CN118012034A - 局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供的一种局部路径规划方法、装置、车辆及存储介质，涉及自动驾驶技术领域。该方法根据全局路径确定基准线，基于基准线建立曲线坐标系；根据车辆与障碍物之间的距离，建立车辆和障碍物之间的斥力势场；在曲线坐标系下对斥力势场进行采样，得到势场强度低于预设势场强度的势场采样点；根据势场采样点和基准线生成局部路径，从而可以避免人工势场法目标点指向性不足的问题，考虑了车辆动力学约束，可以提升路径规划的合理性和车辆行驶的舒适性，无需对安全区域的候选路径求解碰撞风险，可以提高路径规划效率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及自动驾驶技术领域，特别地，涉及一种局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质。
背景技术
自动驾驶车辆规划算法分为全局规划和局部规划两个阶段。在全局规划阶段，车辆通过数字地图和定位系统的信息来确定全局路径和车辆状态。在局部规划阶段，车辆根据各种传感器例如摄像机和雷达来获取车辆的全局路径和车辆周围的信息(例如，障碍物)，并根据全局路径和车辆周围的信息生成局部路径。
目前的路径规划方法包括人工势场法。人工势场法容易陷入布局最小点导致存在目标点指向性不足的问题，且人工势场法没有考虑车辆动力学约束，导致采用人工势场法规划的路径存在不合理和车辆行驶舒适性不足的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质，以改善上述问题。
第一方面，本申请实施例提供一种局部路径生成方法。该方法包括：根据全局路径确定基准线，基于所述基准线建立曲线坐标系，所述曲线坐标系的横轴为所述基准线，所述曲线坐标系的纵轴为斥力势场；根据车辆与障碍物之间的距离，建立所述车辆和所述障碍物之间的斥力势场；在所述曲线坐标系下对所述斥力势场进行采样，得到势场采样点，所述势场采样点的势场强度低于预设势场强度；根据所述势场采样点和所述基准线生成局部路径。
第二方面，本申请实施例提供一种局部路径生成装置。该装置包括：基准线确定模块，用于根据全局路径确定基准线，基于所述基准线建立曲线坐标系，所述曲线坐标系的横轴为所述基准线，所述曲线坐标系的纵轴为斥力势场；斥力势场建立模块，用于根据车辆与障碍物之间的距离，建立所述车辆和所述障碍物之间的斥力势场；低势场点采样模块，用于在所述曲线坐标系下对所述斥力势场进行采样，得到势场采样点，所述势场采样点的势场强度低于预设势场强度；局部路径生成模块，用于根据所述势场采样点和所述基准线生成局部路径。
第三方面，本申请实施例提供一种车辆。该车辆包括存储器、一个或多个处理器以及一个或多个应用程序。其中，一个或多个应用程序被存储在存储器中，并被配置为当被一个或多个处理器调用时使得一个或多个处理器执行本申请实施例提供的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读取存储介质。该计算机可读取存储介质中存储有程序代码，该程序代码被配置为当被处理器调用时使得处理器执行本申请实施例提供的方法。
本申请实施例提供一种局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质，该方法根据全局路径确定基准线，根据车辆与障碍物之间的距离建立斥力势场，同时引入全局路径和斥力势场，可以避免人工势场法目标点指向性不足的问题，考虑了车辆动力学约束，可以提升路径规划的合理性和车辆行驶的舒适性。此外，将势场强度较低的点设置为势场采样点，可以确定势场强度较低的地方为车辆可通行的安全区域，根据势场采样点和基准线生成局部路径，无需对安全区域的候选路径求解碰撞风险，从而可以提高路径规划效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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它的附图。
