JP6357723B2 - スマート車両に用いられる局部軌跡計画方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンピューター利用技術分野に関し、特に、スマート車両に用いられる局部軌跡計画方法と軌跡に関する。

スマート車両は、環境認知、計画判断、マルチ階級運転補助等の機能を一体に集積した統合システムで、車両にインテリゼントの環境認知能力を具備させ、車両走行の安全及び危険状態を自動的に分析でき、車両が人の意志に従って目的地に至るようにし、最後に人に代わって操作する目的を実現する。最近、スマート車両は、世界の自動車工程分野で研究するホット課題及び自動車産業の成長の新たな動力になり、多い発達国ではそれを重点に発展しようとするスマート交通システムの一つとしている。

スマート車両は走行過程でいろいろな道路構造及び交通状況に会う可能性があり、自動車走行の局部軌跡計画をどのように実現するかはスマート車両設計においてキー技術になっている。今の技術は、センサーによって周囲の交通状況を得て行う障害物回避、追い超し、変道等の一部の制御計画に限定されており、スマート車両の局部軌跡計画を実現できる良い方式は提出していない。

以上に鑑み、本発明は、スマート車両に用いられる局部軌跡計画方法及び装置を提供する。

具体的な技術案は、以下のようである。
本発明は、予めに開始地点から目的地点までの経路計画情報を獲得するスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法を提供するが、前記方法は、
目標車道を確定し、
前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングし、
現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行い、
速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とすることを含む。
本発明の一好ましい実施形態によると、前記方法は、周期的に実行され又は特定の事件によって触発される。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記確定目標車道は、
前記経路計画情報から目標車道の情報を獲得し、又は、
現在走行環境に基づいて、行為判断を行うことを含み、行為判断結果は目標車道の情報を含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記スマート車両がマルチ車道経路までに走行した時、前記現在走行環境に基づいて行為判断を行う。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記現在走行環境は、道路要素と周囲交通要素を含み、
前記道路要素は、スマート車両の現在所在車道が目的地点に至れるか否か、スマート車両の現在所在車道の残り走行距離、スマート車両の現在所在車道の左側に走行可能な車道があるか否か、現在車道の右側に走行可能な車道があるか否か、スマート車両の現在所在道路で目的地点に至れる車道情報及びスマート車両の現在所在道路での残り走行距離が最長な車道情報における一つ又は何れかの組み合わせを含み、
前記周囲交通要素は、スマート車両の現在所在位置の周囲の予設範囲内の障害物の位置、速度、類別及び体積における一つ又は何れかの組み合わせを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記行為判断を行うことは、
前記現在走行環境と予設の判断規則をマッチングして、マッチングする行為判断結果を確定し、又は、
前記現在走行環境を判断モジュールに入力して、前記判断モジュールから出力する判断結果を獲得することを含み、前記判断モジュールは予めに機械学習方式で構築したものである。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングすることは、
前記経路計画情報から前記目標車道の情報を獲得し、
スマート車両の現在速度に基づいて、目標車道で候補曲線の終点範囲を確定し、
前記終点範囲で候補曲線の終点をサンプリングし、スマート車両の現在所在位置を候補曲線の始点とし、それぞれ候補曲線の始点と各候補曲線の終点に基づいてサンプリングして、各候補曲線を形成することを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、候補曲線の始点と終点に基づいてサンプリングする時に、オイラ回転線によってサンプリングして候補曲線を形成する。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記終点範囲内で候補曲線の終点をサンプリングすることは、
前記終点範囲内の車道中心線で等間隔にサンプリングして各候補曲線の終点を得ることを含み、前記候補曲線の終点方向と曲率は何れも目標車道と一致している。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記候補曲線の始点の方向はスマート車両の現在走行方向と一致し、前記候補曲線の始点の曲率はスマート車両の現在のハンドルの転向角と軸距によって定める。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行うことは、
スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より小さいと、前記候補曲線で予設の第一加速度で等減速を行い、
スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より大きいと、前記候補曲線で予設の第二加速度で等加速を行い、
スマート車両の現在速度が車道速限より大きいと、前記候補曲線で予設の第三加速度で等減速を行い、
スマート車両の現在速度がカーブ安全速度より大きいと、前記候補曲線で予設の第四加速度で等減速を行うことを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とすることは、
前記候補曲線から障害物までの距離、前記候補曲線の曲率、前記候補曲線の加速度及び車両の前記候補曲線を走行完了するのに掛かる時間などの要素での一つ又は何れかの組合せに基づいて、各速度計画を行った各候補曲線を評価して、最適な一つを選択して目標軌跡とすることを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、スマート車両が計画した経路から離脱すると、触発して経路計画を再度に行って新たな経路計画情報を得ており、新たな経路計画情報に基づいて後の局部軌跡計画を行う。

本発明の一好ましい実施形態によると、当該方法は、さらに、
目標軌跡情報を前記スマート車両の制御システムに発送して、前記制御システムが前記スマート車両を前記目標軌跡に沿って走行させるように制御する。

