TW202113524A - 在具有動態障礙物之環境中促進移動規劃之裝置、方法及物件 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種移動規劃器，其使用一移動規劃網格，基於碰撞評估來執行移動規劃，該移動規劃網格將一主介質(例如自主車輛)之組態狀態表示為節點，且將狀態之間的轉變表示為邊。該系統可將成本值賦予邊，該等成本值表示該對應轉變之碰撞的概率或可能性。該等成本值可另外或替代地表示(例如)經由具有兩個或更多個參數及一或多個權重之一參數函數產生之碰撞之一嚴重性。一主介質及/或動態障礙物可被表示為各自定向定界框。一些障礙物(例如道路標記、道路邊緣)可被表示為曲線。一主介質及/或動態障礙物之一軌跡可係由各自擬合多項式函數組、規劃圖上之邊(其表示該主介質之狀態的轉變)表示，該系統設定表示碰撞之一概率及視情況表示該碰撞之一嚴重性的值。接著，該系統引起該主介質之致動器系統以至少部分基於最佳化之適用識別路徑來實施一移動規劃。

Description

在具有動態障礙物之環境中促進移動規劃之裝置、方法及物件
本發明大體上係關於基於碰撞評估使用移動規劃網格之移動規劃，且特定言之，本發明係關於在具有動態障礙物(例如其他自主車輛、其他車輛、人、動物、禮讓區域)及靜態障礙物(例如樹、建築物、石塊、牆、路障、車道標識線、中心線、其他道路標記、道路邊緣)之環境中促進主介質(例如自主車輛)之移動規劃的系統及方法。
移動規劃係機器人技術之一基本問題。移動規劃可用於控制自主車輛之移動或控制其他類型之機器人或機器人之部分(例如機器人附肢、末端效應器、臂工具之末端)之移動。一移動規劃可指定一自主車輛或一機器人或其部分可自一第一狀態(例如開始組態或開始姿態)至一目標狀態(例如結束組態或結束姿態)依循之一系列轉變或一「路徑」，通常不與一操作環境中之任何障礙物碰撞或與操作環境中之任何障礙物碰撞之可能性減小。障礙物可呈各種形式之任何一或多者，其包含靜態實體障礙物(例如樹、建築物、石塊、牆、路障、車道標識線、中心線、其他道路標記、道路邊緣)、靜態概念障礙物(例如靜態實體障礙物周圍之「禮讓」區域)、動態實體障礙物(例如其他自主車輛、其他車輛、人、動物)及動態概念障礙物(例如動態實體障礙物周圍之禮讓區域及/或相對於動態實體障礙物之其他邏輯建構)。
通常存在涉及產生一移動規劃之四個主要組分：感知、網格建構、碰撞評估(通常亦指稱碰撞偵測)及路徑搜尋。各者面臨在自主車輛中轉通過或其他類型之機器人移動通過之一操作環境內要克服之挑戰，操作環境包含靜態障礙物且特定言之，包含在操作環境中移動之動態障礙物。動態障礙物之未來移動可為已知的或可為未知或不確定的。自主車輛(或其他類型之機器人)有利地執行移動規劃以即時跟上操作環境之改變以避免與動態及靜態兩種障礙物碰撞而達成目標狀態。
一移動規劃器使用一移動規劃網格來執行移動規劃，移動規劃網格將一主介質(例如自主車輛)之組態狀態表示為節點且將狀態之間的轉變表示為邊。移動規劃器較佳執行碰撞評估以判定一主介質將在轉變於兩個狀態或組態之間時與一障礙物碰撞之可能性或概率。移動規劃器可將成本值賦予移動規劃網格之邊，成本值表示對應轉變之碰撞之一可能性或概率。所賦予之成本值可另外或替代地表示碰撞之一嚴重性，例如經由具有倆個或更多個參數及一或多個權重之一參數函數產生。移動規劃器可對移動規劃網格執行一最低成本分析以判定自一狀態或組態至另一狀態或組態之一組轉變或「路徑」。移動規劃器可引起主介質之一致動器或傳動裝置以一組經識別轉變或路徑實施一移動規劃。
主介質及/或動態障礙物可有利地表示為各自定向定界框。一些障礙物(例如道路標記、道路邊緣)可有利地表示為曲線。一主介質及/或動態障礙物之一軌跡可有利地由各自擬合函數組(例如擬合多項式函數)(例如代替移動方程式)表示。當執行碰撞評估時，擬合函數可(例如)因無需評估三角函數而有利地需要比移動方程式少之運算費用。 態樣：
態樣1. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點表示在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間的一轉變。該方法可概述為包含：由該基於處理器之系統將該主車輛表示為一各自定向定界框；及針對該規劃網格之複數個該等邊之至少一者，由該基於處理器之系統執行定向定界框碰撞偵測以判定由該定向定界框表示之該主車輛是否會在轉變於一對狀態之間時與其他車輛或其他障礙物之表示碰撞，該對之狀態由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及由該基於處理器之系統設定一規劃網格之該各自邊之一成本以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者。
態樣2. 如態樣1之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統將該等其他車輛之至少一者表示為一各自定向定界框，且其中執行定向定界框碰撞偵測包含執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間時與表示該等其他車輛之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
態樣3. 如態樣1之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統將該等其他障礙物之至少一者表示為一各自定向定界框，且其中執行定向定界框碰撞偵測包含執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間時與表示該等其他障礙物之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
態樣4. 如態樣1之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示，且其中執行定向定界框碰撞偵測以判定由一各自定向定界框表示之該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含執行定向定界框-曲線碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間時與表示該等其他障礙物之該至少一者之該曲線碰撞。
態樣5. 如態樣4之移動規劃方法，其中將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示包含將一道路之一中心線、一道路之一邊緣或一道路之至少一車道標識線之至少一者表示為樣條表示。
態樣6. 如態樣1至5中任一項之移動規劃方法，其中執行定向定界框碰撞偵測包含使用一組擬合函數在沿該主車輛之一各自軌跡之至少一點之各者處執行定向定界框碰撞偵測，該組擬合函數表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
態樣7. 如態樣1至5中任一項之移動規劃方法，其中執行定向定界框碰撞偵測包含經由複數個不同硬體電路來執行定向定界框碰撞偵測。
態樣8. 如態樣1至5中任一項之移動規劃方法，其中設定一規劃網格之該各自邊之一成本以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者包含根據一參數化成本函數來設定一規劃網格之該等各自邊之一或多者之成本以反映一碰撞之偵測且反映表示該偵測碰撞之一嚴重性之至少一參數。
態樣9. 如態樣1至5中任一項之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統執行該規劃網格之一最低成本分析；及由該基於處理器之系統至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
態樣10. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之基於處理器之系統，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點表示在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間的一轉變。該基於處理器之系統可概述為包含：至少一處理器；至少一非暫時性處理器可讀媒體，其通信地耦合至該至少一處理器且儲存處理器可執行指令，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：將該主車輛表示為一各自定向定界框；及針對該規劃網格之複數個該等邊之至少一者，執行定向定界框碰撞偵測以判定由該定向定界框表示之該主車輛是否會在轉變於一對狀態之間時與其他車輛或其他障礙物之表示碰撞，該對之狀態由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及設定一規劃網格之該各自邊之一成本以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者。
態樣11. 如態樣10之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：將該等其他車輛之至少一者表示為一各自定向定界框，且其中執行定向定界框碰撞偵測包含執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間時與表示該等其他車輛之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
態樣12. 如態樣10之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：將該等其他障礙物之至少一者表示為一各自定向定界框；及將該定向定界框碰撞偵測執行為定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間時與表示該等其他障礙物之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