图1是本申请一实施例提供的局部路径规划方法的流程示意图；
图2是本申请一示例性实施例提供的局部基准线的示意图；
图3是本申请一示例性实施例提供的车辆与基准线关系的示意图；
图4是本申请一示例性实施例提供的实际应用场景中的曲线坐标系的示意图；
图5是本申请一示例性实施例提供的对图4进行参数化后的曲线坐标系的示意图；
图6是本申请一实施例提供的局部路径生成方法的流程示意图；
图7是本申请一示例性实施例提供的候选路径的示意图；
图8是本申请一示例性实施例提供的直角坐标系下在不同车速和不同基准线情况下得到的候选路径的示意图；
图9是本申请一实施例提供的局部路径规划装置的结构示意图；
图10是本申请一实施例提供的车辆的结构示意图；
图11是本申请一实施例提供的计算机可读取存储介质的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。
请参阅图1，图1是本申请一实施例提供的局部路径规划方法的流程示意图。该局部路径规划方法可以应用于局部路径规划装置，或车辆(中的控制器或处理器)。该局部路径规划方法可以包括以下步骤S110-S140，本实施例以车辆为例进行说明。
步骤S110，根据全局路径确定基准线，基于基准线建立曲线坐标系，曲线坐标系的横轴为基准线，曲线坐标系的纵轴为斥力势场。
全局路径可以指根据车辆的始发地(或当前位置)，目的地，以及始发地和目的地之间的障碍区域和自由区域生成的可行驶路径。车辆通常可以建立包括障碍区域和自由区域的环境地图，在环境地图中选择合适的路径搜索算法(例如，A*和D*搜索算法)，快速实时地搜索全局路径，全局路径可以引导车辆从当前位置行驶到目标位置。
车辆可以在确定全局路径时，根据全局路径确定基准线。具体地，车辆可以按照预设间隔对全局路径上的航路点进行采样，根据采样到的航路点确定基准线的样条曲线。车辆可以获取指定弧长序列，根据指定弧长序列中的弧长对样条曲线进行平滑处理，将平滑后的样条曲线确定为基准线。
预设间隔可以根据实际需求设置，例如，预设间隔为0.2米。车辆可以沿着全局路径方向，按照预设间隔对全局路径上的航路点进行采样，得到多个航路点。将多个航路点连接起来，形成基准线的初步样条曲线，将初步样条曲线参数化为弧长，得到基准线的样条曲线。
车辆可以采用自适应高斯求积法分别计算基准线的样条曲线中所有线段的弧长(也即，基准线中所有线段的弧长)。需要说明的是，基准线中的每段线段的弧长指的是起点至当前航路点之间的弧长，而不是相邻两个航路点之间的弧长。
指定弧长序列指的是包括多个弧长的序列。指定弧长序列中的弧长与基准线中的线段的弧长具有对应关系。指定弧长序列包括的弧长的数量与基准线中所有线段的弧长的数量相同，即多个航路点的数量减去1为指定弧长序列包括的弧长的数量。指定弧长序列中的每相邻两个弧长之差为上述预设间隔，例如，0.2米。指定弧长序列具体可由用户根据实际需求输入。
车辆在获取到指定弧长序列后，可以根据指定弧长序列中的弧长对样条曲线进行平滑处理。具体地，可以采用指定弧长序列中的弧长和三次样条曲线对样条曲线中所有线段的弧长进行平滑处理，得到平滑后的样条曲线，即基准线，具体如以下表达式(1)所示：
其中，xb(s)为直角坐标系(x-y)下的航路点的横坐标；yb(s)为直角坐标系下的航路点的纵坐标；s为指定弧长序列中的与si对应的弧长；si为基准线中第i条弧长(即起点s0到当前航路点si之间的弧长)；a，b，c，d均为函数系数，可以采用最小二乘法估计得到。
作为一示例，请参阅图2，图2是本申请一示例性实施例提供的局部基准线的示意图。其中，S0，S1，S2，S3，S4为按照全局路径方向依次排列的航路点，相邻两个航路点之间间隔0.2米，S0-S4为基准线(也即，平滑后的样条曲线)中的一部分。
在得到基准线之后，车辆可以确定与车辆距离最近的基准线上的点为目标点，并以目标点为中心，建立以基准线为横轴，以斥力势场为纵轴的曲线坐标系，纵轴与横轴具有相互垂直关系。
具体地，车辆可以采用二次极小化和牛顿法结合的二阶方法，对基准线上距离车辆最近的点进行计算，以确定目标点，从而可以最小化车辆与基准线之间的距离。作为一种示例，请参阅图3，图3是本申请一示例性实施例提供的车辆与基准线关系的示意图。其中，P0为车辆中心。Pb为基准线上距离车辆最近的点，即目标点。q0为P0与Pb之间的距离。