本発明は、スマート車両に用いられる局部軌跡計画装置を提供し、当該装置は、
獲得開始地点から目的地点までの経路計画情報を獲得するインターフェースブロックと、
目標車道を確定する車道確定ブロックと、
前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングする曲線サンプリングブロックと、
現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行う速度計画ブロックと、
速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とする軌跡選択ブロックとを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記装置は周期的に実行され又は特定の事件によって触発される。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記車道確定ブロックは、具体的に、前記経路計画情報から目標車道の情報を獲得し、又は、行為判断ブロックの行為判断結果から目標車道の情報を獲得するのに用いられ、
前記行為判断ブロックは、現在走行環境に基づいて、行為判断を行うことに用いられる。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記スマート車両がマルチ車道経路までに走行した時、前記行為判断ブロックが行為判断を行う。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記現在走行環境は、道路要素と周囲交通要素を含み、
前記道路要素は、スマート車両の現在所在車道が目的地点に至れるか否か、スマート車両の現在所在車道の残り走行距離、スマート車両の現在所在車道の左側に走行可能な車道があるか否か、現在車道の右側に走行可能な車道があるか否か、スマート車両の現在所在道路で目的地点に至れる車道情報及びスマート車両の現在所在道路での残り走行距離が最長な車道情報における一つ又は何れかの組み合わせを含み、
前記周囲交通要素は、スマート車両の現在所在位置の周囲の予設範囲内の障害物の位置、速度、類別及び体積における一つ又は何れかの組み合わせを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記行為判断ブロックが行為判断を行う時に、具体的に、
前記現在走行環境と予設の判断規則をマッチングして、マッチングする行為判断結果を確定し、又は、
前記現在走行環境を判断モジュールに入力して、前記判断モジュールから出力する判断結果を獲得することを実行し、前記判断モジュールは予めに機械学習方式で構築したものである。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記曲線サンプリングブロックは、具体的に、
前記経路計画情報から前記目標車道の情報を獲得し、
スマート車両の現在速度に基づいて、目標車道で候補曲線の終点範囲を確定し、
前記終点範囲で候補曲線の終点をサンプリングし、スマート車両の現在所在位置を候補曲線の始点とし、それぞれ候補曲線の始点と各候補曲線の終点に基づいてサンプリングして、各候補曲線を形成するのに用いられる。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記曲線サンプリングブロックは、候補曲線の始点と終点に基づいてサンプリングする時に、オイラ回転線によってサンプリングして候補曲線を形成する。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記曲線サンプリングブロックは、前記終点範囲内の車道中心線で等間隔にサンプリングして各候補曲線の終点を得ており、前記候補曲線の終点方向と曲率は何れも目標車道と一致している。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記候補曲線の始点の方向はスマート車両の現在走行方向と一致し、前記候補曲線の始点の曲率はスマート車両の現在のハンドルの転向角と軸距によって定める。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記速度計画ブロックが行う速度計画は、
スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より小さいと、前記候補曲線で予設の第一加速度で等減速を行い、
スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より大きいと、前記候補曲線で予設の第二加速度で等加速を行い、
スマート車両の現在速度が車道速限より大きいと、前記候補曲線で予設の第三加速度で等減速を行い、
スマート車両の現在速度がカーブ安全速度より大きいと、前記候補曲線で予設の第四加速度で等減速を行うことを含む。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記速度計画ブロックは、具体的に、前記候補曲線から障害物までの距離、前記候補曲線の曲率、前記候補曲線の加速度及び車両の前記候補曲線を走行完了するのに掛かる時間などの要素での一つ又は何れかの組合せに基づいて、各速度計画を行った各候補曲線を評価して、最適な一つを選択して目標軌跡とするのに用いられる。

本発明の一好ましい実施形態によると、当該装置は、さらに走行軌跡監視ブロックを含み、
当該走行軌跡監視ブロックは、スマート自動車の走行軌跡を監視し、スマート車両が計画した経路から離脱すると、地図類のサービスを触発して、経路計画を再度に行い、前記インターフェースブロックを触発して新たな経路計画情報を獲得するのに用いられる。

本発明の一好ましい実施形態によると、前記軌跡選択ブロックは、さらに、目標軌跡情報を前記スマート車両の制御システムに発送して、前記制御システムが前記スマート車両を前記目標軌跡に沿って走行させるように制御することに用いられる。

以上の技術案によると、本発明は、目標車道を確定し、前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングし、現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行い、速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とすることによって、スマート車両の局部軌跡計画を実現する。

本発明の実施例で提供する主な方法フロチャートである。 本発明の実施例で提供する方法の詳細実現フローである。 本発明の実施例で提供する一つの候補曲線のサンプリング概略図である。 本発明の実施例で提供する装置構成図である。

本発明の目的、技術案及び利点をより明瞭にするように、以下では図面を利用し具体的な実施例で、本発明を詳細に説明する。

本発明の実施例で使用する用語はただ特定な実施例を記述するためのもので、本発明を制限するためのものではない。本発明の実施例と特許請求の範囲で使用した単数形式の「一種類」、「前記」及び「当該」は、文脈で明らかに単数だけを意味しない限り、複数の形式を含む。

また、本文で使用する用語「と/または」は、ただ関連対象の関連関係を表示するもので、三つの関係が可能である。例えば、Aと/またはBは、ただAだけ存在する場合と、AとBが同時に存在する場合と、ただBだけ存在する場合の三つの可能性がある。また、本文で符号「/」は、一般に前後関連対象が「または」の関係であることを示す。

文脈によって、ここで使用する単語「…と（れば）」は、「…時」又は「…と」または「確定すると」または「検出に従い」の意味に解釈できる。これと類似に、文脈によって、単語「…を確定すると」又は「（記述する条件又は事件）を検出すると」は、「…確定する時」又は「確定に従って」又は「（記述する条件又は事件）を検出した時」又は「（記述する条件又は事件）の検出に従い」に解釈できる。

