三次样条插值，/>、/>、/>和/>为三次样条插值函数的系数。

为了使插值曲线更加光滑，需要在相邻区间的连接处引入额外条件，通常是曲线的一阶和二阶导数相等，可保证插值曲线在连接处光滑，引入步长为，即/>表示相邻的两个节点之间的横坐标的距离。

在每个区间（x_i，x_i+1）上保持插值曲线的一阶导数和二阶导数连续，可用以下条件表示：为确保插值曲线经过数据点，则且/>；一阶导数必须在所有节点上是连续的，则/>且/>，以确保插值曲线在连接处的斜率相等；二阶导数必须在所有节点上是连续的，则/>且，以确保插值曲线在连接处的曲率相等；且边界条件限制为。需要求解每个区间（x_i，x_i+1）上对应的未知系数/>、/>、/>和/>。其中，每个区间对应一个线性方程，引入上述条件，通过求解线性方程，可以得到每个区间上对应的未知系数/>、/>、/>和/>，从而得到平滑的三次样条插值曲线，可使生成的轨迹曲线更平滑。

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与上述实施例提供的路径规划方法对应的路径规划装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请上述实施例的路径规划方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种路径规划装置的功能模块图。路径规划装置10包括：获取模块101、第一确定模块102、第二确定模块103、构建模块104和规划模块105。获取模块101，用于获取预设起点和预设终点所在的目标地图；第一确定模块102，用于确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；第二确定模块103，用于依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；构建模块104，用于依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；规划模块105，用于通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。

基于同一申请构思，参见图5所示，为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，电子设备20包括：处理器201、存储器202和总线203，所述存储器202存储有所述处理器201可执行的机器可读指令，当电子设备20运行时，所述处理器201与所述存储器202之间通过所述总线203进行通信，所述机器可读指令被所述处理器201运行时执行如上述实施例中任一所述的路径规划方法的步骤。

具体地，所述机器可读指令被所述处理器201执行时可以执行如下处理：获取预设起点和预设终点所在的目标地图；确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径。

基于同一申请构思，本申请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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例提供的路径规划方法的步骤。

具体地，所述存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，所述存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述路径规划方法，通过识别目标地图中的每个车道对应的至少一个车道段，并通过车道的车道方向以及道路标线确定每个车道段对应的节点的至少一个行驶方向，从而根据每个节点的至少一个行驶方向以及车道之间的连接关系，构建目标地图的有向图，从而在有向图上找到预设起点至预设终点之间的目标路径，解决了现有技术中在车道层级规划路径会产生路径不合理的技术问题，达到提高路径规划的合理性的技术效果。

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。在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所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理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个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。

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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。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所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述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）执行本申请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（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获取预设起点和预设终点所在的目标地图；

确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；

依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；

依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；

通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径；

所述通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径，包括：将所述预设起点所在的车道段对应的节点作为起始的父节点；在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，各候选节点位于所述父节点的多个预设方向中的任一个方向上；计算每个候选节点的路径估值，以将路径估值最低的候选节点作为所述父节点的子节点，每个候选节点的路径估值为每个候选节点对应的估计代价值与估计代价系数的乘积再加上对应的实际代价值；将所述子节点作为新的父节点，重新执行在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，直至至少一个候选节点中含有所述子节点为所述预设终点所在的车道段对应的节点，以构建出从所述预设起点至所述预设终点的目标路径；

通过以下公式计算每个候选节点的路径估值：

其中，为第j个候选节点的路径估值，/>为从第j个候选节点对应的父节点移动到第j个候选节点的实际代价值，/>为从第j个候选节点移动到所述预设终点所在的车道段对应的节点的估计代价值，/>为第j个候选节点的估计代价系数，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的纵坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的纵坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个车道段的所述预设位置为每个车道段的车道方向对应的目标道路段截止面的中点，

其中，所述车道方向包括第一方向和与所述第一方向相反的第二方向，所述第一方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面和终止道路段截止面中的一个，所述第二方向对应的目标道路段截止面为起始道路段截止面与终止道路段截止面中的另一个。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向，包括：

依据每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道下的各车道段的变道信息；

针对每个车道的各车道段，依据该车道段的变道信息，确定出该车道段在预设位置所对应的节点的变道方向；

针对每个车道的各车道段，将该车道段所在车道的车道方向及该车道段在预设位置所对应的节点的变道方向，作为所述节点的至少一个行驶方向。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图，包括：

依据所述目标地图中每个车道之间的连接关系及每个车道中的至少一个车道段之间的连接关系，将所述目标地图中各个车道段对应的节点进行连接，得到所述目标地图对应的节点图；

在所述节点图中标记出所述节点的至少一个行驶方向，构建出所述目标地图对应的有向图。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

依据所述目标路径上各个节点的曲率，确定所述目标路径上的修正节点；

将所述修正节点、所述目标路径中位于所述修正节点之前第一预设数量的节点以及位于所述修正节点之后第二预设数量的节点通过三次样条差值的方式进行平滑，得到平滑后的目标路径。

6.一种路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取预设起点和预设终点所在的目标地图；

第一确定模块，用于确定所述目标地图的每个车道分别对应的至少一个车道段；

第二确定模块，用于依据每个车道的车道方向及每个车道的各车道段的道路标线，确定每个车道的各车道段在预设位置所对应的节点的至少一个行驶方向；

构建模块，用于依据所述目标地图中各个车道之间的连接关系及每个节点对应的至少一个行驶方向，构建所述目标地图对应的有向图；

规划模块，用于通过寻路算法在所述有向图的各个节点中规划出所述预设起点至所述预设终点之间的目标路径；

所述规划模块，还用于将所述预设起点所在的车道段对应的节点作为起始的父节点；在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，各候选节点位于所述父节点的多个预设方向中的任一个方向上；计算每个候选节点的路径估值，以将路径估值最低的候选节点作为所述父节点的子节点，每个候选节点的路径估值为每个候选节点对应的估计代价值与估计代价系数的乘积再加上对应的实际代价值；将所述子节点作为新的父节点，重新执行在所述有向图中确定出与所述父节点相连的至少一个候选节点，直至至少一个候选节点中含有所述子节点为所述预设终点所在的车道段对应的节点，以构建出从所述预设起点至所述预设终点的目标路径；

所述规划模块，还用于通过以下公式计算每个候选节点的路径估值：

其中，为第j个候选节点的路径估值，/>为从第j个候选节点对应的父节点移动到第j个候选节点的实际代价值，/>为从第j个候选节点移动到所述预设终点所在的车道段对应的节点的估计代价值，/>为第j个候选节点的估计代价系数，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的横坐标，/>为预设起点所在的车道段对应的节点的纵坐标，/>为预设终点所在的车道段对应的节点的纵坐标。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至5任一所述的路径规划方法的步骤。

8.一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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任一所述的路径规划方法的步骤。