为便于理解，在此提供图4和图5对曲线坐标系进行说明，图4是本申请一示例性实施例提供的实际应用场景中的曲线坐标系的示意图，图5是本申请一示例性实施例提供的对图4进行参数化后的曲线坐标系的示意图。图4中，S-q为曲线坐标系，Si是当前距离车辆最近的基准线上的目标点，Kb(s)是基准线。K(s)是车辆当前规划的局部路径。(si，qi)是车辆当前在曲线坐标系下的位置，Si表示弧长，qi表示势场强度。(sf，qf)是局部路径上的切线与基准线平行的点，sf表示弧长，qf表示势场强度。特别地，(sf，qf)也是下面将会提到的势场强度低于预设势场强度的势场采样点。对图4进行参数化后，可以得到图5。图5中，θ是车辆当前位置(si，qi)处的行驶方向(或局部路径)与基准线的夹角，Δsf是基准线上si到sf的距离。
步骤S120，根据车辆与障碍物之间的距离，建立车辆和障碍物之间的斥力势场。
车辆可以通过车载传感器进行视觉感知测距，得到车辆与障碍物之间的距离。其中，车载传感器可以包括但不限于摄像机传感器或激光雷达传感器。
斥力势场用于引导车辆避开障碍物。车辆和障碍物之间的斥力势场以障碍物为中心，势场强度随着远离障碍物降低。也即，车辆与障碍物之间的距离与车辆受到的斥力势场的势场强度成反比，车辆距离障碍物越远，受到的斥力势场的势场强度越低，车辆距离障碍物越近，受到的斥力势场的势场强度越高。
具体地，可以将车辆与障碍物之间的距离输入至斥力势场模型中，可以得到对应的斥力势场。其中斥力势场模型如下表达式(2)所示：
其中，Urep(x)表征斥力势场；rob为与障碍物之间的距离；x为直角坐标系(xy坐标系)下的车辆位置的横坐标；xob为直角坐标系(xy坐标系)下的障碍物位置的横坐标；q为正整数，可根据实际对安全性的要求确定；λ为斥力势场系数，可根据实际对安全性的要求确定；rsafe为不存在碰撞风险的车辆与障碍物之间的安全距离；D为斥力过渡区作用范围，在该范围内障碍物对车辆产生斥力，超过该范围障碍物不会产生斥力，D可根据实际对安全性的要求确定。
在斥力势场建立完毕之后，可以将车辆、障碍物、斥力势场映射到曲线坐标系中，以便在曲线坐标系下对斥力势场进行采样。
步骤S130，在曲线坐标系下对斥力势场进行采样，得到势场采样点，势场采样点的势场强度低于预设势场强度。
势场强度可以反映障碍物对车辆的影响强度，也可以反映障碍物与车辆之间的碰撞风险。例如，势场强度越高，则障碍物对车辆的影响强度越大，障碍物于车辆之间的碰撞风险越高。
预设势场强度可以由用户根据实际对安全性的要求进行设定。通常对安全性的要求越高，预设势场强度越低。
车辆可以在曲线坐标系下将斥力势场中势场强度小于预设强度的点设置为势场采样点，得到多个势场采样点。
在一些实施方式中，在得到多个势场采样点之后，车辆还可以进一步判断多个势场采样点中的任意两个相邻的势场采样点之间的沿着基准线方向上的距离是否小于预设距离，根据判断结果对多个势场采样点进行筛选处理，以在确保路径规划精度的同时降低计算压力。
若判断结果表征两个相邻的势场采样点之间的沿着基准线方向上的距离小于预设距离，则可以删除其中两个相邻的势场采样点中的其中一个，以便减小计算量，降低计算压力。
若判断结果表征两个相邻的势场采样点之间的沿着基准线方向上的距离大于或等于预设距离，则保留两个相邻的势场采样点，以确保路径规划精度。其中，预设距离可以是上述预设间隔，例如，0.2米，预设距离也可以是其他用户根据实际对安全性的要求设定的距离。
根据实际对规划精度的需求和车辆所具备的计算能力，车辆可以选择根据筛选处理前的势场采样点和基准线生成局部路径，也可以选择根据筛选后的势场采样点和基准线生成局部路径，在此不作限制。例如，车辆对规划精度要求较高且具备较高的计算能力，车辆可以选择根据筛选后的势场采样点和基准线生成局部路径。
步骤S140，根据势场采样点和基准线生成局部路径。