本発明のスマート車両に用いられる局部軌跡計画は、先ずに、「経路」と「軌跡」を区分する。経路とは、開始地点から目的地点までの一つの案内経路で、道路情報のみを含み、正確な位置（例えば、座標）、速度、時間等の特徴を含まない。軌跡とは、路面上の一連の正確な位置点で、速度、時間等の特徴を有する。経路計画は、地図類サービスを通じて実現でき、経路計画は、通常は全体的な計画で、本発明で実現するのは局部の軌跡計画である。

図1は、本発明の実施例で提供する主な方法フロチャートであり、図1に示すように、当該方法は、主に以下のステップを含む。

101で、予めに開始地点から目的地点までの経路計画情報を獲得する。
経路計画は、従来の技術によって実現でき、本発明は、経路計画の方式を限定しなく、従来の大部分の地図類サービス（ナビゲーション類サービス）は、何れも開始地点から目的地点までの経路計画を実現できる。経路計画情報は、開始地点から目的地点までのナビゲーション経路を含む、当該経路は一つの始点から終点まで接続する通路で、一つの道路に複数の車道が存在する場合、経路計画情報はそれから選択しなく、道路情報のみを含む。また、地図類サービスに基づいて、特に高精度の地図類サービスは、高精度の道路情報を有するので、経路計画情報には、道路に含む車道情報、例えば、車道線の位置、車道の曲率、車道の速限、車道の接続属性等を含んでいてもよい。

例えば、開始地点は後楊村路で、目的地点はオリン西路であると、経路計画情報は、後楊村路、3車道あり、右折してランプウエーへ入る、速限40であってもよい。200メートル前で左方向でG7本道に入る、G7本道には4車道がある、速限80。5キロメートル後に右方向でランプウエーに入る、速限50。200メートル後にランプウエー分岐点で左側のランプウエーを走る。500メートル後に左側で五環本道に入る、4車道、速限100。

以下で、各ステップは局部軌跡計画の実現ステップであり、局部軌跡計画は、スマート車両の走行過程で周期的に実行されてもよく、例えば、100ミリ秒毎に一回実行する。また、例えば、車道選択を行う必要がある場合、又は行為判断の後にスマート車両の運転行為を変更する（例えば、追い超し、変道）必要がある場合等には、特定の事件によって触発されてもよい。

102で、目標車道を確定する。
本ステップは、主に二つの方式を含むがこれに限定されない。

１．経路計画情報から目標車道の情報を獲得する。上記のように、経路計画情報には例えば幾つかの車道等の道路情報のみを含むが、車道選択を行わない。ある道路はスマート車両の走行方向で一つのみの車道を含んでいるので、このような場合は、当該車道を直接に目標車道としてもよい。

２．複数の車道が存在して選択する必要がある場合、又は変道処理を行う必要がある場合は、現在走行環境に基づいて行為判断を行う必要があり、行為判断結果には目標車道の情報を含んでいる。例えば、行為判断結果は左方向への変道であると、目標車道は、スマート車両の現在所在車道の左側に隣接する車道である。このような方式に対して、後の実施例で詳細に記述する。

103で、前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングする。

目標車道を確定してから、スマート車両の現在所在位置から目標車道までに走行するには多い軌跡が存在する可能性があり、その多い軌跡から一つを選択判断する必要がある。本ステップは、サンプリングの方式で、複数の候補曲線をサンプリングし、候補曲線毎は多い点によって構成する。候補曲線は、スマート車両が候補曲線に沿って目標車道までに走行できることを意味する。候補曲線のサンプリング方式は、後の実施例で詳細に説明する。

104で、現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行う。
候補曲線は、ただ位置情報では不充分であるので、スマート車両が候補曲線に沿って走行する時、速度即ちどのような速度で候補曲線を走行するかも考慮する必要があるので、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行う必要がある。速度計画を行う時に主に考慮するのは、現在走行環境、例えば、前方車両の状况、道路速限状况等である。速度計画の具体的な形態は、後の実施例で詳細に説明する。

105で、速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とする。
本ステップは、複数の候補曲線から一つを選択して目標軌跡とする時に、速度計画をした後の各候補曲線を評価し、評価結果に基づいて最適の一つを選択してもよい。所謂評価は、実際候補曲線の優劣に対して比較し判断することで、具体的な評価方式は、後の実施例で詳細に説明する。

以上は本発明の主な実現形態で、以下では、一つの具体的な実施例によって前記方法の具体的な実現形態を詳細に説明する。図2は、本発明の実施例で提供する方法の詳細実現流れで、図2に示すように、高精度の地図サービスによって開始地点から目標地点までの経路計画情報を獲得してから、周期的に又は特定事件によって触発されて、以下のステップを実行する。

201で、現在走行環境に基づいて、行為判断を行い、目標車道を確定する。
現在走行環境は、主に道路要素と、周囲交通要素との二つの要素を含む。道路要素は、スマート車両の現在所在車道が目的地点に至れるか否か、スマート車両の現在所在車道の残り走行距離、スマート車両の現在所在車道の左側に走行可能な車道があるか否か、現在車道の右側に走行可能な車道があるか否か、スマート車両の現在所在道路で目的地点に至れる車道情報スマート車両の現在所在道路での残り走行距離が最長な車道情報における一つ又は何れかの組み合わせを含んでいてもよい。周囲交通要素は、スマート車両の現在所在位置の周囲の予設範囲内の障害物の位置、速度、類別及び体積における一つ又は何れかの組み合わせを含んでいてもよい。

