CN117261902B - 一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质 - Google Patents

一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质,属于速度规划领域。该方法考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,构建了可视条件速度约束,并对生成的速度曲线进行了筛选,只保留了满足可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线,选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上行驶时,若感知到前方危险,就会以最大减速度减速,在危险目标前及时停车,实现了车辆在视线范围受限的盘山公路场景下的安全行驶。

Description

一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及速度规划领域,特别是涉及一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质。
背景技术
现有的速度规划往往针对的是城市道路场景,也有部分针对越野场景进行速度规划,但是很少有考虑由于视线遮挡引起的潜在风险。而在盘山公路这种特殊环境下,道路往往环绕着山体。由于山体的存在,使得行驶在其上的车辆的感知范围受到极大的限制,车辆无法准确感知山体背后的道路是否存在危险,如果不考虑此种危险很可能造成车辆在发现危险后也无法及时停车的问题,从而为车辆及乘员造成巨大危害。
因此,如何将这种由于视线遮挡引起的潜在风险纳入速度规划的考虑范围内,对避免由山体遮挡造成的危害具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质,可使得车辆在视线范围受限的盘山公路场景下安全行驶。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案。
一种应用于盘山公路的速度规划方法,包括以下步骤。
考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,建立可视条件速度约束。
在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点。
拟合待规划车辆在参考路径上的运动模型。
根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,求解运动模型,为每个速度采样点生成一条速度曲线。
删除不满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线。
计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价。
选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使待规划车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上安全行驶。
一种应用于盘山公路的速度规划系统,包括:速度约束构建模块、采样模块、拟合模块、速度曲线生成模块、可视条件速度约束检查模块、速度曲线成本计算模块和速度曲线选优模块。
速度约束构建模块,用于考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,建立可视条件速度约束。
采样模块,用于在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点。
拟合模块,用于拟合待规划车辆在参考路径上的运动模型。
速度曲线生成模块,用于根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,求解运动模型,为每个速度采样点生成一条速度曲线。
可视条件速度约束检查模块,用于删除不满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线。
速度曲线成本计算模块,用于计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价。
速度曲线选优模块,用于选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使待规划车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上安全行驶。
一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述的应用于盘山公路的速度规划方法。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如前述的应用于盘山公路的速度规划方法。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果。
本发明实施例的一种应用于盘山公路的速度规划方法、系统、设备及介质,考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,构建了可视条件速度约束,并对生成的速度曲线进行了筛选,只保留了满足可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线,使车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上行驶时,若感知到前方危险,就会以最大减速度减速,在危险目标前及时停车,实现了车辆在视线范围受限的盘山公路场景下的安全行驶。
附图说明