车辆可以按照将位于与基准线平行的同一曲线上的势场采样点分为一组的分组规则，对多个势场采样点进行划分，形成多组势场采样点。车辆可以分别基于多组势场采样点中的每组势场采样点，生成每组势场采样点各自对应的候选路径，得到多条候选路径。车辆可以从多条候选路径中确定其中一条为局部路径。
根据实际需求，可以选择采用三次多项式拟合的方式或者其他搜索方法基于多组势场采样点中的每组势场采样点，生成每组势场采样点各自对应的候选路径，得到多条候选路径。其中，搜索方法可以包括但不限于基于图搜索的方法，基于采样的方法，基于离散优化的方法等。
在得到多条候选路径后，可以对多条候选路径分别进行代价评估，确定代价最小的候选路径(即最优路径)为局部路径。其中，代价可以根据实际需求进行设定，例如，代价可以包括路径一致性代价，路径平滑度代价以及路径安全性代价中的其中一种或多种组合。作为一种示例，可以计算每条候选路径对应的路径一致性代价，路径平滑度代价以及路径安全性代价，对路径一致性代价，路径平滑度代价以及路径安全性代价进行加权计算，将得到的最终的代价评估值作为该条候选路径的代价评估值。
本申请实施例提供的局部路径生成方法，根据全局路径确定基准线，根据车辆与障碍物之间的距离建立斥力势场，同时引入全局路径和斥力势场，可以避免人工势场法目标点指向性不足的问题，考虑了车辆动力学约束，可以提升路径规划的合理性和车辆行驶的舒适性。此外，将势场较低的点设置为势场采样点，可以确定势场较低的地方为车辆可通行的安全区域，根据势场采样点和基准线生成局部路径，无需对安全区域的候选路径求解碰撞风险，从而可以提高路径规划效率。
请参阅图6，图6是本申请一实施例提供的局部路径生成方法的流程示意图。该局部路径规划方法可以应用于局部路径规划装置，或车辆(中的控制器或处理器)。该局部路径规划方法可以包括以下步骤S210-S260。
步骤S210，根据全局路径确定基准线，基于基准线建立曲线坐标系，曲线坐标系的横轴为基准线，曲线坐标系的纵轴为斥力势场。
步骤S220，根据车辆与障碍物之间的距离，建立车辆和障碍物之间的斥力势场。
步骤S230，在曲线坐标系下对斥力势场进行采样，得到势场采样点，势场采样点的势场强度低于预设势场强度。
其中，步骤S210-S230的具体描述请参阅前述步骤S110-S130，在此不自赘述。
步骤S240，对势场采样点进行分组，得到多组势场采样点，其中，每组势场采样点中的所有采样点处于与基准线平行的同一曲线上。
如前所述，车辆可以按照将位于与基准线平行的同一曲线上的势场采样点分为一组的分组规则，对多个势场采样点进行划分，形成多组势场采样点。
步骤S250，根据基准线分别对多组势场采样点进行三次多项式拟合，得到多条候选路径。
其中，基准线对一组势场采样点进行三次多项式拟合，得到一条候选路径的方法包括以下步骤：根据上述指定弧长序列中的弧长和基准线中所有线段的弧长计算基准线的曲率和切线斜率；根据一组势场采样点确定对应的三次多项式的边界条件；根据曲率、切线斜率、指定弧长序列中的弧长，基准线中所有线段的弧长，以及三次多项式的边界条件，对该组势场采样点进行三次多项式拟合，生成一条候选路径。
可以按照以下表达式(3)和(4)计算上述表达式(1)所表示的基准线的一阶导数和二阶导数，根据一阶导数和二阶导数计算基准线的切线斜率和曲率：
其中，(xb，yb)处为车辆在直角坐标系下的位置，θb为车辆在(xb，yb)处的行驶方向(或局部路径)与基准线的夹角；kb为(xb，yb)处基准线的曲率；s为指定弧长序列中的弧长；x'b为xb的一阶导数；y'b为yb的一阶导数，为基准线的切线斜率；x″b为xb的二阶导数；y″b为yb的二阶导数；kb为基准线的曲率。
可以按照以下表达式(6)和(7)计算三次多项式的边界条件：
如前所述，(si，qi)为车辆在曲线坐标系下的位置；θ为车辆在(si，qi)处的行驶方向(或局部路径)与基准线的夹角；(sf，qf)为局部路径上的切线与基准线平行的点。
可以按照以下表达式(8)-(10)根据曲率、切线斜率、指定弧长序列中的弧长，基准线中所有线段的弧长，以及三次多项式的边界条件，对该组势场采样点进行三次多项式拟合，生成一条候选路径：
其中，si为基准线中第i条弧长(即起点s0到当前航路点si之间的弧长)；(si，qi)为车辆在曲线坐标系下的位置；s为指定弧长序列中的与si对应的弧长；a，b，c均为函数系数，可以采用最小二乘法估计得到；(sf，qf)为局部路径上的切线与基准线平行的点。