行為判断を行う時、判断した結果は、主に、例えば、追従、車道変え、カーブ、上下ランプウエー等の運転行為である。具体的な行為判断は、以下の二つの方式を利用することができるが、これらに限定されない。

１．現在走行環境と予設の判断規則をマッチングして、マッチングする行為判断結果を確定する。即ち、予めに上記各要素の組合せと各判断結果を対応付け、このような対応付けは判断規則で、行為判断を行う必要がある場合に、スマート車両の現在走行環境と判断規則をマッチングして、マッチングして得たのが行為判断結果である。

２．現在走行環境を判断モジュールに入力して、前記判断モジュールから出力する判断結果を獲得する。即ち、予めに若干のサンプルデータを収集し、前記現在走行環境の各要素を抽出して特徴とし、機械学習方式で判断モジュールを訓練させる。スマート車両に対して実時間的に行為判断を行う必要がある場合、スマート車両の現在走行環境を抽出し、現在走行環境の各要素を特徴として判断モジュールに入力すると、判断モジュールが出力する判断結果を得ることができる。

行為判断によって、目標車道の情報を確定できる。例えば、行為判断結果が左車道へ変道すると、目標車道がスマート車両の現在所在車道の左側に隣接する車道である。行為判断結果が右車道への変道であると、目標車道は、スマート車両の現在所在車道の右側に隣接する車道である。行為判断結果が速限、カーブ等であれば、目標車道は元のままで現在所在車道である。

202で、経路計画情報から目標車道の情報を獲得し、スマート車両の現在速度に基づいて、目標車道で候補曲線の終点範囲を確定し、終点範囲で候補曲線の終点をサンプリングし、スマート車両の現在所在位置を候補曲線の始点とし、それぞれ候補曲線の始点と各候補曲線の終点に基づいてサンプリングして、各候補曲線を形成する。

候補曲線の形式は、オイラ回転線、ベジエ曲線、スプライン曲線等であってもよい。オイラ回転線を例とすると、候補曲線の類型を確定し、候補曲線の始点と候補曲線の終点を確定すると、当該候補曲線を確定できる。

候補曲線の開始地点は、スマート車両の現在所在位置であり、始点方向はスマート車両の現在走行方向と一致し、始点曲率は、スマート車両の現在のハンドル転向角と軸距離によって確定する。例えば、始点曲率Kは、以下の数式によって確定してもよい。
Ｋ＝（ｔａｎ（α））／Ｌ

ただ、αは前輪の転向角で、ハンドル転向角と所定の比例関係を形成し、この関係はスマート車両自身の設計によって定められる。Lは、スマート車両の前後軸距離によって確定する。

重点は、候補曲線終点のサンプリングである。先に、経路計画情報から目標車道の情報、即ち目標車道の位置情報を獲得する。候補曲線の目的は、スマート車両が目標車道までに安定に移動することであるので、一つの適合な範囲を確定する必要があり、候補曲線の終点は当該範囲内にある必要がある。当該範囲は、スマート車両の現在速度によって定まり、スマート車両の現在速度が大きい時、当該範囲はスマート車両の現在位置から遠く、そうしないと近い。範囲の確定は、経験規則によってもよい。終点範囲を確定してから、当該終点範囲内の車道中心線で等間隔にサンプリングして、各候補曲線の終点を得てもよい。幾つかの終点があれば幾つかの候補曲線があり、候補曲線の終点方向と曲率方向は、何れも目標車道と一致している。

図3に示すように、スマート車両が現在第一車道に位置し、目標車道は第二車道である。現在の車両の所在位置Aは、曲線始点である。スマート車両の現在速度によって、候補曲線の終点範囲がx1~x2範囲であると確定する。当該範囲内で車道中心線に沿って等間隔サンプリングして、5個の点B1、B2、B3、B4、B5をサンプリングしてそれぞれ候補曲線終点とし、オイラ回転線によって候補曲線で他の点のサンプリングを行い、５の候補曲線を形成する。

203で、現在の走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行う。

本ステップでは、主にスマート車両と前方車両の距離、安全速限等の要素を考慮し、主に以下の処理を含むがこれに限定されない。

スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より小さいと、候補曲線で予設の第一加速度で等減速を行う。

ここで、目標追従距離は、前方車両の速度と安全時間の間隔、例えば、前方車両の速度と安全時間間隔の乗算によって定める。安全時間間隔は、通常は3秒とする。

スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より大きいと、候補曲線で予設の第二加速度で等加速を行う。

前記二つの速度計画方式は、スマート車両の走行過程で前方車両と衝突することを防止するためのものである。

スマート車両の現在速度が車道速限より大きいと、候補曲線で予設の第三加速度で等減速を行う。

スマート車両の現在速度がカーブ安全速度より大きいと、候補曲線で予設の第四加速度で等減速を行う。ここで、カーブ安全速度は、車道速限と車道曲率によって確定してもよい。

上述第一加速度、第二加速度、第三加速度と第四加速度は、経験値を取っても良い。候補曲線の速度計画は、主に安全性、安定性と快適性を考慮するものである

204で、候補曲線から障害物までの距離、前記候補曲線の曲率、前記候補曲線の加速度及び車両の前記候補曲線を走行完了するのに掛かる時間などの要素での一つ又は何れかの組合せに基づいて、各速度計画を行った各候補曲線を評価して、最適な一つを選択して目標軌跡とする。