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性的前提下,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应用于盘山公路的速度规划方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的一种应用于盘山公路的速度规划方法的简要原理图。
图3为本发明实施例提供的盘山公路的几何关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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,都属于本发明保护的范围。
本发明将由于视线遮挡引起的潜在风险纳入速度规划的考虑范围内,构建了可视条件速度约束,从而可以有效避免上述情况的发生,使得车辆在盘山公路上行驶时,即使被山体遮挡处有危险因素,车辆也能及时停车,从而避免因危险因素造成的危害,例如不至于撞上滚落的巨石、不至于行驶到破损严重的路面、不至于从断路上飞出去。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明实施例提供了一种应用于盘山公路的速度规划方法,包括以下步骤。
步骤1:考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,建立可视条件速度约束。
根据盘山公路的形状及道路参数确定可视条件速度约束。
在盘山公路上行驶时,由于其特殊的道路环境导致车辆的感知视线范围受限,传感器无法感知到被山体遮挡路段的情况。若车辆保持较高速度行驶,而被遮挡路段又有障碍物(例如山上滚落的巨石、抛锚的其他车辆),则车辆将面临巨大的碰撞风险。为避免这种碰撞风险,本发明将设定一个可视条件速度约束。该可视条件速度约束能保证车辆在感知到前方危险的时候,以最大减速度减速,能在危险目标前安全停车。该可视条件速度约束的计算公式如下。
(1)。
其中,v表示车辆当前速度,amin表示车辆能达到的最大减速度,xvi表示车辆最大视线范围,||表示绝对值符号。减速度是负的加速度,即速度在单位时间减少的数。
特别地,若车辆行驶的区域为正圆或近似于正圆,则可视条件速度约束可以改写成如下形式。
v ≤ 2|amin0.5[(R+Rr)2-R2]0.25 (2)。
其中,R表示盘山公路内侧圆弧的半径,Rr表示盘山公路本车行驶车道的宽度的一半。盘山公路的几何关系如图3所示。
步骤1对应图2中的考虑视线范围的速度约束构建。
步骤2:在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点。
采样的具体过程为:根据待规划车辆在非紧急时刻的最大加速度和最大减速度,确定速度-时间坐标轴中每个行驶时刻的速度范围;在确定了每个行驶时刻的速度范围的速度-时间坐标轴上每隔预设时间进行一次采样,每次采样的时间戳序列为[i, i+1, i+2,..., i+7];其中,i >0;在时间戳序列中的每个时间戳进行采样时,选取时间戳对应的最大速度值、最小速度值以及最大速度值和最小速度值之间均匀间隔的4个速度值,在每个时间戳上获得6个速度采样值;将每个时间戳与选取的一个速度采样值构成一个速度采样点,在每个时间戳上获得6个速度采样点,每次采样获得48个速度采样点;经过多次采样获得多个速度采样点,即可生成速度-时间图。
以举例的方式说明采样的具体过程:先画出纵轴v,横轴t,然后在v-t坐标轴上从0时刻开始每隔1s在纵向采6个点,采样时距为8s,每次采样要采8×6=48个点。这6个点的位置的确定方法是:先根据车辆在非紧急时刻的加减速度的最大值确定速度范围,那么就在v-t坐标轴确定了每个时刻可以达到的速度的最大值和最小值,将每个时刻的最大速度点和最小速度点作为两个速度采样点,再在最大速度和最小速度之间均匀插入4个点,完成速度空间的采样。例如:第一次采样的时间戳序列为[ 1, 2, 3, 4...7, 8]s,第二次采样的时间戳序列为[ 1.1, 2.1, 3.1, 4.1...7.1, 8.1]s。
步骤3:拟合待规划车辆在参考路径上的运动模型。
用四次多项式拟合车辆在参考路径上的纵向位移s与时间t的关系式,求解该关系式,最终生成速度曲线。运动模型包括纵向位移曲线、速度曲线和加速度曲线,运动模型表示为如下公式。
s(t)=b1ij t4+b2ij t3+b3ij t2+b4ij t+b5ij (3)。
v(t)=4b1ij t3+3b2ij t2+2b3ij t+b4ij (4)。
a(t)=12b1ij t2+6b2ij t+2b3ij (5)。
以上四次多项式的边界条件为公式(6)-公式(10)。
s(t0)= b5ij = s0 (6)。
v(t0)= b4ij = v0 (7)。
a(t0)= 2b3ij = a0 (8)。
v(tij)=4b1ij tij 3+3b2ij tij 2+2b3ij tij+b4ij = vij (9)。
a(tij)=12b1ij tij 2+6b2ij tij+2b3ij = aij (10)。
式中,s(t)、v(t)和a(t)分别表示t时刻的纵向位移、速度和加速度;b1ij、b2ij、b3ij、b4ij和b5ij分别表示在第i秒的第j个速度采样点采样所生成的四次多项式的系数;t0表示初始时刻,定义为0;s0、v0和a0分别为车辆初始时刻的纵向位移、速度和加速度;s(t0)、v(t0)和a(t0)分别表示初始时刻的纵向位移、速度和加速度;vij和aij分别表示在第i秒的第j个速度采样点的速度和加速度;tij表示第j个速度采样点的时刻;v(tij)和a(tij)分别表示在第i秒的第j个速度采样点的速度和加速度。
参考路径即为待规划的盘山公路路段,在参考路径上已进行了路径规划。
步骤4:根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,求解运动模型,为每个速度采样点生成一条速度曲线。