按照生成一条候选路径的方式，分别基于多组势场采样点生成对应的候选路径，可以得到多条候选路径。
作为一种示例，请参阅图7，图7是本申请一示例性实施例提供的候选路径的示意图。其中，矩形方框表征障碍物，多条曲线1-13表征多条候选路径，s为基准线，q为势场。左侧路径索引对应的多条直线1*、8*-13*对应表征候选路径1、8-13存在碰撞风险。即，本申请实施例提供生成多条候选路径，采用后续的代价评估方法可以将具有碰撞风险的候选路径筛选出去，即确定最优路径为局部路径，而无需进行车辆与障碍之间的碰撞检测，减少了计算量，节省了计算资源和路径规划的时间，提升了路径规划的效率。
此外，需要说明的是，现有技术进行碰撞检测通常采用是非判断，也称为0与1的判断，即，根据车辆和障碍物的距离判断是否存在碰撞风险，若存在则确定具有碰撞风险，若不存在则确定不存在碰撞风险，没有考虑障碍物对车辆的影响程度。例如，车辆刚好能从障碍物旁边经过，这种情况现有技术会判断为不存在碰撞风险，而是实际应用中，驾驶员可能驾驶技术较差，导致车辆与障碍物发生碰撞。而本申请实施例考虑了障碍物对车辆的影响程度，建立以障碍物为中心的斥力势场，设置势场强度较低的点作为势场采样点，并根据势场采样点生成多条候选路径，可以提升路径规划的灵活性。例如，请参阅图8，图8是本申请一示例性实施例提供的直角坐标系下在不同车速和不同基准线情况下得到的候选路径的示意图。其中，黑色加粗的线条为基准线。可以看到，基于势场采样点可以生成多条灵活的候选路径。
步骤S260，对多条候选路径进行代价评估，确定代价最小的候选路径为局部路径。
本申请实施例中的代价包括路径一致性代价和路径平滑度代价。车辆可以计算多条候选路径中每条候选路径的路径一致性代价和路径平滑度代价。分别对每条候选路径的路径一致性代价和路径平滑度代价进行加权计算，对应得到每条候选路径的代价评估值。将代价评估值最高的候选路径确定为局部路径。
可以采用以下表达式(11)计算每条候选路径中的路径一致性代价：
其中，Cc[i]为路径一致性代价；s2为当前规划周期和下一规划周期重叠终点处基准线的弧长；s1为当前规划周期和下一规划周期重叠起点处基准线的弧长；为重叠区域的当前路径和先前路径上的点之间的距离的积分。
可以采用以下表达式(12)计算每条候选路径中的路径平滑度代价：
其中，Ck[i]为路径平滑度代价；为选择沿路径长度的平方曲率积分。
可以采用以下表达式(13)进行每条候选路径的路径一致性代价和路径平滑度代价的加权计算，得到代价评估值：
J[i]＝wkCk[i]+wcCc[i] (13)
其中，J[i]为代价评估值；Ck[i]为路径平滑度代价；wk为路径平滑度代价对应的加权因子，也可理解为路径平滑度代价对应的权重；Cc[i]为路径一致性代价；wc为路径一致性代价对应的加权因子，也可理解为路径一致性代价对应的权重。其中，wc和wk可以根据实际对路径平滑度和一致性的要求进行确定。例如，对平滑度要求高于一致性要求时，可以将wk设置为高于wc。
通过上述表达式(11)-(13)，可以计算每条候选路径的代价评估值。比较每条候选路径的代价评估值大小，可以将代价评估值最小的候选路径确定为局部路径。
本申请实施例提供的局部路径生成方法，根据全局路径确定基准线，根据车辆与障碍物之间的距离建立斥力势场，同时引入全局路径和斥力势场，可以避免人工势场法目标点指向性不足的问题，考虑了车辆动力学约束，可以提升路径规划的合理性和车辆行驶的舒适性。将势场较低的点设置为势场采样点，可以确定势场较低的地方为车辆可通行的安全区域，根据势场采样点和基准线生成局部路径，无需对安全区域的候选路径求解碰撞风险，从而可以提高路径规划效率。本申请实施例采用三次多项式拟合得到多条候选路径，可以克服传统样条拟合方法曲线样式固定的问题，可以规划数条结构参数不一的候选路径，提升路径规划的灵活性。此外，本申请实施例在建立基准线时采取平滑处理，基于三次多项式拟合得到候选路径，可以提升规划的路径的平滑度。