態樣13. 如態樣10之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示；及將該定向定界框碰撞偵測執行為定向定界框-曲線碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間時與表示該等其他障礙物之該至少一者之該曲線碰撞。
態樣14. 如態樣13之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示包含將一道路之一中心線、一道路之一邊緣或一道路之至少一車道標識線之至少一者表示為樣條表示。
態樣15. 如態樣10至14中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器經由一組擬合函數在沿該主車輛之一各自軌跡之至少一點之各者處執行該定向定界框碰撞偵測，該組擬合函數表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
態樣16. 如態樣10至14中任一項之基於處理器之系統，其中執行定向定界框碰撞偵測包含經由複數個不同硬體電路來執行定向定界框碰撞偵測。
態樣17. 如態樣10至14中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器基於一參數化成本函數來設定一規劃網格之該各自邊之成本以反映一碰撞之偵測且反映該偵測碰撞之一嚴重性。
態樣18. 如態樣9至14中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：執行該規劃網格之一最低成本分析；及至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
態樣19. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化一主車輛之一狀態，該主車輛在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作，且各邊表示由該等節點之一各自對表示之狀態之間的該主車輛之一軌跡。該方法可概述為包含在一運行時間期間，針對一規劃網格之數個該等邊之各者：由該基於處理器之系統將對應於該各自邊之該軌跡表示為一組擬合函數；由該基於處理器之系統使用該組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否與其他車輛或其他障礙物之一或多個表示碰撞；及由該基於處理器之系統設定該規劃網格之該各自邊之一成本以反映轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之一對狀態之間時之該判定碰撞或無該判定碰撞之至少一者。該等擬合函數可有利地避免使用三角函數。
態樣20. 如態樣19之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統自遠離該主車輛定位之一組態系統接收該主車輛之該基於處理器之系統處之該組擬合函數，該組擬合函數由該組態系統在該運行時間之前擬合。
態樣21. 如態樣19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用一對擬合多項式函數來執行碰撞偵測，該對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上之一位置，且該對之另一擬合多項式函數表示相對於時間之一第二維度上之一位置，該第二維度不同於該第一維度。
態樣22. 如態樣19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用一對擬合時間參數函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
態樣23. 如態樣19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用一對擬合時間參數五次函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
態樣24. 如態樣19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之一對擬合函數來執行碰撞偵測。
態樣25. 如態樣19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用具有專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之參數之一對擬合多項式函數來執行碰撞偵測。
態樣26. 如態樣19至25中任一項之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含在沿該主車輛之一各自軌跡之一或多個點處執行該碰撞偵測，該各自軌跡經由該組擬合函數指定以表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
態樣27. 如態樣19至25中任一項之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
態樣28. 如態樣19至25中任一項之移動規劃方法，其中設定一規劃網格之該各自邊之一成本以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者包含根據一參數化成本函數來設定一規劃網格之該等各自邊之一或多者之成本以反映一碰撞之偵測且反映該偵測碰撞之一嚴重性。
態樣29. 如態樣19至25中任一項之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統執行該規劃網格之一最低成本分析；及由該基於處理器之系統至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
態樣30. 如態樣19至25中任一項之移動規劃方法，其進一步包括：在發生於該運行時間之前的一離線組態時間期間，針對複數個該等邊之各者，將一各自組多項式函數擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動。
態樣31. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之基於處理器之系統，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化一主車輛之一狀態，該主車輛在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作，且各邊表示由該等節點之一各自對表示之狀態之間的該主車輛之一軌跡。該基於處理器之系統可概述為包含：至少一處理器；至少一非暫時性處理器可讀媒體，其通信地耦合至該至少一處理器且儲存處理器可執行指令，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器在一運行時間期間，針對一規劃網格之數個該等邊之各者：將對應於該各自邊之該軌跡表示為一組擬合函數；使用該組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否與其他車輛或其他障礙物之一或多個表示碰撞；及設定該規劃網格之該各自邊之一成本以反映轉變於由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之一對狀態之間時之該判定碰撞或無該判定碰撞之至少一者。該等擬合函數可有利地避免使用三角函數。
態樣32. 如態樣31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：自遠離該主車輛定位之一組態系統接收該主車輛之該基於處理器之系統處之該組擬合函數，該組擬合函數由該組態系統在該運行時間之前擬合。
態樣33. 如態樣31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用一對擬合多項式函數來執行該碰撞偵測，該對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上之一位置，且該對之另一擬合多項式函數表示相對於一時間之一第二維度上之一位置，該第二維度不同於該第一維度。
態樣34. 如態樣31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用一對擬合時間參數函數來執行該碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
態樣35. 如態樣31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用一對擬合時間參數五次函數來執行該碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
態樣36. 如態樣31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之一對擬合函數來執行該碰撞偵測。
態樣37. 如態樣31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用具有專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之參數之一對擬合多項式函數來執行該碰撞偵測。
態樣38. 如態樣31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器在沿該主車輛之一各自軌跡之一或多個點處執行該碰撞偵測，該各自軌跡經由該組擬合函數指定以表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