各候補曲線を評価する時に、若干の指標を参照するが、以下ではこれらの指標を1つずつ説明する。

1）候補曲線の障害物までの距離。障害物まで遠いほど、候補曲線がよりよい。障害物は車両、行人、交通バリケード、建筑物等であってもよい。

2）候補曲線の曲率。候補曲線の曲率が小さいほど、候補曲線がよりよく、このような曲線の走行平穏性がよりよい。また、スマート車両は最小ステアリング半径の制限があるので、候補曲線の曲率が所定値より大きいと、スマート車両は実行できなく、曲率が予設の閾値より大きい候補曲線を削除して、目標軌跡の選択から排除してもよい。

3）候補曲線の加速度。加速度が小さいほど、運転者と乗客の快適性がより高いので、候補曲線がよりよい。

4）車両の候補曲線を走行完了するのに掛かる時間。容易に理解でき、車両の候補曲線を走行完了するのに掛かる時間が短いほど、候補曲線がよりよい。

前記指標における複数を統合的に考慮し、前記指標に基づいてそれぞれ候補曲線に点数を付与し、各指標の点数を重み付け処理して、各候補曲線の点数を得ており、その後にそれから点数が最適な一つの候補曲線を目標軌跡として選択する。

205で、目標軌跡情報をスマート車両の制御システムに発送して、制御システムにスマート車両を目標軌跡に沿って走行するように制御させる。

制御システムは、目標軌跡の情報を受信してから、目標軌跡の情報に基づいてスマート車両のハンドル転向角、ブレーキング、アクセル等の制御パラメータを確定し、これらの制御パラメータによってハンドル、ブレーキング、アクセル等を制御し、スマート車両を最後に目標軌跡に沿って走行させる。制御システムが具体的にどのように目標軌跡の情報に基づいて制御パラメータを確定するのは、本発明で制限する内容ではない。

また、本発明の実施例で、さらにスマート車両の走行状態を実時間的に監視し、スマート車両が計画した経路から離脱すると、地図類サービスを触発して当該スマート車両に対して再び経路計画を行い、この時計画した経路開始地点はスマート車両の現在の所在位置である。また、新しい経路計画情報に基づいて、後の局部軌跡計画を行う。

以上は、本発明で提供する方法に対する詳細な説明で、以下では、実施例を利用して本発明で提供する装置を詳細に説明する。

図4は、本発明の実施例で提供する装置構成図で、装置は周期的に処理を実行し又は特定の事件によって触発されて処理を実行する。図4に示すように、当該装置は、インターフェースブロック01と、車道確定ブロック02と、曲線サンプリングブロック03と、速度計画ブロック04と、軌跡選択ブロック05とを含み、さらに、行為判断ブロック06と、走行軌跡監視ブロック07とを含んでいてもよい。各構成手段の主な機能は、以下の様である。

インターフェースブロック01は、開始地点から目的地点までの経路計画情報を獲得し、当該経路計画情報は、地図類サービスから獲得でき、例えば、スマート車両における高精度地図ブロックから獲得する。

車道確定ブロック02は、目標車道を確定する。車道確定ブロック02は、二つの方式を利用してもよいが、これに限定されない。

１．経路計画情報から目標車道の情報を獲得する。経路計画情報には、道路情報、例えば、幾つかの車道を含んでいるか等の道路情報が存在するが、車道選択を行わない。ある道路は、スマート車両の走行方向で一つのみの車道を含んでいるので、このような場合は、当該車道を直接に目標車道としてもよい。

２．行為判断ブロックの行為判断結果から、目標車道の情報を獲得する。行為判断ブロック06は、現在走行環境に基づいて、行為判断を行う。スマート車両がマルチ車道経路までに走行した時、行為判断ブロック06は行為判断を始めても良い。

現在走行環境は、道路要素と、周囲交通要素とを含んでいてもよい。道路要素は、スマート車両の現在所在車道が目的地点に至れるか否か、スマート車両の現在所在車道の残り走行距離、スマート車両の現在所在車道の左側に走行可能な車道があるか否か、現在車道の右側に走行可能な車道があるか否か、スマート車両の現在所在道路で目的地点に至れる車道情報スマート車両の現在所在道路での残り走行距離が最長な車道情報における一つ又は何れかの組み合わせを含んでいてもよい。周囲交通要素は、スマート車両の現在所在位置の周囲の予設範囲内の障害物の位置、速度、類別及び体積における一つ又は何れかの組み合わせを含んでいてもよい。

行為判断ブロック06が行為判断を行う時判断した結果は、主に、追従、車道変え、カーブ、上下ランプウエー等の運転行為である。具体的な行為判断は、以下の二つの方式を利用してもよいが、これに限定されない。

１．現在走行環境と予設の判断規則をマッチングして、マッチングする行為判断結果を確定する。

２．現在走行環境を判断モジュールに入力して、判断モジュールから出力する判断結果を獲得し、判断モジュールは予めに機械学習の方式で構築したものである。

曲線サンプリングブロック03は、経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングする。

具体的に、曲線サンプリングブロック03は、経路計画情報から目標車道の情報を獲得してから、スマート車両の現在速度に基づいて、目標車道で候補曲線の終点範囲を確定し、終点範囲で候補曲線の終点をサンプリングし、スマート車両の現在所在位置を候補曲線の始点とし、それぞれ候補曲線の始点と各候補曲線の終点に基づいてサンプリングして、各候補曲線を形成する。