根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,利用边界条件可以求解出四次多项式的系数,从而为每个速度采样点都拟合出一条速度曲线。
示例性的,根据步骤3的描述,若只进行一次采样,则步骤4可生成48条速度曲线。
步骤2至步骤4构成图2中的速度曲线生成。
步骤5:删除不满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线。
对于盘山公路而言,由于其具有特殊地形,为保证车辆行驶的安全性,车辆必须满足可视条件速度约束,此外还要满足由于车辆自身性能限制的速度和加速度约束。
对生成的每一条速度曲线进行可视条件速度约束检查,以0.1s为间隔,在该速度曲线对应的规划时间内计算每个速度采样点是否满足步骤1中所提出的可视条件速度约束及下方的车辆性能限制约束。如果不能同时满足可视条件速度约束及车辆性能限制约束,则删去该速度曲线,留下同时满足可视条件速度约束及车辆性能限制约束的速度曲线进入下一个步骤。
车辆性能限制约束如下。
vmin ≤ v ≤ vmax (11)。
amin ≤ a ≤ amax (12)。
式中,v代表车辆当前速度,vmin和vmax分别表示车辆能达到的最小速度和最大速度,amin和amax分别表示车辆能达到的最大减速度和最大加速度。
步骤5对应图2中的可视条件速度约束检查。
步骤6:计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价。
对满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线进行成本(使用代价)计算。使用代价包括与期望速度的偏离程度的代价、舒适性代价、向心加速度代价,与期望速度的偏离程度的代价、舒适性代价、向心加速度代价分别衡量了规划速度接近期望速度的程度、舒适程度和与侧翻有关的风险。
首先计算与期望速度的偏离程度的代价,计算公式如下。
(13)。
式中,costdeviation指速度曲线与期望速度的偏离程度的代价,wdeviation表示相比参考速度的偏离程度的代价的权重,vref (t)代表在t时刻的参考速度,v(t)代表在t时刻的规划速度,tij表示第j个速度采样点的时刻。
舒适性代价计算公式如下。
(14)。
式中,costjerk表示舒适性代价,wjerk表示舒适性代价的权重,s(t)表示t时刻的纵向位移,jerk(t)为t时刻的加加速度,计算公式如下。
(15)。
向心加速度代价计算公式如下。
(16)。
式中,costcen代表向心加速度代价,wcen代表向心加速度代价的权重,k(t)为在t时刻车辆所在位置的道路曲率。
使用代价costspeed如下。
costspeed = costdeviation + costjerk + costcen (17)。
步骤6对应图2中的速度曲线成本计算。
步骤7:选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使待规划车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上安全行驶。
根据步骤6计算的各条速度曲线的使用代价对其进行选优。依次对比各条速度曲线的使用代价,选出使用代价最小的一条曲线,作为最终规划的速度曲线,使得规划速度尽量接近期望速度,满足舒适性要求,并减少与侧翻有关的风险。
步骤7对应图2中的速度曲线选优。
现有的速度规划往往没有考虑到由于视线遮挡引起的风险,因此速度规划中往往不包含可视条件速度约束。然而在盘山公路这种地形中,车辆往往很难感知到山体背后路段的潜在危险,若不考虑此潜在危险而继续按照原来的速度行驶,很可能在障碍物或其他风险被感知到的时候又来不及停车,从而增加驾驶风险。而本发明在步骤1中构建了可视条件速度约束,并在步骤5中对生成的速度曲线进行了筛选,只保留了同时满足可视条件速度约束及车辆性能限制约束的速度曲线。本发明的方法因为考虑了由于视线遮挡产生的潜在风险,使得汽车在感知到危险时能够及时停车。
通过本发明的方法可以在盘山公路的特定场景下避免由于视线遮挡造成的危险,使得车辆在满足舒适性的同时能在视线范围受限的场景下能安全地行驶。
为了执行上述实施例的方法,以实现相应的功能和技术效果,下面提供一种应用于盘山公路的速度规划系统,包括:速度约束构建模块、采样模块、拟合模块、速度曲线生成模块、可视条件速度约束检查模块、速度曲线成本计算模块和速度曲线选优模块。
速度约束构建模块,用于考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,建立可视条件速度约束。
采样模块,用于在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点。
拟合模块,用于拟合待规划车辆在参考路径上的运动模型。
速度曲线生成模块,用于根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,求解运动模型,为每个速度采样点生成一条速度曲线。
可视条件速度约束检查模块,用于删除不满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线。
速度曲线成本计算模块,用于计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价。
速度曲线选优模块,用于选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使待规划车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上安全行驶。
本发明实施例提供的应用于盘山公路的速度规划系统与上述实施例所述的应用于盘山公路的速度规划方法,其工作原理和有益效果类似,故此处不再详述,具体内容可参见上述方法实施例的介绍。