態樣39. 如態樣31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
態樣40. 如態樣31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器經由一參數化成本函數來設定反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者之一規劃網格之該各自邊之成本以反映一碰撞之偵測且反映該偵測碰撞之一嚴重性。
態樣41. 如態樣31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：執行該規劃網格之一最低成本分析；及至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
態樣42. 如態樣31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：在發生於該運行時間之前的一離線組態時間期間，針對複數個該等邊之各者，將一各自組函數擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動。
態樣43. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化一主車輛之一狀態，該主車輛在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作，且各邊表示由該等節點之一各自對表示之狀態之間的該主車輛之一軌跡。該方法可概述為包含在發生於該運行時間之前的一離線組態時間期間，針對一規劃網格之複數個該等邊之各者：判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數；及提供該組擬合函數用於藉由一主車輛之一基於處理器之系統之移動規劃中。
態樣44. 如態樣43之移動規劃方法，其中判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數包含將該組擬合函數擬合至由該軌跡表示之一移動。
態樣45. 如態樣43之移動規劃方法，其中判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數包含判定一對擬合多項式函數，該對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上沿該軌跡之一位置，且該對之另一擬合多項式函數表示相對於一時間之一第二維度上沿該軌跡之一位置，該第二維度不同於該第一維度。
態樣46. 如態樣43之移動規劃方法，其中判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數包含判定表示該軌跡之一對擬合時間參數函數。
態樣47. 如態樣43之移動規劃方法，其中判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數包含判定表示該軌跡之一對擬合時間參數五次函數。
態樣48. 如態樣43之移動規劃方法，其中判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數包含判定專針對由該主車輛之一原始設備製造商指定之該主車輛之一品牌及型號之一對擬合函數。
態樣49. 如態樣43之移動規劃方法，其中判定擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動的一組擬合函數包含判定具有專針對藉由該主車輛之一原始設備製造商之該主車輛之一品牌及型號之參數之一對擬合多項式函數及將具有專針對該主車輛之一品牌及型號之參數之該對判定擬合多項式函數提供至該主車輛之一基於處理器之控制系統，其中該主車輛係一自主車輛。
態樣50. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化在包含一或多個障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間的一轉變。該方法可概述為針對該規劃網格之複數個該等邊之至少一者之各者：由該基於處理器之系統執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否會在轉變於一對狀態之間時與該等障礙物之表示碰撞，該對之狀態由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及由該基於處理器之系統至少部分基於以下各者來設定與該規劃網格之該各自邊相關聯之一成本：i)該碰撞偵測；及ii)一參數化成本函數，其表示以下之至少兩者或更多者：一障礙物類型、一碰撞類型、一車輛速度或將在該碰撞期間耗散之耗散能量之至少一估計，該障礙物類型指示可與其發生一碰撞之障礙物之一類型，該碰撞類型指示可發生之碰撞之一類型，且該車輛速度指示恰在一預測碰撞之前的至少該主車輛之一速度。
態樣51. 如態樣50之移動規劃方法，其中該障礙物類型指示該障礙物係一有生命或無生命障礙物，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該障礙物係一有生命或無生命障礙物來設定該成本。
態樣52. 如態樣50之移動規劃方法，其中該碰撞類型指示該碰撞係會導致一實體障礙物或該主車輛損壞之與該實體障礙物之一碰撞或不會直接導致該主車輛損壞之與一間距要求或一道路標誌之一碰撞，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該碰撞係與一實體障礙物發生以會導致該實體障礙物或該主車輛損壞或該碰撞係與一道路標誌發生以不會導致該道路標誌損壞來設定該成本。
態樣53. 如態樣50之移動規劃方法，其中該車輛速度指示一真實世界參考系中之該主車輛之一速度，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該真實世界參考系中之該主車輛之該速度來設定該成本。
態樣54. 如態樣50之移動規劃方法，其中該車輛速度指示相對於該障礙物之一速度之該主車輛之一速度，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於相對於該障礙物之一速度之該主車輛之該速度來設定該成本。
態樣55. 如態樣50之移動規劃方法，其中該車輛速度指示該主車輛之一速度及該障礙物之一速度兩者，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該主車輛之該速度及該障礙物之該速度兩者來設定該成本。
態樣56. 如態樣50之移動規劃方法，其中該參數化成本函數亦表示基於車輛速度之碰撞之一嚴重程度，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於一嚴重程度來設定該成本，該嚴重程度基於該主車輛及該障礙物之至少一者或兩者之車輛速度。
態樣57. 如態樣50至56中任一項之移動規劃方法，其中執行碰撞偵測包含經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
態樣58. 如態樣50至56中任一項之移動規劃方法，其進一步包括：由該基於處理器之系統執行該規劃網格之一最低成本分析；及由該基於處理器之系統至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
態樣59. 描述一種經由規劃網格來執行移動規劃之基於處理器之系統，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化在包含一或多個障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間的一轉變。該基於處理器之系統可概述為包含：至少一處理器；至少一非暫時性處理器可讀媒體，其通信地耦合至該至少一處理器且儲存處理器可執行指令，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器針對該規劃網格之複數個該等邊之至少一者：執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否會在轉變於一對狀態之間時與該等障礙物之表示碰撞，該對之狀態由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及至少部分基於以下各者來設定與該規劃網格之該各自邊相關聯之一成本：i)該碰撞偵測；及ii)一參數化成本函數，其表示以下之至少兩者或更多者：一障礙物類型、一碰撞類型、一車輛速度或將在該碰撞期間耗散之耗散能量之至少一估計，該障礙物類型指示可與其發生一碰撞之障礙物之一類型，該碰撞類型指示可發生之碰撞之一類型，該車輛速度指示恰在一預測碰撞之前的至少該主車輛之一速度。
態樣60. 如態樣59之基於處理器之系統，其中該障礙物類型指示該障礙物係一有生命或無生命障礙物，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於該障礙物係一有生命或無生命障礙物來設定該成本。
態樣61. 如態樣59之基於處理器之系統，其中該碰撞類型指示該碰撞係會導致一實體障礙物或該主車輛損壞之與該實體障礙物之一碰撞或不會直接導致該主車輛損壞之與一間距要求或一道路標誌之一碰撞，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於該碰撞係與一實體障礙物發生以會導致該實體障礙物或該主車輛損壞或該碰撞係與一道路標誌發生以不會導致該道路標誌損壞來設定該成本。
態樣62. 如態樣59之基於處理器之系統，其中該車輛速度指示一真實世界參考系中之該主車輛之一速度，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於該真實世界參考系中之該主車輛之該速度來設定該成本。