ここで、曲線サンプリングブロック03は、候補曲線の始点と終点によってサンプリングする時に、オイラ回転線に基づいてサンプリングし、候補曲線を形成する。オイラ回転線の以外に、ベジエ曲線、スプライン曲線等を利用してもよい。

候補曲線終点のサンプリングを行う時、曲線サンプリングブロック03は終点範囲内の車道中心線で等間隔にサンプリングして各候補曲線の終点を得ており、候補曲線の終点方向と曲率は何れも目標車道と一致している。

候補曲線の始点の方向はスマート車両の現在走行方向と一致し、候補曲線の始点の曲率は、スマート車両の現在のハンドル転向角と軸距離によって定める。

速度計画ブロック04は、現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行う。

速度計画ブロック04は、主に、スマート車両と前方車両の距離、安全速限等の要素を考慮して、主に以下の処理を含むがこれらに限定されない。

スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より小さいと、候補曲線で予設の第一加速度で等減速を行う。

目標追従距離は、前方車両の速度と安全時間間隔、例えば、前方車両の速度と安全時間間隔の乗算によって定めてもよい。安全時間間隔は、通常は3秒とする。

スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より大きいと、候補曲線で予設の第二加速度で等加速を行う。

前記二つの速度計画方式は、スマート車両の走行過程で前方車両と衝突することを防止するためのものである。

スマート車両の現在速度が車道速限より大きいと、候補曲線で予設の第三加速度で等減速を行う。

スマート車両の現在速度がカーブ安全速度より大きいと、候補曲線で予設の第四加速度で等減速を行う。ここで、カーブ安全速度は、車道速限と車道曲率によって確定してもよい。

上述第一加速度、第二加速度、第三加速度と第四加速度は、経験値を取っても良い。
軌跡選択ブロック05は、速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とする。具体的に、候補曲線から障害物までの距離、前記候補曲線の曲率、前記候補曲線の加速度及び車両の候補曲線を走行完了するのに掛かる時間などの要素での一つ又は何れかの組合せに基づいて、各速度計画を行った各候補曲線を評価して、最適な一つを選択して目標軌跡としてもよい。評価する時に参照する各指標の詳細は、方法実施例での記述を参照し、ここで重複に説明しない。

軌跡選択ブロック05は、目標軌跡情報をスマート車両の制御システムに発送して、制御システムにスマート車両を目標軌跡に沿って走行するように制御する。制御システムは、目標軌跡の情報を受信してから、目標軌跡の情報に基づいて、スマート車両のハンドル転向角、ブレーキング、アクセル等の制御パラメータを確定し、これらの制御パラメータによってハンドル、ブレーキング、アクセル等を制御し、スマート車両を最後に目標軌跡に沿って走行させる。制御システムが具体的にどのように目標軌跡の情報に基づいて制御パラメータを確定するのは、本発明で制限する内容ではない。

走行軌跡監視ブロック07は、スマート自動車の走行軌跡を監視し、スマート車両が計画した経路から離脱すると、地図類サービスを触発して、経路計画を再度に行い、インターフェースブロックを触発して新しい経路計画情報を獲得する。車道確定ブロック02、曲線サンプリングブロック03、速度計画ブロック04及び軌跡選択ブロック05は、新しい経路計画情報に基づいて処理し、局部軌跡計画を行う。

本発明の実施例で提供する前記装置は、スマート車両にあるアプリ、又はスマート車両のアプリにあるプラグインまたはソフトウェア開発キット（Software Development Kit、SDK）等の機能手段であってもよく、又は、サービスの側にあってもよく、本発明の実施例はこれに対して特別に限定しない。

前記の記載によると、本発明で提供する前記方法及び装置は、以下の利点を有する。

1）スマート車両の局部軌跡計画を自動的に実現できる。

2）経路計画情報を広く利用し、即ち高精度の地図類サービスのデータを利用して、局部軌跡計画を行う過程で、実時間的に車道の位置、速限、曲率等の車道情報を監視する必要がなく、どのように目的地点に至るかを実時間的に検索する必要がないので、局部軌跡計画の演算量を低減し、同時に局部軌跡計画の信頼性を向上させた。

3）局部軌跡計画の過程で、道路構造、現在走行環境、車両自身の動力学制限等のいろいろな要素を考慮するので、軌跡計画がより正確で信頼でき、さらに全過程の自動運転を実現する。当該技術は、スマート車両が何れの人工的な介入がない場合に、いろいろな道路構成での運転動作に技術基礎を提供し、局部軌跡計画の実時間性、安全性、快適性と達成性を保証する。

本発明で提供する幾つの実施例で開示したシステム、装置及び方法は、他の方式によって実現できるのは理解すべきである。例えば、以上に記載した装置の実施例はただ例示的なもので、例えば、前記手段の分割はただロジック機能の分割で、実際に実現する時は他の分割方式によってもよい。

前記で分離部材として説明した手段は、物理上で分離したものであってもよく物理上で分離しなかったものであってもよく、即ち、同一の位置にあってもよく、複数のネットワークユニットに分布されていてもよい。実際の必要によってその中の一部または全部の手段を選択して本実施例の方案の目的を実現してもよい。