本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的应用于盘山公路的速度规划方法。
此外,上述的存储器中的计算机程序通过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、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
进一步地,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如上述的应用于盘山公路的速度规划方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种应用于盘山公路的速度规划方法,其特征在于,包括:
考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,建立可视条件速度约束;所述可视条件速度约束为:;其中,v表示车辆当前速度,a min表示车辆能达到的最大减速度,x vi 表示车辆最大视线范围,||表示绝对值符号;
在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点;
拟合待规划车辆在参考路径上的运动模型;
根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,求解运动模型,为每个速度采样点生成一条速度曲线;
删除不满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线;
计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价;
选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使待规划车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上安全行驶;
其中,计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价,具体包括:
依据公式,计算速度曲线与期望速度的偏离程度的代价;式中,cost deviation 指速度曲线与期望速度的偏离程度的代价,w deviation 表示相比参考速度的偏离程度的代价的权重,v ref (t)代表在t时刻的参考速度,v(t)代表在t时刻的规划速度,t ij 表示第j个速度采样点的时刻;
依据公式,计算速度曲线的舒适性代价;式中,cost jerk 表示舒适性代价,w jerk 表示舒适性代价的权重,jerk(t)为t时刻的加加速度,/>s(t)表示t时刻的纵向位移;
依据公式,计算速度曲线的向心加速度代价;式中,cost cen 代表向心加速度代价,w cen 代表向心加速度代价的权重,k(t)为在t时刻车辆所在位置的道路曲率;
结合速度曲线与期望速度的偏离程度的代价,舒适性代价和向心加速度代价,依据公式cost speed = cost deviation + cost jerk + cost cen ,计算速度曲线的使用代价;式中,cost speed 表示使用代价。
2.根据权利要求1所述的应用于盘山公路的速度规划方法,其特征在于,若车辆行驶的区域为正圆,所述可视条件速度约束为:
v ≤ 2|a min0.5[(R+R r )2-R 2]0.25
其中,R表示盘山公路内侧圆弧的半径,R r 表示盘山公路本车行驶车道的宽度的一半。
3.根据权利要求1所述的应用于盘山公路的速度规划方法,其特征在于,在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点,具体包括:
根据待规划车辆在非紧急时刻的最大加速度和最大减速度,确定速度-时间坐标轴中每个行驶时刻的速度范围;
在确定了每个行驶时刻的速度范围的速度-时间坐标轴上每隔预设时间进行一次采样,每次采样的时间戳序列为[i, i+1, i+2,..., i+7];其中,i表示第i秒,i >0;
在时间戳序列中的每个时间戳进行采样时,选取时间戳对应的最大速度值、最小速度值以及最大速度值和最小速度值之间均匀间隔的4个速度值,在每个时间戳上获得6个速度采样值;
将每个时间戳与选取的一个速度采样值构成一个速度采样点,在每个时间戳上获得6个速度采样点,每次采样获得48个速度采样点;
经过多次采样获得多个速度采样点。
4.根据权利要求1所述的应用于盘山公路的速度规划方法,其特征在于,所述参考路径上的运动模型为:
s(t)=b 1ij t 4+b 2ij t 3+b 3ij t 2+b 4ij t+b 5ij
v(t)=4b 1ij t 3+3b 2ij t 2+2b 3ij t+b 4ij
a(t)=12b 1ij t 2+6b 2ij t+2b 3ij
边界条件为:
s(t 0)= b 5ij = s 0
v(t 0)= b 4ij = v 0
a(t 0)= 2b 3ij = a 0
v(t ij )=4b 1ij t ij 3+3b 2ij t ij 2+2b 3ij t ij +b 4ij = v ij
a(t ij )=12b 1ij t ij 2+6b 2ij t ij +2b 3ij = a ij
式中,s(t)、v(t)和a(t)分别表示t时刻的纵向位移、速度和加速度;b 1ij b 2ij b 3ij b 4ij b 5ij 分别表示在第i秒的第j个速度采样点采样所生成的四次多项式的系数;t 0表示初始时刻,定义为0;s 0v 0a 0分别为车辆初始时刻的纵向位移、速度和加速度;s(t 0)、v(t 0)和a(t 0)分别表示初始时刻的纵向位移、速度和加速度;v ij a ij 分别表示在第i秒的第j个速度采样点的速度和加速度;t ij 表示第j个速度采样点的时刻;v(t ij )和a(t ij )分别表示在第i秒的第j个速度采样点的速度和加速度。