態樣63. 如態樣59之基於處理器之系統，其中該車輛速度指示相對於該障礙物之一速度之該主車輛之一速度，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於相對於該障礙物之一速度之該主車輛之該速度來設定該成本。
態樣64. 如態樣59之基於處理器之系統，其中該車輛速度指示該主車輛之一速度及該障礙物之一速度兩者，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該主車輛之該速度及該障礙物之該速度兩者來設定該成本。
態樣65. 如態樣59之基於處理器之系統，其中該參數化成本函數亦表示基於車輛速度之碰撞之一嚴重程度，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於一嚴重程度來設定與該各自邊相關聯之一成本，該嚴重程度基於該主車輛及該障礙物之至少一者或兩者之車輛速度。
態樣66. 如態樣59至65中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
態樣67. 如態樣59至65中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步：執行該規劃網格之一最低成本分析；及至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
在以下描述中，闡述特定具體細節以提供各種揭示實施方案或實施例之一透徹理解。然而，熟習技術者將意識到，可在無一或多個此等具體細節之情況下或使用其他方法、組件、材料等等來實踐實施方案或實施例。在其他例項中，未展示或詳細描述與基於處理器之系統、電腦系統、致動器系統及/或通信網路相關聯之熟知結構以免不必要地使實施方案或實施例之描述不清楚。在其他例項中，未詳細描述用於產生一或多個主車輛、靜態障礙物及/或動態障礙物之感知資料及表示及其數位表示之建構(例如定向定界框、曲線、佔用柵格及其類似者)之熟知電腦視覺方法及技術以免不必要地使實施方案或實施例之描述不清楚。
除非內文另有要求，否則在本說明書及以下申請專利範圍中，用語「包括(comprise)」及其變型(諸如「包括(comprises)」及「包括(comprising)」)應被解釋為意指一開放式包含，即，「包含(但不限於)」。
本說明書中參考「一實施方案」或「一實施例」意謂結合實施例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於至少一實施方案或至少一實施例中。因此，本說明書中各處出現之片語「一實施方案」或「在一實施例中」未必全部係指相同實施方案或相同實施例。此外，特定特徵、結構或特性可依任何適合方式組合於一或多個實施方案或實施例中。
如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，除非內文另有明確指示，否則單數形式「一」及「該」包含複數指涉物。亦應注意，除非內文另有明確指示，否則術語「或」一般用於意指包含「及/或」。
本說明書及隨附申請專利範圍中參考「主介質」或「一主介質」意謂針對其制定或產生一各自移動規劃之一介質(例如半自主或全自主車輛、具有或不具有可移動附肢之其他機器人)。本說明書中參考「其他介質」或「另一介質」或「副介質」或「一副介質」意謂除針對其制定或產生各自移動規劃之主介質之外的一介質(例如半自主或全自主車輛、具有或不具有可移動附肢之其他機器人、手動操作車輛、人或動物)。在一些例項中，移動規劃之其他例項可發生於此等其他或副介質，但該等移動規劃不表示主介質之移動或狀態。
本說明書及隨附申請專利範圍中參考一或若干障礙物意謂靜態障礙物及動態障礙物。靜態障礙物包含在執行移動規劃之一時段期間保持靜態之實體物體及邏輯建構。靜態障礙物之一組非限制實例包含：橋墩、路緣、建築物、樹、石塊、牆、路障、阻障、中央隔離帶、車道標識線、中心線、其他道路標記、經標記或未標記之道路邊緣、相對於靜態實體障礙物之「禮讓」區域(例如與其他車輛之最小所要間距)及/或相對於靜態實體障礙物之其他邏輯間距建構(例如劃分或區域)。動態障礙物包含在執行移動規劃之一時段期間移動或改變位置之實體物體及邏輯間距建構。動態障礙物之一組非限制實例包含：其他自主車輛、其他車輛、人、動物、動態實體障礙物周圍之禮讓區域及/或相對於動態實體障礙物之其他邏輯間距建構。
如本文及申請專利範圍中所使用，「禮讓區域」或「禮讓面積」意謂提供一障礙物周圍之一緩衝區之自障礙物向外界定之空間或面積或距離偏移量。例如，一禮讓區域可圍繞一車輛界定以提供適應移動規劃系統及/或車輛之容限、適應採取避讓動作之延遲及提供乘客之一舒適感之一緩衝區。亦例如，可界定自一車道標識線或道路邊緣之一偏移。禮讓區域可關於一車輛對稱安置，但通常不會對稱。例如，可有益地具有比一車輛之兩側上之一禮讓區域大之一車輛前面或後面之一禮讓區域以考量停車距離。類似緩衝區可存在於其他類型之動態障礙物(例如行人)或甚至靜態障礙物周圍。此等之各者構成一邏輯間距建構，因為其提供相對於其他障礙物之一非實體緩衝區域。
在本說明書及隨附申請專利範圍中，術語「網格」可與術語「規劃網格」、「規劃路線圖」及「移動規劃圖」互換使用。一網格包括通常在一組態空間(即，C空間)中之表示主介質之各自狀態之一組節點及表示由節點表示之各自狀態之間的各自轉變之一組邊。值得一提的是，網格可與操作環境之真實世界二維或三維表示區分。
在本說明書及隨附申請專利範圍中，術語「碰撞偵測」係指在(若干)表示沿一軌跡移動時以一模型預測或偵測車輛或其他機器人之表示與障礙物之間的一碰撞。因此，術語「碰撞偵測」及「碰撞評估」可互換使用。
本發明之發明名稱及[中文]僅為了方便且不解譯實施例之範疇或意義。
圖1展示根據一繪示實施方案之其中可操作一例示性主介質(例如主自主車輛) 102之一動態操作環境100。為簡潔起見，操作環境100在本文中指稱環境100。儘管大體上依據一自主車輛來描述，但本文中所描述之各種實施方案適用於其他類型之機器人或其部分，例如可操作以航行於一環境之機器人及/或具有一或多個可移動附肢之機器人。
環境100表示其中可能操作及移動之主介質(例如主自主車輛) 102的二維或三維空間(即，兩度空間；三度空間)。主介質102可為一汽車、飛機、輪船、直升機、無人機或任何其他載具，或可為可在由環境100表示之空間中自主或半自主(即，至少部分自主)操作且沿路線或路徑移動之另一類型的機器人。環境100係其中操作車輛之二維或三維空間，且不同於下文將相對於移動規劃網格(例如圖5)提及及以下申請案中所解釋之主介質或車輛的「組態空間」(通常稱為「C空間」)：2017年6月9日申請之名稱為「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」之國際專利申請案第PCT/US2017/036880號及2016年1月5日申請之名稱為「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」之國際專利公開申請案第WO 2016/122840號。組態空間通常係多維的(即，3個維度以上)。
為便於說明，依據在兩個維度上航行通過一環境來描述各種實施方案。一般技術者應瞭解，本文中所描述之結構及動作可擴展至在三個維度上航行通過一環境。
參考圖1，環境100可包含障礙物碰撞區域。此等障礙物碰撞區域可歸因於靜態障礙物(例如橋墩、路緣、建築物、樹、石塊、牆、路障、阻障、中央隔離帶、車道標識線、中心線、其他道路標記、道路邊緣、相對於靜態實體障礙物之「禮讓」區域，及/或相對於靜態實體障礙物之其他邏輯建構)。此等障礙物碰撞區域可歸因於動態實體障礙物(例如其他自主車輛、其他車輛、人、動物、動態實體障礙物周圍之禮讓區域，及/或相對於動態實體障礙物之其他邏輯建構)。靜態及動態障礙物可統稱為障礙物。在環境100中，其他車輛(例如其他自主車輛、手動操作車輛)可統稱為「介質」或「其他介質」，但「介質」不限於為車輛，而是可包含人或動物。
靜態障礙物C 108表示不在主介質102 (例如主自主車輛)將於環境100中穿過或依其他方式操作之一時段內移動且在環境100中產生一靜態碰撞區域使得主介質102可能在主介質102 (例如主自主車輛)試圖佔用相同於靜態障礙物C 108之環境100內之空間時與靜態障礙物C 108碰撞之一障礙物。在各種實施例中，可存在相較於圖1中所展示之靜態障礙物更少或額外的靜態障礙物。
除靜態障礙物之外，亦可存在動態障礙物104、112，其包含表示沿已知/特定軌跡移動之障礙物的動態障礙物(例如一收費站之一轉臂、車庫門)、由一有意識生命(例如一騎自行者、行人、一駕駛員、一飛行員)控制之動態障礙物及由其他自主系統(諸如就其他自主車輛或其他自主機器人而言)控制之動態障礙物。歸因於此等動態障礙物104、112之移動規劃之挑戰涉及非常快速地執行移動規劃之能力及分析動態障礙物104、112可如何移動之不確定性之能力。主介質102 (例如主自主車輛)周圍之環境100可快速改變，且使主介質102執行移動規劃跟上該等改變係有利的。例如圖1中所展示，一動態障礙物A 104 (例如副自主車輛)當前沿一軌跡110遠離主介質102移動。儘管大體上避免碰撞，但申請人注意到，可存在其中期望主介質102跟隨或攔截一動態障礙物A 104 (例如副自主車輛)以便檢測動態障礙物A 104、自動態障礙物A 104收集資訊、與動態障礙物A 104交換資訊或甚至(例如)在一遊戲中與動態障礙物A 104碰撞之例項。
相反地，如圖1中所展示，動態障礙物B 112當前沿一軌跡106朝向主介質102 (例如主自主車輛)移動。通常期望主介質102避免與動態障礙物B 112碰撞或避免靠近動態障礙物B 112以便無碰撞地到達一目標目的地、避免因此一碰撞而受損或(例如)在一遊戲中避開與動態障礙物B 112接觸。在一實施方案中，主介質102之目標係在不與動態障礙物B 112碰撞之情況下最大化時間使得(例如)主介質102在不與動態障礙物B 112碰撞之情況下達到一目標狀態。在一實例性實施方案中，主介質102之一目標係在狀態之間轉變同時最小化與動態障礙物B 112碰撞之概率。環境100中可存在相較於圖1中所展示之動態障礙物之更少或額外動態障礙物。此外，在一些例項中，環境100可具有對應於主介質102之一範圍之一邊界，其可至少部分取決於車輛102當前可用之燃料或能量或一佔用者舒適度。