また、本発明の各実施例における各機能手段は一つの処理モジュールに集積してもよく、各手段が物理上で単独に存在してもよく、二つ又は二つ以上の手段を一つの手段に集積してもよい。前記集積した手段は、ハードウェアの形式に実現してもよく、ハードウェアにソフトウェアの機能手段を結合する形式で実現してもよい。

上記のソフト機能手段の形式で実現した集積した手段は、一つのコンピューターが可読な記憶媒体に記憶してもよい。前記ソフト機能手段は一つの記憶媒体に記憶してもよく、複数の命令を含んで一つのコンピューターデバイス（パーソナルコンピューター、サーバー、又はネットワークデバイス等）又は処理モジュール（processor）によって、本発明の各実施例の前記方法の一部のステップを実行させてもよい。前記記憶媒体は、Uディスク、ポータブルハードウェア、読み出し専用メモリ（Read-Only Memory、ROM）、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory、RAM）、ディスク又は光ディスク等の複数のプログラムコードを記憶できる媒体を含む。

前記はただ本発明の好ましい実施例であり、本発明を制限するものではなく、本発明の主旨及び原則の範囲で行ったいずれの修正、等価置換、改良等は、全部本発明の保護範囲に属する。

Claims (26)

1. 予めに開始地点から目的地点までの経路計画情報を獲得するスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法であって、前記方法は、
   目標車道を確定し、
   前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングし、
   現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行い、
   速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とすることを含み、
   前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングすることは、
   前記経路計画情報から前記目標車道の情報を獲得し、
   スマート車両の現在速度に基づいて、目標車道で候補曲線の終点範囲を確定し、
   前記終点範囲で候補曲線の終点をサンプリングし、スマート車両の現在所在位置を候補曲線の始点とし、それぞれ候補曲線の始点と各候補曲線の終点に基づいてサンプリングして、各候補曲線を形成することを含み、
   前記終点範囲内で候補曲線の終点をサンプリングすることは、
   前記終点範囲内の車道中心線で等間隔にサンプリングして各候補曲線の終点を得ることを含み、前記候補曲線の終点方向と曲率は何れも目標車道と一致している、スマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
2. 前記方法は、周期的に実行され又は特定の事件によって触発される
   請求項１に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
3. 前記目標車道を確定することは、
   前記経路計画情報から目標車道の情報を獲得し、又は、
   現在走行環境に基づいて、行為判断を行うことを含み、行為判断結果は目標車道の情報を含む
   請求項１に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
4. 前記スマート車両がマルチ車道経路までに走行した時、前記現在走行環境に基づいて行為判断を行う
   請求項３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
5. 前記現在走行環境は、道路要素と周囲交通要素を含み、
   前記道路要素は、スマート車両の現在所在車道が目的地点に至れるか否か、スマート車両の現在所在車道の残り走行距離、スマート車両の現在所在車道の左側に走行可能な車道があるか否か、現在車道の右側に走行可能な車道があるか否か、スマート車両の現在所在道路で目的地点に至れる車道情報及びスマート車両の現在所在道路での残り走行距離が最長な車道情報における一つ又は何れかの組み合わせを含み、
   前記周囲交通要素は、スマート車両の現在所在位置の周囲の予設範囲内の障害物の位置、速度、類別及び体積における一つ又は何れかの組み合わせを含む
   請求項３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
6. 前記行為判断を行うことは、
   前記現在走行環境と予設の判断規則をマッチングして、マッチングする行為判断結果を確定し、又は、
   前記現在走行環境を判断モジュールに入力して、前記判断モジュールから出力する判断結果を獲得することを含み、前記判断モジュールは予めに機械学習方式で構築したものである
   請求項３又は５に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
7. 候補曲線の始点と終点に基づいてサンプリングする時に、オイラ回転線によってサンプリングして候補曲線を形成することを含む
   請求項１から６の何れか一項に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
8. 前記候補曲線の始点の方向はスマート車両の現在走行方向と一致し、前記候補曲線の始点の曲率はスマート車両の現在のハンドルの転向角と軸距によって定める
   請求項１から７の何れか一項に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
9. 前記現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行うことは、
   スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より小さいと、前記候補曲線で予設の第一加速度で等減速を行い、
   スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より大きいと、前記候補曲線で予設の第二加速度で等加速を行い、
   スマート車両の現在速度が車道速限より大きいと、前記候補曲線で予設の第三加速度で等減速を行い、
   スマート車両の現在速度がカーブ安全速度より大きいと、前記候補曲線で予設の第四加速度で等減速を行うことを含む
   請求項1に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
10. 前記速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とすることは、
    前記候補曲線から障害物までの距離、前記候補曲線の曲率、前記候補曲線の加速度及び車両の前記候補曲線を走行完了するのに掛かる時間の要素での一つ又は何れかの組合せに基づいて、各速度計画を行った各候補曲線を評価して、最適な一つを選択して目標軌跡とすることを含む
    請求項１に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
11. スマート車両が計画した経路から離脱すると、触発して経路計画を再度に行って新たな経路計画情報を得て、新たな経路計画情報に基づいて後の局部軌跡計画を行う
    請求項１に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