请参阅图9，图9是本申请一实施例提供的局部路径规划装置的结构示意图。局部路径规划装置100可以应用于车辆(中的控制器或处理器)。局部路径规划装置100包括基准线确定模块110、斥力势场建立模块120、低势场点采样模块130以及局部路径生成模块140。
基准线确定模块110，用于根据全局路径确定基准线，基于所述基准线建立曲线坐标系，所述曲线坐标系的横轴为所述基准线，所述曲线坐标系的纵轴为斥力势场。
斥力势场建立模块120，用于根据车辆与障碍物之间的距离，建立所述车辆和所述障碍物之间的斥力势场。
低势场点采样模块130，用于在所述曲线坐标系下对所述斥力势场进行采样，得到势场采样点，所述势场采样点的势场强度低于预设势场强度。
局部路径生成模块140，用于根据所述势场采样点和所述基准线生成局部路径。
在一些实施方式中，局部路径生成模块140，还用于对所述势场采样点进行分组，得到多组势场采样点，其中，每组势场采样点中的所有采样点处于与所述基准线平行的同一曲线上；根据所述基准线分别对所述多组势场采样点进行三次多项式拟合，得到多条候选路径；对所述多条候选路径进行代价评估，确定代价最小的候选路径为局部路径。
在一些实施方式中，局部路径生成模块140，还用于获取指定弧长序列，根据所述指定弧长序列中的弧长和所述基准线中所有线段的弧长计算所述基准线的曲率和切线斜率；根据一组势场采样点确定对应的三次多项式的边界条件；根据所述曲率，所述切线斜率，所述指定弧长序列中的弧长，所述基准线中所有线段的弧长，以及所述三次多项式的边界条件，对所述一组势场采样点进行三次多项式拟合，生成一条候选路径。
在一些实施方式中，局部路径生成模块140，还用于计算所述多条候选路径中每条候选路径的路径一致性代价和路径平滑度代价；分别对所述每条候选路径的所述路径一致性代价和所述路径平滑度代价进行加权计算，对应得到所述每条候选路径的代价评估值；将代价评估值最高的候选路径确定为局部路径。
在一些实施方式中，基准线确定模块110，还用于按照预设间隔对全局路径上的航路点进行采样，根据采样到的航路点确定基准线的样条曲线；获取指定弧长序列，根据所述指定弧长序列中的弧长对所述样条曲线进行平滑处理，将平滑处理后的样条曲线确定为基准线。
在一些实施方式中，基准线确定模块110，还用于确定与车辆距离最近的所述基准线上的点为目标点；以所述目标点为中心，建立曲线坐标系。
本领域技术人员可以清楚地了解到，本申请实施例提供的局部路径规划装置300可以实现本申请实施例提供的局部路径规划方法。上述装置和模块的具体工作过程，可以参阅本申请实施例中的局部路径规划方法对应的过程，在此不再赘述。
本申请提供的实施例中，所显示或讨论的模块相互之间的耦合、直接耦合或者通信连接，可以是通过一些接口、装置或模块的间接耦合或通信耦合，可以是电性、机械或其他形式，本申请实施例对此不作限制。
另外，在本申请实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件的功能模块的形式实现，本申请实施例在此不作限制。
请参阅图10，图10是本申请一实施例提供的车辆的结构示意图。该车辆200可以包括一个或多个如下部件：存储器210、一个或多个处理器220以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序可以被存储在存储器210中并被配置为当被一个或多个处理器220调用时，使得一个或多个处理器220执行本申请实施例提供的上述局部路径规划方法。
处理器220可以包括一个或多个处理核。处理器220利用各种接口和线路连接整个车辆200内各个部分，用于运行或执行存储在存储器210内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用运行或执行存储在存储器210内的数据，执行车辆200的各种功能和处理数据。