儘管圖1繪示一代表性環境100，但典型環境可包含諸多額外介質，其包含對應於其他人駛及自主車輛之障礙物及各種其他自然或人工靜態或動態物體及障礙物。本文中所教示之概念可依一類似方式用於比所繪示之環境密集之環境。
圖2及以下討論提供呈其中可實施各種繪示移動規劃系統及方法之一基於處理器之電腦系統200之形式之一適合移動規劃器或移動規劃控制器之一簡要一般描述。
儘管未要求，但將在電腦或處理器可執行指令(諸如儲存於非暫時性電腦或處理器可讀媒體上或由非暫時性電腦或處理器可讀媒體儲存且由一或多個電腦或處理器(即，電路系統)及可執行碰撞評估及移動規劃操作之專用車輛移動規劃硬體執行之程式應用模組、物體或巨指令)之一般背景中描述諸多實施方案或實施例。此移動規劃操作可包含：對一規劃網格或規劃圖或路線圖之邊執行一碰撞評估；判定碰撞之一概率；基於碰撞評估及視情況基於表示碰撞之一嚴重性或碰撞之一相對優先排序之一參數化成本函數來設定或調整與各轉變或邊相關聯之一成本；執行一最佳化以識別規劃網格、規劃圖或路線圖中之一路徑以轉變於狀態之間同時避免與靜態及動態障礙物碰撞；最小化碰撞之一概率或最小化與環境中之靜態及動態障礙物碰撞之一成本，例如藉由尋找規劃網格、規劃圖或路線圖中之狀態之間的一最低成本路徑；及視情況採用此作為可由主介質(例如主自主車輛)執行之一移動規劃之部分。
如本文中所描述，經由一移動規劃器之移動規劃通常包含碰撞評估或偵測及尋找一最低成本路徑。可(例如)在一或多個微處理器或場可程式化閘陣列(FPGA)上實施碰撞評估或偵測、最低成本路徑尋找或兩者以有利地允許容易重組態。可(例如)在一或多個專用積體電路(ASIC)上實施碰撞評估或偵測、最低成本路徑尋找或兩者以有利地允許快速處理同時仍允許一些重組態。任一實施方案可有利地實施或組態各自硬體電路以使用一主介質之運算高效表示(主介質(例如)表示為一定向定界框)及使用障礙物之運算高效表示(障礙物(例如)表示為定界框、定向定界框或曲線)來執行碰撞評估。主介質之軌跡可經預運算且有利地表示為擬合函數，例如擬合至通常由移動方程式表示之一移動之多項式函數。此方法可有利地減小碰撞評估之運算負擔，且可將運算工作之一部分自運行時間轉移至預運行時間。
當表示環境中之一主介質(例如一自主車輛或其他類型之機器人)或一障礙物(例如呈其他車輛、人或動物之形式之動態障礙物)時，吾人可將環境表示為一點雲，且將各自介質或障礙物表示為像素或幾何物體(例如定界框、定向定界框、曲線、多邊形之網格)。如本文中所描述，發明者已意識到，可在運算上有利地將一主介質(例如主自主車輛)及/或視情況一或多個障礙物表示為框(例如矩形稜柱、平行六面體)，例如表示為(例如)由一大小、位置及定向(例如前面、頭向)指定之二維定向定界框。歸因於車輛通常不隨機塑形且沿可易於表示為二維世界中之一方向的方向行進之事實，採用二維定向定界框來表示主介質(例如主自主車輛)可具有一顯著優點。同樣地，特定障礙物(例如其他自主車輛或其他車輛)通常不隨機塑形且沿可易於表示為二維世界中之一方向的方向行進，因此採用二維定向定界框來表示至少一些類型之障礙物可具有一顯著運算優點。值得一提的是，將障礙物(例如車輛、實體障礙物、邏輯間距建構)表示為框需要少得多的位元(例如僅需要二維定界框之兩個對角之x、y座標)。此外，執行二維定界框之相交測試可比使用其他表示(例如體素表示)運算密集度低以藉此增強一處理系統之操作。另外或替代地，針對特定障礙物(例如中心線、車道標識線、道路邊緣)，採用曲線來表示至少一些類型之障礙物可具有一顯著運算優點。此曲線表示可呈各種形式，例如b樣條表示。相同概念可擴展至三維世界。可使用各種資料結構來表示物體(例如車輛、實體障礙物、邏輯間距建構)之二維及三維表面，諸如(例如)歐幾里德(Euclidian)距離場、二元空間分割樹等等。
在至少一實施方案中，使用軌跡之相對簡單表示(例如表示為擬合函數(擬合多項式函數))來對主介質及障礙物之相對簡單幾何表示(例如定界框、定向定界框、曲線)執行碰撞評估。可經由一或多個處理器(例如微處理器、FPGA、ASIC)來執行碰撞評估。
在各種實施方案中，此等操作可完全執行於硬體電路系統中或作為軟體儲存於一記憶體儲存器(諸如系統記憶體214)中且由一或多個硬體處理器212a (諸如一或多個微處理器、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、專用積體電路(ASIC)、圖形處理單元(GPU)處理器、程式化邏輯控制器(PLC)、電可程式化唯讀記憶體(EEPROM))執行，或作為硬體電路系統及軟體之一組合儲存於記憶體儲存器中。例如，執行最佳化以藉由尋找規劃網格內之一最短路徑來識別規劃網格中之一路徑以避免碰撞或引起與環境中之一物體碰撞可由一最低成本路徑最佳化器292執行。在一實例中，當使用硬體來實施最低成本路徑最佳化器292時，亦可將規劃圖之拓撲映射至硬體單元之一可重組態組構上以能夠快速判定最短路徑。可採用各種解算器。此映射涉及使用其邏輯相鄰者之位址及邊權重來程式化各實體節點。此允許架構可根據不同規劃圖拓撲重組態。其他實施方案可使用實施於一FPGA上之一迷你處理器。
在一替代實施方案中，可由專用移動規劃硬體(諸如可重組態碰撞偵測架構及以下各者中所描述之其他實施方案：2017年6月9日申請之名稱為「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」之國際專利申請案第PCT/US2017/036880號及2016年1月5日申請之名稱為「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」之國際專利公開申請案第WO 2016/122840號)對車輛102之一所得規劃網格之各邊並行執行碰撞評估。例如，此專用移動規劃硬體之全部或部分可併入於移動規劃器280及/或碰撞評估器288中或形成移動規劃器280及/或碰撞評估器288之部分。此外，亦在以下各者中描述感知、規劃網格建構、碰撞偵測、設定或調整與各邊或轉變相關聯之成本及路徑搜尋之各種相關態樣之實施方案：2017年6月9日申請之名稱為「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」之國際專利申請案第PCT/US2017/036880號、2018年8月23日申請之名稱為「COLLISION DETECTION USEFUL IN MOTION PLANNING FOR ROBOTICS」之美國專利申請案第62/722,067號及2016年1月5日申請之名稱為「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」之國際專利公開申請案第WO 2016/122840號。熟習相關技術者應瞭解，可使用其他系統組態及/或其他運算系統組態(其包含機器人、手持器件、多處理器系統、基於微處理器或可程式化消費性電子產品、個人電腦(「PC」)、網路PC、迷你電腦、大型電腦及其類似者之系統組態及/或運算系統組態)來實踐繪示實施例及其他實施方案。可在其中由透過一通信網路鏈接之遠端處理器件執行任務或模組之分散式運算環境中實踐實施方案或其部分(例如在設計時間、組態時間、預運行時間)。在一分散式運算環境中，程式模組可定位於本端及遠端兩種記憶體儲存器件或媒體中。然而，使主介質102 (例如主自主車輛)具有高效運算能力對允許主介質102對改變環境作出即時回應而言係很重要的。針對此問題所部屬之通常解決方案對效能及電力前沿兩者無效。其會因太慢而無法允許高度自由車輛及其他機器人對環境作出即時回應，且因對若干CPU或GPU供電而加重系統負擔。為解決此問題，圖2之實例性實施方案中所展示之電腦系統200包含具有主介質102 (例如主自主車輛)機載之一碰撞評估器288之一移動規劃器280，其採用主介質及障礙物之相對簡單幾何表示且視情況採用表示為擬合函數之軌跡，擬合函數可有利地在一組態時間或預運行時間期間判定或運算且自一外部源提供至主介質。可使用可完全重定目標之一碰撞偵測微架構(諸如FPGA 290)來執行碰撞偵測。然而，可在各種替代實施方案中使用包含可程式化邏輯電路或區塊之一陣列及可重組態互連之一階層之其他可程式化碰撞偵測微架構，諸如一ASIC架構或具有一或多個核心之一或多個微處理器。可透過一程式化階段應用表示為擬合函數之軌跡。碰撞評估器288可尋求達成避免與特定物體碰撞及/或尋求達成與特定物體碰撞。將可重組態處理器用作碰撞評估器288有效消除設計完全專針對一單一車輛/網格對之限制。一最低成本路徑最佳化器292允許(例如)使用一分散式貝爾曼-福特(Bellman-Ford)策略來快速計算最低成本路徑。移動規劃器280亦可包含嚴重性成本調整器289，其基於與各自邊相關聯之潛在碰撞之一嚴重性或感知嚴重性來設定或調整與各種邊相關聯之值(例如成本)。如本文中所詳細描述，嚴重性成本調整器289可採用一參數方程式以基於數個碰撞嚴重性代表性參數及該等參數之權重來判定表示一碰撞之一嚴重性之一值(例如成本)。參數可(例如)表示障礙物之一類型、碰撞之類型、碰撞之速度及/或將由碰撞耗散之能量。
如上文所提及，可在運行時間之前執行一些預處理活動(例如判定原本由相對較難運算解算之移動方程式描述之軌跡之擬合函數)，且因此在一些實施方案中，此等操作可由透過一通信網路經由網路介面260鏈接至系統200之遠端處理器件執行。例如，一程式化階段允許針對關注問題(例如一給定自主車輛之一網格之各邊之轉變)組態處理器。在此等實施方案中，利用擴展預處理來避免運行時間運算。將關於主介質102在網格中進行自一狀態至另一狀態之轉變(由網格中之邊表示)時之軌跡(例如非三角函數之擬合函數)之預運算資料發送至移動規劃器280之碰撞評估器288。亦可將網格之拓撲映射至運算電路或單元(諸如FPGA 290)之一可重組態組構上以能夠快速判定最低成本路徑。映射包含使用其邏輯相鄰者之位址及邊權重來程式化運算電路之可重組態組構之各實體節點。此允許架構針對不同網格拓撲。在運行時間階段期間，感測器282將感知資料(例如點雲)發送至移動規劃器280。可將感知資料轉換成表示存在於當前環境中之介質及/或障礙物之簡化幾何表示(例如定界框、定向定界框、曲線)。碰撞評估器288計算哪些移動可能涉及碰撞及哪些移動不涉及碰撞，更新或設定與數個邊之各者相關聯之一成本，且在完成之後，由最低成本路徑最佳化器292使用結果來判定最低成本路徑。此可在無需與感測器282或其他外部組件進一步通信之情況下有利地發生。