5.根据权利要求1所述的应用于盘山公路的速度规划方法,其特征在于,所述车辆性能限制约束为:
v min v v max
a min a a max
式中,v min v max 分别表示车辆能达到的最小速度和最大速度,a max 表示车辆能达到的最大加速度。
6.一种应用于盘山公路的速度规划系统,其特征在于,包括:
速度约束构建模块,用于考虑盘山公路对行驶车辆的视线遮挡所产生的潜在风险,建立可视条件速度约束;所述可视条件速度约束为:;其中,v表示车辆当前速度,a min表示车辆能达到的最大减速度,x vi 表示车辆最大视线范围,||表示绝对值符号;
采样模块,用于在待规划车辆的行驶速度范围内对速度空间进行采样,获得多个速度采样点;
拟合模块,用于拟合待规划车辆在参考路径上的运动模型;
速度曲线生成模块,用于根据每个速度采样点的速度与时间的采样值,求解运动模型,为每个速度采样点生成一条速度曲线;
可视条件速度约束检查模块,用于删除不满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线;
速度曲线成本计算模块,用于计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价;
速度曲线选优模块,用于选出使用代价最小的一条速度曲线,作为最终规划的速度曲线,使待规划车辆按照最终规划的速度曲线在盘山公路上安全行驶;
其中,计算每一条满足所述可视条件速度约束和车辆性能限制约束的速度曲线的使用代价,具体包括:
依据公式,计算速度曲线与期望速度的偏离程度的代价;式中,cost deviation 指速度曲线与期望速度的偏离程度的代价,w deviation 表示相比参考速度的偏离程度的代价的权重,v ref (t)代表在t时刻的参考速度,v(t)代表在t时刻的规划速度,t ij 表示第j个速度采样点的时刻;
依据公式,计算速度曲线的舒适性代价;式中,cost jerk 表示舒适性代价,w jerk 表示舒适性代价的权重,jerk(t)为t时刻的加加速度,/>s(t)表示t时刻的纵向位移;
依据公式,计算速度曲线的向心加速度代价;式中,cost cen 代表向心加速度代价,w cen 代表向心加速度代价的权重,k(t)为在t时刻车辆所在位置的道路曲率;
结合速度曲线与期望速度的偏离程度的代价,舒适性代价和向心加速度代价,依据公式cost speed = cost deviation + cost jerk + cost cen ,计算速度曲线的使用代价;式中,cost speed 表示使用代价。
7.一种电子设备,其特征在于,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的应用于盘山公路的速度规划方法。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的应用于盘山公路的速度规划方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103693042A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 重庆交通大学 一种基于前视轨迹曲率的山区复杂道路汽车行驶速度预测方法
CN106355919A (zh) * 2016-09-21 2017-01-25 山西省交通科学研究院 一种基于机器视觉的弯道车速限速计算方法及超速警示装置
CN111026122A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 江苏徐工工程机械研究院有限公司 一种无人驾驶车辆的速度规划方法、装置及系统
CN111338335A (zh) * 2019-12-31 2020-06-26 清华大学 一种结构化道路场景下的车辆局部轨迹规划方法
CN115047766A (zh) * 2022-06-13 2022-09-13 西南交通大学 一种基于预测控制模型的速度规划方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090088916A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Honeywell International Inc. Method and system for automatic path planning and obstacle/collision avoidance of autonomous vehicles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103693042A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 重庆交通大学 一种基于前视轨迹曲率的山区复杂道路汽车行驶速度预测方法
CN106355919A (zh) * 2016-09-21 2017-01-25 山西省交通科学研究院 一种基于机器视觉的弯道车速限速计算方法及超速警示装置
CN111026122A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 江苏徐工工程机械研究院有限公司 一种无人驾驶车辆的速度规划方法、装置及系统
CN111338335A (zh) * 2019-12-31 2020-06-26 清华大学 一种结构化道路场景下的车辆局部轨迹规划方法
CN115047766A (zh) * 2022-06-13 2022-09-13 西南交通大学 一种基于预测控制模型的速度规划方法

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