12. さらに、
    目標軌跡情報を前記スマート車両の制御システムに発送して、前記制御システムが前記スマート車両を前記目標軌跡に沿って走行させるように制御する
    請求項１に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法。
13. 獲得開始地点から目的地点までの経路計画情報を獲得するインターフェースブロックと、
    目標車道を確定する車道確定ブロックと、
    前記経路計画情報に基づいて、スマート車両の現在所在位置から目標車道までの候補曲線をサンプリングする曲線サンプリングブロックと、
    現在走行環境に基づいて、サンプリングした候補曲線に対して速度計画を行う速度計画ブロックと、
    速度計画を行った候補曲線から一つの曲線を選択して目標軌跡とする軌跡選択ブロックとを含み、
    前記曲線サンプリングブロックは、具体的に、
    前記経路計画情報から前記目標車道の情報を獲得し、
    スマート車両の現在速度に基づいて、目標車道で候補曲線の終点範囲を確定し、
    前記終点範囲で候補曲線の終点をサンプリングし、スマート車両の現在所在位置を候補曲線の始点とし、それぞれ候補曲線の始点と各候補曲線の終点に基づいてサンプリングして、各候補曲線を形成し、
    前記曲線サンプリングブロックは、前記終点範囲内の車道中心線で等間隔にサンプリングして各候補曲線の終点を得ており、前記候補曲線の終点方向と曲率は何れも目標車道と一致している、スマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
14. 前記装置は、周期的に処理を実行し又は特定の事件によって触発されて処理を実行する
    請求項１３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
15. 前記車道確定ブロックは、具体的に、前記経路計画情報から目標車道の情報を獲得し、又は、行為判断ブロックの行為判断結果から目標車道の情報を獲得するのに用いられ、
    前記行為判断ブロックは、現在走行環境に基づいて、行為判断を行うことに用いられる
    請求項１３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
16. 前記スマート車両がマルチ車道経路までに走行した時、前記行為判断ブロックが行為判断を行う
    請求項１５に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
17. 前記現在走行環境は、道路要素と周囲交通要素を含み、
    前記道路要素は、スマート車両の現在所在車道が目的地点に至れるか否か、スマート車両の現在所在車道の残り走行距離、スマート車両の現在所在車道の左側に走行可能な車道があるか否か、現在車道の右側に走行可能な車道があるか否か、スマート車両の現在所在道路で目的地点に至れる車道情報及びスマート車両の現在所在道路での残り走行距離が最長な車道情報における一つ又は何れかの組み合わせを含み、
    前記周囲交通要素は、スマート車両の現在所在位置の周囲の予設範囲内の障害物の位置、速度、類別及び体積における一つ又は何れかの組み合わせを含む
    請求項１５に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
18. 前記行為判断ブロックが行為判断を行う時に、具体的に、
    前記現在走行環境と予設の判断規則をマッチングして、マッチングする行為判断結果を確定し、又は、
    前記現在走行環境を判断モジュールに入力して、前記判断モジュールから出力する判断結果を獲得することを実行し、前記判断モジュールは予めに機械学習方式で構築したものである
    請求項１５又は１７に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
19. 前記曲線サンプリングブロックは、候補曲線の始点と終点に基づいてサンプリングする時に、オイラ回転線によってサンプリングして候補曲線を形成する
    請求項１３から１８の何れか一項に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
20. 前記候補曲線の始点の方向はスマート車両の現在走行方向と一致し、前記候補曲線の始点の曲率はスマート車両の現在のハンドルの転向角と軸距によって定める
    請求項１３から１９の何れか一項に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
21. 前記速度計画ブロックが行う速度計画は、
    スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より小さいと、前記候補曲線で予設の第一加速度で等減速を行い、
    スマート車両と前方車両との距離が目標追従距離より大きいと、前記候補曲線で予設の第二加速度で等加速を行い、
    スマート車両の現在速度が車道速限より大きいと、前記候補曲線で予設の第三加速度で等減速を行い、
    スマート車両の現在速度がカーブ安全速度より大きいと、前記候補曲線で予設の第四加速度で等減速を行うことを含む
    請求項１３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
22. 前記速度計画ブロックは、具体的に、
    前記候補曲線から障害物までの距離、前記候補曲線の曲率、前記候補曲線の加速度及び車両の前記候補曲線を走行完了するのに掛かる時間の要素での一つ又は何れかの組合せに基づいて、各速度計画を行った各候補曲線を評価して、最適な一つを選択して目標軌跡とするのに用いられる
    請求項１３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
23. さらに走行軌跡監視ブロックを含み、当該走行軌跡監視ブロックは、スマート自動車の走行軌跡を監視し、スマート車両が計画した経路から離脱すると、地図類のサービスを触発して、経路計画を再度に行い、前記インターフェースブロックを触発して新たな経路計画情報を獲得するのに用いられる
    請求項１３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
24. 前記軌跡選択ブロックは、さらに、目標軌跡情報を前記スマート車両の制御システムに発送して、前記制御システムが前記スマート車両を前記目標軌跡に沿って走行させるように制御することに用いられる
    請求項１３に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画装置。
25. 1つ又は複数のプロセッサと、メモリと、
    前記1つ又は複数のプロセッサにより実行されると、請求項1から１２のいずれか1項に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法において実行される操作を行う、前記メモリに記憶されている1つ又は複数のプログラムと、を含む設備。
26. １つ又は複数のプロセッサと、メモリと、を含む設備により実行されると、前記設備に請求項1から１２のいずれか1項に記載のスマート車両に用いられる局部軌跡計画方法において実行される操作を行わせる1つ又は複数のプログラム。

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