因此，移動規劃器280在運行時間期間基於環境來修改與網格之邊相關聯之成本，其取決於車輛102之目標係避免或尋求與環境中之特定障礙物碰撞。如本文中所解釋，成本亦可反映一碰撞之一嚴重性。接著，移動規劃器280運行且使一所得路徑返回至致動器系統或傳動裝置(例如電動馬達及傳動系、推進機構、引擎) 266。
圖2展示一電腦系統200 (諸如用於主介質102 (例如自主車輛)之電腦系統)，其包括一移動規劃器280及一或多個相關聯之非暫時性機器可讀儲存媒體，諸如系統記憶體214及與磁碟機224相關聯之電腦可讀媒體226。相關聯之非暫時性電腦或處理器可讀儲存媒體(其包含系統記憶體214及與磁碟機224相關聯之電腦可讀媒體226)經由一或多個通信通道(諸如系統匯流排216)來通信地耦合至移動規劃器280。系統匯流排216可採用任何已知匯流排結構或架構，其包含具有記憶體控制器之一記憶體匯流排、一周邊匯流排及/或一區域匯流排。一或多個感測器282、一物體偵測器284、一物體行為預測器286及一致動器系統266亦經由系統匯流排216來通信地耦合至移動規劃器280。此等組件之一或多者亦可或代以經由一或多個其他通信通道(例如一或多個並行電纜、串列電纜或能夠高速通信之無線網路通道，例如通用串列匯流排(「USB」) 3.0、快速周邊組件互連(PCle)或Thunderbolt® )來彼此通信。
電腦系統200亦可通信地耦合至遠端系統(例如桌上型電腦、膝上型電腦、超便攜電腦、平板電腦、智慧型電話、穿戴式電腦(圖中未展示))，遠端系統直接通信地耦合至或經由網路介面260來間接通信地耦合至電腦系統200之各種組件。在實施方案中，電腦系統200本身或其一部分可為遠端的。此等遠端系統可用於程式化、組態、控制或否則介接於或輸入資料至電腦系統200及電腦系統200內之各種組件。此一連接可透過一或多個通信通道，例如一或多個廣域網路(WAN)，例如使用網際網路協定之網際網路。如上文所提及，預運行時間計算(例如初始網格產生)可由與主介質102或其他類型之機器人分離之一系統執行，而運行時間計算可執行於主介質102上，因為使系統能夠更新或改變車輛速率以即時或幾乎即時(微秒級)反應且對變化的操作環境100反應係很重要的。
以下各者中描述圖2中所展示之各種區塊之建構及操作之一些態樣：2017年6月9日申請之名稱為「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」之國際專利申請案第PCT/US2017/036880號、2018年8月23日申請之名稱為「COLLISION DETECTION USEFUL IN MOTION PLANNING FOR ROBOTICS」之美國專利申請案第62/722,067號及2016年1月5日申請之名稱為「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」之國際專利公開申請案第WO 2016/122840號。因此，無需進一步詳細描述此等區塊，因為其將由熟習相關技術者鑑於以引用的方式併入本文中之參考文獻而理解。
電腦系統200可包含一或多個處理器212a、212b (統稱為212)、系統記憶體214及將包含系統記憶體214之各種系統組件耦合至處理器212之系統匯流排216。處理器212可為任何邏輯處理單元，諸如一或多個中央處理單元(CPU) 212a、數位信號處理器(DSP) 212b、圖形處理單元(GPU)、專用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯控制器(PLC)等等。可使用此等ASIC及FPGA作為碰撞評估器288之FPGA 290之替代或附加來對主介質102之一規劃圖之邊執行一碰撞評估。可重組態碰撞偵測架構硬體可為(例如)一FPGA 290。然而，可在各種替代實施例中使用包含可程式化邏輯區塊之一陣列及可重組態互連之一階層之其他可程式化碰撞偵測微架構，諸如一ASIC架構。
系統記憶體214可包含唯讀記憶體(「ROM」) 218及隨機存取記憶體(「RAM」) 220。可形成ROM 218之部分的一基本輸入/輸出系統(「BIOS」) 222含有有助於使資訊(諸如)在啟動期間傳送於電腦系統200內之元件之間的基本常式。
電腦系統200可包含一磁碟機224，其可為(例如)用於自一硬碟讀取及寫入至一硬碟之一硬碟機、用於自快閃記憶體器件讀取及寫入至快閃記憶體器件之一快閃記憶體驅動、用於自可抽換光碟讀取及寫入至可抽換光碟之一光碟機或自磁碟讀取及寫入至磁碟之一磁碟機。在各種不同實施例中，電腦系統200亦可包含此等磁碟機之任何組合。磁碟機224可經由系統匯流排216來與處理單元212通信。磁碟機224可包含耦合於此等驅動與系統匯流排216之間的介面或控制器(圖中未展示)，如熟習相關技術者所知。磁碟機224及其相關聯電腦可讀媒體226提供電腦可讀指令、資料結構、程式模組及電腦系統200之其他資料之非揮發性儲存。熟習相關技術者應瞭解，可採用可儲存可一電腦存取之資料之其他類型之電腦可讀媒體，諸如WORM驅動、RAID驅動、卡式磁帶、數位視訊光碟(「DVD」)、伯努利(Bernoulli)卡式盒、RAM、ROM、智慧卡等等。
程式模組(諸如一作業系統236、一或多個應用程式238、其他程式或模組240及程式資料242)可儲存於系統記憶體214中。應用程式238可包含引起(若干)處理器212對對應於環境100之一規劃網格之邊執行碰撞評估之指令。例如，應用程式238可包含引起移動規劃器280使用碰撞評估器288來對車輛102之一所得規劃網格之一或多個邊之各者執行一碰撞評估之一或多個機器可讀指令。
應用程式238可包含引起(若干)處理器212判定及設定或調整與各邊相關聯之一成本的指令。成本可表示規劃網格之各邊之碰撞之一概率及/或表示(例如)經由一參數化成本函數(例如參數化嚴重性成本函數)所判定之碰撞之一嚴重性或碰撞優先排序成本，且視情況表示固有成本(例如燃料、範圍、乘客舒適度)。指令可引起(若干)處理器212判定碰撞之概率且將一各自成本賦予或設定至各邊。指令可引起(若干)處理器212 (例如)基於一參數化成本函數來判定表示碰撞之嚴重性或碰撞之一排序優先之一成本，且因此調整各邊之成本。應用程式238可(例如)包含引起(若干)處理器212針對一規劃網格，至少部分基於與其中操作主介質102之環境100中之一或多個動態障礙物(104、112)碰撞之概率之一評估來判定或設定各邊之一權重或成本之一或多個機器可讀指令，權重或成本至少部分反映碰撞評估及/或至少部分反映與任何給定潛在碰撞(其與由規劃網格之各邊表示之一轉變相關聯)相關聯之參數化成本。
應用程式238可包含引起(若干)處理器212執行一最佳化以識別一規劃網格中之一路徑以避免與環境100中之一障礙物(例如動態物體B 112)碰撞或引起與環境100中之障礙物碰撞之指令。用於識別一規劃網格中之一路徑之最佳化可包含在規劃網格內尋找一最低成本路徑。
應用程式238可包含接著引起(若干)處理器212將信號發送至致動器系統266以引起車輛102實施一移動規劃以引起致動器(例如電動馬達、螺線管、引擎)根據本文中所描述之移動規劃來移動之指令。
應用程式238可另外包含引起(若干)處理器212自感測器282接收表示其中操作主介質102 (例如主自主車輛)之環境100之感知資訊之一或多個機器可讀指令。應用程式238可另外包含引起(若干)處理器212選擇或判定待採用之表示之一類型用於各種介質及/或障礙物(例如選擇定向定界框表示用於其他障礙物之若干者及曲線)之一或多個機器可讀指令。應用程式238可另外包含引起(若干)處理器212根據所選擇或判定之表示類型來表示主介質(例如自主車輛)及障礙物之一或多個機器可讀指令。
應用程式238可另外包含引起(若干)處理器212執行本文中及以引用的方式併入本文中之參考文獻中所描述之其他感知操作(經由感測器282)、規劃網格建構、碰撞偵測、成本判定、成本設定或調整及路徑搜尋之一或多個機器可讀指令。
例如，應用程式238可包含引起(若干)處理器212進行以下操作之一或多個處理器可執行指令：經由感測器282來接收表示其中操作主介質102 (例如主自主車輛)之環境100之感知資訊；引起移動規劃器280使用碰撞評估器288來對一規劃網格之一或多個邊之各者執行一碰撞評估；針對規劃網格之一或多個邊之各者，部分基於碰撞之一概率(其至少部分基於碰撞評估且至少部分基於表示一可能碰撞之一嚴重性之一參數化成本函數)來設定一成本值；執行一最佳化以識別所得規劃網格中之一路徑，其提供由路徑指定之車輛102之一最長行進路線，最長行進路線具有與其中操作主介質102之環境100中之一或多個動態障礙物(例如動態物體B 112)嚴重碰撞之一相對較低可能性；及至少部分基於最佳化來實施具有與其中操作主介質102之環境100中之一或多個動態物體(例如動態物體B 112)碰撞之相對較低可能性之一移動規劃。
應用程式238可另外包含引起(若干)處理器212執行本文中所描述之各種其他方法(其包含(但不限於)圖6至圖9中所繪示之方法)之一或多個機器可讀指令。
儘管在圖2中展示為儲存於系統記憶體214中，但作業系統236、應用程式238、其他程式/模組240及程式資料242可儲存於磁碟機224之相關聯電腦可讀媒體226上。