在一些实施方式中，处理器220可以采用数字信号处理(Digital SignalProcessing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编辑逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器220可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics ProcessingUnit，GPU)和调制解调器中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成于处理器220中，单独通过一块通信芯片进行实现。
存储器210可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。存储器210可以用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器210可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可以存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令、用于实现上述各个方法实施例的指令等。存储数据区可以存储车辆200在使用中所创建的数据等。
请参阅图11，图11是本申请一实施例提供的计算机可读取存储介质的结构示意图。该计算机可读取存储介质300中存储有程序代码310，该程序代码310被配置为当被处理器调用时，使得处理器执行本申请实施例提供的上述局部路径规划方法。
计算机可读取存储介质300可以是诸如闪存、电可擦除可编辑只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、可擦除可编辑只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地，计算机可读取存储介质300包括非易失性计算机可读介质(Non-TransitoryComputer-Readable Storage Medium，Non-TCRSM)。计算机可读取存储介质300具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码310的存储空间。这些程序代码310可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码310可以以适当的形式进行压缩。
综上所述，本申请实施例提供一种局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质，该方法根据全局路径确定基准线，根据车辆与障碍物之间的距离建立斥力势场，同时引入全局路径和斥力势场，可以避免人工势场法目标点指向性不足的问题，考虑了车辆动力学约束，可以提升路径规划的合理性和车辆行驶的舒适性。此外，将势场强度较低的点设置为势场采样点，可以确定势场强度较低的地方为车辆可通行的安全区域，根据势场采样点和基准线生成局部路径，无需对安全区域的候选路径求解碰撞风险，从而可以提高路径规划效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种局部路径生成方法，其特征在于，包括：
根据全局路径确定基准线，基于所述基准线建立曲线坐标系，所述曲线坐标系的横轴为所述基准线，所述曲线坐标系的纵轴为斥力势场；
根据车辆与障碍物之间的距离，建立所述车辆和所述障碍物之间的斥力势场；
在所述曲线坐标系下对所述斥力势场进行采样，得到势场采样点，所述势场采样点的势场强度低于预设势场强度；
根据所述势场采样点和所述基准线生成局部路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述势场采样点和所述基准线生成局部路径，包括：
对所述势场采样点进行分组，得到多组势场采样点，其中，每组势场采样点中的所有采样点处于与所述基准线平行的同一曲线上；
根据所述基准线分别对所述多组势场采样点进行三次多项式拟合，得到多条候选路径；
对所述多条候选路径进行代价评估，确定代价最小的候选路径为局部路径。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述基准线对一组势场采样点进行三次多项式拟合，得到一条候选路径的方法，包括：