(若干)處理器212可為任何邏輯處理單元，諸如一或多個中央處理單元(CPU)、數位信號處理器(DSP)、專用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)等等。市售電腦系統之非限制實例包含(但不限於)由美國Intel® 公司提供之Celeron、Core、Core 2、Itanium及Xeon微處理器族、由美國Advanced Micro Devices提供之K8、K10、Bulldozer及Bobcat系列微處理器、由美國Apple Computer提供之A5、A6及A7系列微處理器、由美國Qualcomm公司提供之Snapdragon系列微處理器及由美國Oracle公司提供之SPARC系列微處理器。
圖3展示根據一繪示實施方案之一主介質(例如主自主車輛)機載基於處理器之系統300a及一遠端基於處理器之系統300b之各種組件之間的一系統300中之一實例性資料流，其可在圖1之操作環境中促進移動規劃操作主介質(例如主自主車輛)。主介質(例如主自主車輛)機載基於處理器之系統300a可類似於或併入基於處理器之系統200 (圖2)之一例項。遠端基於處理器之系統300b可類似於或併入基於處理器之系統200 (圖2)之一例項。
遠端基於處理器之系統300b可産生或判定表示數個邊之各者之軌跡之擬合函數，邊表示一車輛之狀態之間的轉變，其中狀態表示為一規劃網格中之節點。儘管轉變通常經由移動方程式來表示，但使用移動方程式來評估碰撞運算密集(例如採用三角函數)。在至少一實施方案中，一基於處理器之系統可針對數個軌跡之各者基於移動方程式來産生一組擬合函數。擬合函數可將軌跡表示為一曲線，且可有利地避免包含三角函數。例如，基於處理器之器件可在發生於一運行時間之前的一組態時間期間離線判定擬合函數(例如擬合多項式函數)。例如，基於處理器之器件可基於由一原始設備製造商(OEM)供應且可甚至由OEM判定或産生之資訊(例如軸距、轉彎半徑)來判定擬合函數。使用擬合函數可提供比使用習知移動方程式運算高效之一碰撞評估方法。
併入於主介質102內或與主介質102可操作地通信之一或多個感測器282 (諸如攝影機、雷射感測器設備、音訊感測器等等)收集感知資訊302且將此傳送至物體偵測器284以産生環境100之一模型(例如點雲)。物體偵測器284提取關於環境100中之介質(諸如動態障礙物A 104及動態障礙物B 112)之偵測移動之軌跡資訊，且將此軌跡資訊308傳送至物體行為預測器286。至少部分基於由軌跡資訊308指示之環境100中之動態障礙物(104、112)之當前偵測軌跡，物體行為預測器286産生動態障礙物(104、112)之一或多個預測軌跡且將此資訊作為預測軌跡資訊306之部分傳送至移動規劃器280。例如，若軌跡資訊308指示動態障礙物A 104當前在朝向一特定方向之一軌跡上，則物體行為預測器286可預測動態障礙物A 104有40%概率將繼續在其當前軌跡上，且其有60%概率為別的情況。
各種因數會影響物體行為預測器286判定環境100中之一動態障礙物(104、112)之預測軌跡。例如，在一些實施方案中，可指示或判定一動態障礙物(104、112)具有將影響其在環境100中之未來移動的一目標。作為一實例，可指示或判定被偵測到當前在直接遠離主介質102之一軌跡上之動態障礙物A 104具有遠離(且保持遠離)主介質102之一目標。因此，物體行為預測器286可在預測動態障礙物A 104之移動時考量此。另一方面，可指示或判定被偵測到當前在直接朝向主介質102之一軌跡上之動態障礙物B 112具有與主介質102碰撞之一目標。因此，物體行為預測器286可在預測動態障礙物B 112之移動時考量此。
另外，其他障礙物(例如其他介質或其他自主車輛、人、動物)之移動可受主介質102之一軌跡之一改變影響。因此，物體行為預測器286可在判定一動態障礙物之一預測軌跡時考量主介質102之一當前軌跡之一規劃但未實施或執行之改變且將此資料包含於提供至移動規劃器280之預測軌跡資訊306中。例如，若指示或判定被偵測到當前在直接朝向主介質102之一軌跡上之動態障礙物B 112具有與主介質102碰撞之一目標，則可預測若主介質102改變其軌跡，則動態障礙物B 112可使其軌跡進行一對應改變以追逐主介質102。因此，若主介質102具有在環境100內不與動態障礙物B 112 (其試圖與主介質102碰撞)碰撞地到達一目的地之一目標，則移動規劃器280能夠規劃避免與動態障礙物B 112碰撞之到達目的地之一路徑，其考量動態障礙物B 112可在主介質102改變其軌跡以到達目的地時使其軌跡進行一對應改變以追逐主介質102。
總言之，系統可藉由使用感測器282及由物體偵測器284及物體行為預測器286執行之處理之一組合來執行感知以産生環境100之一模型。在一實施方案中，感測器282産生數位表示，例如一定向定界框、一佔用柵格或一曲線。一定向定界框係具有一方向及維度(例如直徑對角處之兩點)之一平行六面體。一點雲或一佔用柵格係表示環境(諸如環境100)之一離散化視圖中哪些空間區域及時間含有障礙物之資料結構。若為二維的，則各離散化空間區域被稱為一「像素」。在其中三維世界中之交通可被有效視作二維中之交通(例如習知街道、道路及/或高速公路上之地面車輛)的情況中，可有利地將物體表示為二維定界框，例如二維定向定界框。就三維中之交通而言，可有利地將物體表示為三維框(矩形稜柱)而非二維框。可將一曲線表示為(例如)一樣條、一b樣條或一曲線之任何其他參數表示。
由環境中之障礙物(其包含動態障礙物A 104、動態障礙物B 112及靜態障礙物C 108 (圖1))佔用之空間面積或區域由數位表示表示，例如由二維定界框、二維定向定界框、曲線表示表示。將一或多個動態障礙物(例如動態障礙物A 104及動態障礙物B 112)之數位表示及相關靜態障礙物之體積表示自物體偵測器284傳送至移動規劃器280。電腦視覺及感測之一般技術者可用及已知之大量公開文獻中描述障礙物或物體之數位表示之建構。
移動規劃器280自物體偵測器284接收包含動態及靜態障礙物之表示之感知資料且自物體行為預測器接收預測軌跡資訊。接著，移動規劃器280基於碰撞評估(例如考量預測軌跡)及視情況基於表示碰撞之嚴重性或碰撞之排序優先之一參數化成本函數來調整沿一規劃網格中之各邊之一成本值，判定考量碰撞之成本及概率之一路徑，且將路徑輸出至運算系統。
移動規劃器可包含一硬體處理器及記憶體儲存器作為移動規劃器280內之一碰撞評估器288之部分。例如，FPGA 290或其他可程式化邏輯區塊陣列可儲存一規劃網格，本文中亦指稱一「路線圖」(參閱(例如)圖4)。在一些實施方案中，移動規劃器280包含用於執行碰撞偵測之硬體碰撞偵測電路，諸如FPGA 290。在一些實施方案中，移動規劃器280包含可重組態碰撞偵測加速度計。關於其中操作主介質102之環境之資料可儲存於移動規劃器280之碰撞評估器288之一記憶體儲存器處，使得在移動規劃期間，當接收可包含關於一動態障礙物之一預測軌跡之資訊之感知資料時，由碰撞評估器288之一硬體處理器比較感知資料以評估碰撞。在運行時間操作期間，可基於一或多個變數來將資訊(例如成本值)賦予規劃圖之邊。例如，在不僅考量碰撞之概率或可能性且亦考量指定碰撞之嚴重性(例如，與無生命物體之碰撞好於與有生命物體之碰撞，與邏輯空間建構(例如一禮讓區域)之碰撞好於與實體物體之碰撞，較低速碰撞好於較高速碰撞、特定定向碰撞好於其他定向碰撞)之一參數化成本函數之至少一些實施方案中，在其中主介質102之目標係避免與動態障礙物A 104碰撞之情況中，基於根據預測軌跡資訊306之動態障礙物A 104朝向哪裡前進之預測，移動規劃器280將產生主介質102之一移動規劃以避免與動態障礙物A 104碰撞或最小化與態障礙物A 104碰撞之風險。參數化成本函數可有利地允許一OEM、操作者或終端使用指定參數及各參數值之權重。
為此，碰撞評估器288針對與動態障礙物A 104碰撞之可能性來評估規劃圖中之至少一邊。應注意，環境100係其中操作主介質102之二維或三維空間且不同於下文將相對於圖4中所表示之移動規劃網格提及之主介質之「組態空間」。主介質之組態空間係特徵化主介質之一狀態之主介質102之所有組態之空間，通常為多維空間，例如具有三個以上維度。圖4中所表示之規劃網格400中之邊表示主介質102之組態之間的轉變。規劃網格400之邊未必表示笛卡爾(Cartesian)座標中之實際移動。規劃網格400之邊亦可包含速率改變等等。
規劃網格400之各邊表示主介質自一狀態至另一狀態之一轉變且具有與其相關聯之一固有或作業成本。例如，固有或作業成本可與燃料使用、執行相關聯動作之時間、與動作相關聯之耗損及/或其他因數相關。在至少一些實施方案中，可將對應於固有或作業成本之一初始權重賦予各邊。
系統至少部分基於碰撞評估來在運行時間期間設定或調整邊之成本以表示與環境中之一動態障礙物(104、112)碰撞之一概率。系統可藉由至少部分基於碰撞之概率修改各邊之初始賦予權重來執行成本調整。例如，系統可將一成本函數應用於各邊以基於該邊之初始權重(即，對應於固有成本之權重)來執行一數學運算以獲得一修改權重。此可藉由基於碰撞概率將一額外權重添加至初始賦予權重、藉由使初始賦予權重乘以碰撞因數之一概率或藉由應用涉及碰撞概率及對應於固有成本之初始權重之一些其他函數或公式來完成。
亦可在運行時間期間調整賦予邊之固有或作業成本以反映表示避免與一物體碰撞或達成與一物體碰撞之相對重要性及/或嚴重性之物體特定成本。此等物體特定成本無關於固有或作業成本且無關於碰撞概率。例如，與一人之碰撞相關聯之物體特定成本可經設定為顯著高於與一無生命物體之碰撞相關聯之物體特定成本。
在至少一些實施方案中，移動規劃器可有利地採用一參數化成本函數來産生各邊之成本值。參數化成本函數可包含各種參數及相關聯權重。例如，成本函數之參數可表示與碰撞之嚴重性相關之參數或與碰撞優先排序相關之參數，其包含(例如)障礙物或物體特定成本(例如物體類型、例如人對無生命物體)、碰撞特定成本(例如碰撞類型，例如會導致損壞之與實體物體之碰撞對不會導致損壞之與道路標誌或禮讓區域之碰撞)、速度之一指示或速度(例如主車輛絕對速度、主車輛與障礙物之間的相對速度)對碰撞嚴重性之一效應及/或耗散能量(即，將由碰撞耗散之能量)之一表示。在至少一些實施方案中，經由OEM來選擇或賦予參數及/或權重。在至少一些實施方案中，經由車輛所有者或負責操作自主車輛之人員或甚至由政府機關或保險業標準組織來選擇或賦予參數及/或權重。