获取指定弧长序列，根据所述指定弧长序列中的弧长和所述基准线中所有线段的弧长计算所述基准线的曲率和切线斜率；
根据一组势场采样点确定对应的三次多项式的边界条件；
根据所述曲率，所述切线斜率，所述指定弧长序列中的弧长，所述基准线中所有线段的弧长，以及所述三次多项式的边界条件，对所述一组势场采样点进行三次多项式拟合，生成一条候选路径。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述多条候选路径进行代价评估，确定代价最小的候选路径为局部路径，包括：
计算所述多条候选路径中每条候选路径的路径一致性代价和路径平滑度代价；
分别对所述每条候选路径的所述路径一致性代价和所述路径平滑度代价进行加权计算，对应得到所述每条候选路径的代价评估值；
将代价评估值最高的候选路径确定为局部路径。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据全局路径确定基准线，包括：
按照预设间隔对全局路径上的航路点进行采样，根据采样到的航路点确定基准线的样条曲线；
获取指定弧长序列，根据所述指定弧长序列中的弧长对所述样条曲线进行平滑处理，将平滑处理后的样条曲线确定为基准线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述基准线建立曲线坐标系，包括：
确定与车辆距离最近的所述基准线上的点为目标点；
以所述目标点为中心，建立曲线坐标系。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述斥力势场以所述障碍物为中心，势场强度随着远离所述障碍物降低。
8.一种局部路径生成装置，其特征在于，包括：
基准线确定模块，用于根据全局路径确定基准线，基于所述基准线建立曲线坐标系，所述曲线坐标系的横轴为所述基准线，所述曲线坐标系的纵轴为斥力势场；
斥力势场建立模块，用于根据车辆与障碍物之间的距离，建立所述车辆和所述障碍物之间的斥力势场；
低势场点采样模块，用于在所述曲线坐标系下对所述斥力势场进行采样，得到势场采样点，所述势场采样点的势场强度低于预设势场强度；
局部路径生成模块，用于根据所述势场采样点和所述基准线生成局部路径。
9.一种车辆，其特征在于，包括：
存储器；
一个或多个处理器；
一个或多个应用程序，其中，所述一个或多个应用程序存储在所述存储器中，并被配置为当被所述一个或多个处理器调用时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码被配置为当被处理器调用时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211368618.4A CN118012034A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211368618.4A CN118012034A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118012034A true CN118012034A (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=90943427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211368618.4A Pending CN118012034A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 局部路径生成方法、装置、车辆及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118012034A (zh) |
-
2022
- 2022-11-03 CN CN202211368618.4A patent/CN118012034A/zh active Pending
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