為簡化圖4中之繪示，對應於各邊之固有成本之所有初始權重已被設定為零且藉由添加指示碰撞概率且指示自參數化成本函數産生之一成本值之一額外成本來調整以表示由賦予權重加權之障礙物或物體特定成本、碰撞特定成本及速度。因此，在其中主介質102之目標係避免與環境中之一動態物體(諸如動態物體B 112)碰撞之一實施方案中，一較大碰撞概率可導致一經調整邊權重具有一較大正值。與表示一人之一障礙物之一碰撞可導致比與一無生命物體之一碰撞大之賦予一對應邊之一正值。與表示一實體物體(例如牆)之一障礙物之一碰撞(其中可能導致損壞)可導致比與一車道標識線或禮讓區域或其他間距劃分之一碰撞大之賦予一對應邊之一正值。特定定向之碰撞可好於其他定向，例如歸因於一車輛能夠沿特定部分(例如可折疊區或折皺區)吸收或耗散能量而不傷害佔用者或貨物。同樣地，依較高絕對速度或較高相對速度發生之碰撞(其中損壞可能更顯著)可導致比賦予較低絕對速度或較低相對速度之一碰撞(其中相對較不可能發生顯著損壞)之一值大之賦予一對應邊之一正值。同樣地，耗散較少能量之碰撞可好於耗散相對較多能量之碰撞，因為在所有其他參數相等之情況下，該等碰撞可導致較少損壞。在一些實施方案中，OEM可(例如)基於特定車輛類型(即，品牌及型號及年份)之測試來提供一些或所有參數及權重之值。
在調整規劃網格之所有邊權重之後，路徑最佳化器292執行自規劃網格中所指示之主介質102之當前位置至主介質102之可能接下來狀態或目標狀態之一最低成本路徑演算法。接著，通常由移動規劃器280選擇規劃網格中之最低成本路徑。
在路徑最佳化器292識別規劃網格內之路徑之後，移動規劃器即時將此識別路徑310傳送至主介質102之致動器系統266以産生對應信號至主介質102之各種馬達或移動系統以引起主介質102發生實體移動以實施移動規劃。
圖4係根據一繪示實施方案之其中主介質102之目標係避免與靠近主介質之圖1之動態障礙物B 112碰撞之情況中之圖1之主介質102之一實例性移動規劃網格400及使主介質102避免與動態障礙物B 112碰撞之規劃網格400中所識別之一實例性路徑412 (其包含連接節點408a至408i之網格400之粗邊)。
規劃網格400分別包括由邊連接之複數個節點。各節點含蓄或明確表示特徵化主介質之組態空間中之主介質102之一狀態之時間及變數。在本實例中，主介質之組態空間(通常稱為C空間)係特徵化主介質102之一狀態之規劃網格400中所表示之主介質之組態之空間。例如，各節點可表示主介質102之組態，其可包含(但不限於)主介質102之當前位置、姿態、速率及駛向。在一些實施方案中，主介質102之加速度亦由規劃網格400中之節點表示。
規劃網格400中之邊表示主介質102之此等組態之間的轉變。規劃網格400之邊不表示笛卡爾座標中之實際移動，而是表示C空間中之狀態之間的轉變。例如，各節點可表示主介質102之組態，其可包含(但不限於)主介質102之當前位置、姿態、速率及駛向及視情況加速度。邊表示此等組態之間的轉變。規劃網格400之各邊表示一各自對節點之間的一主介質102之一轉變。例如，邊410a表示兩個節點之間的一主介質102之一轉變。特定言之，邊410a表示呈與節點408b相關聯之一特定組態之主介質102之一狀態與呈與節點408c相關聯之一特定組態之主介質102之一狀態之間的一轉變。例如，主介質102當前可呈與節點408a相關聯之一特定組態。儘管將節點展示為彼此相距各種距離，但此僅供說明且此與任何實體距離不相關且不限制規劃網格400中之節點之數目。然而，規劃網格400中使用之邊及節點越多，則移動規劃器280能夠根據主介質102之目標來判定最佳路徑之準確度及精確度越高，因為存在更多路徑來選擇最低成本路徑。
可存在其中期望主介質102避開動態障礙物B 112以避免與動態障礙物B 112碰撞之例項。圖4展示在其中主介質102之目標係避免與動態障礙物B 112碰撞或避開動態障礙物B 112之情況中移動規劃器280如何使用一規劃網格400來識別主介質102之一路徑。此時，移動規劃器280已接收表示其中操作主介質102之環境100之感知資訊。
在一實施方案中，將環境100離散化成像素或框之二維區域。可將障礙物數位表示為(例如)定界框、定向定界框或曲線(例如樣條)，無論哪個，數位表示最適合於障礙物之類型及將被執行之碰撞偵測之類型，其本身可取決於所採用之特定硬體電路系統。在一些實施方案中，預運算主介質102在網格中之軌跡。以下各者中描述碰撞評估之實例：2017年6月9日申請之名稱為「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」之國際專利申請案第PCT/US2017/036880號、2018年8月23日申請之名稱為「COLLISION DETECTION USEFUL IN MOTION PLANNING FOR ROBOTICS」之美國專利申請案第62/722,067號及2016年1月5日申請之名稱為「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」之國際專利公開申請案第WO 2016/122840號。
如上文所描述，兩個維度上之交通的碰撞偵測可使用像素或二維地理形狀(例如二維框、二維定向定界框)或其他數位表示(例如曲線)來表示環境中的障礙物，其包含動態障礙物B 112。可使用像素或框來表示移動規劃器280之主介質102，較佳地，可採用一定向定界框來表示車輛。然而，應瞭解，可使用其他物體表示。在一實施方案中，將環境離散化成一點雲，且將主介質及障礙物表示為幾何物體(例如定向定界框、曲線)或其他數位表示。接著，針對與障礙物之表示的碰撞，評估與邊相關聯的軌跡。沿軌跡之一單一點處之一碰撞可足以將整個軌跡及因此對應邊識別為在碰撞中或具有一相對較高的碰撞可能性。
歸因於動態障礙物B 112在環境100中移動的事實，移動規劃器280亦基於動態障礙物B 112朝向哪裡前進之預測，針對規劃網格400中之兩個或更多個邊來判定主介質102與動態障礙物B 112之一碰撞評估。針對規劃網格400之此等邊之各者，移動規劃器280至少部分基於碰撞評估來設定主介質102與動態障礙物B 112在特定未來時間之一碰撞概率。例如，根據感知資訊，偵測到動態障礙物B 112位於環境100中之一特定位置處。基於動態障礙物B 112之當前軌跡106，移動規劃器280判定動態障礙物B 112將位於環境100中之一特定位置處。針對其中節點之間的直接轉變可能將引起與動態障礙物B 112碰撞之規劃網格400中的節點，移動規劃器將一權重賦予在該等節點之間轉變之規劃網格400的邊(邊410a、410b、410c、410d、410e、410f、410g、410h、410i、410j、410k、410l、410m、410n、410o及410p)以指示與動態障礙物B 112碰撞的概率。在圖4所展示之實例中，此表示為圖形部分414，但不對應於一實體面積。
例如，針對具有高於一碰撞之一界定臨限概率之與動態障礙物B 112碰撞之一各自概率之規劃網格400的數個邊之各者，移動規劃器280可賦予具有大於零之一值之一權重。在本實例中，移動規劃器280已將零之一權重賦予根據動態障礙物B 112之當前軌跡根本不可能(或極不可能)與動態障礙物B 112碰撞之規劃網格400中的邊。接著，針對具有高於一碰撞之界定臨限概率之與環境100中之動態障礙物B 112碰撞之一各自概率的規劃網格400的諸多邊之各者，移動規劃器280賦予具有大於零之一值之一權重。在本實例中，移動規劃器280已將大於零之一權重賦予根據動態障礙物B 112之當前軌跡具有與動態障礙物B 112碰撞之一較高概率之規劃網格400中的邊。用於碰撞概率之特定臨限值可變動。例如，臨限值可為40%、50%、60%或更低或更高碰撞概率。此外，賦予具有大於零之一值之一權重可包含賦予具有與一碰撞之各自概率對應之大於零之一量值之一權重。例如規劃網格400中所展示，移動規劃器已將5之一權重賦予具有一較高碰撞概率之邊410f及410i，但已將具有1之一較低量值之一權重賦予邊410p及410g，移動規劃器280判定邊410p及410g具有一低得多的碰撞概率。
移動規劃器280可基於(例如)表示一碰撞之一嚴重性或感知嚴重性之一參數化成本函數來賦予、設定或調整各邊之權重。參數化成本函數可由具有相關聯權重之數個參數組成。參數可包含(例如)障礙物類型、碰撞類型及速度。參數可具有布林(Boolean)值、二元值、整數值、實數值及/或其他類型之值。例如，障礙物類型可表示一類型之障礙物(例如人、動物、有人車輛、無人自主車輛、無生命物體)或映射至一類型之障礙物之一各自值。表示人或人之存在之障礙物可具有高於無生命障礙物之一相關聯成本。亦例如，碰撞類型可表示一類型之碰撞(例如將或將可能導致主車輛或障礙物損壞之與實體物體之硬碰撞；不會導致損壞或將不可能導致損壞之與一實體物體之軟碰撞或與表示一空間或面積(諸如其他車輛周圍之一禮讓區域)之一邏輯建構或一車道標識線之軟碰撞；迎面碰撞、T形骨碰撞、其中安全氣囊或其他安全設備將展開之碰撞、其中一車輛之一相對受保護部分將承受主要衝擊之碰撞對其中一車輛之一相對不受保護部分將承受主要衝擊之碰撞)或映射至一類型之碰撞之一各自值。例如，針對不同類型之碰撞或撞車來評估及評等諸多轎車。此等評等可自一給定類型之碰撞評估或反映車輛之預期損壞及/或可針對一給定類型之碰撞來評估或反映車輛之佔用者之相對安全性。一些車輛(其包含可或可不載客之自主車輛)可具有相對高於其他類型之衝擊之一些類型之衝擊之碰撞評等(例如撞車評等)。亦例如，速度可表示主車輛之一絕對速度、一障礙物之絕對速度或主車輛相對於一障礙物之相對速度或映射至一指示或絕對或相對速度(例如低速、中速、高速)之一各自值。亦例如，作為速度之替代或外加，預期作為碰撞之部分耗散之能量可為一參數。耗散之能量通常依據速度而變化。權重可(例如)呈百分比、分率或小數值之形式且可總計為100%或1。
在移動規劃器280至少部分基於碰撞評估來設定主介質102與動態障礙物B 112碰撞之一概率之後，移動規劃器280執行一最佳化以識別提供主介質102之一行進路線之所得規劃網格中之一路徑310，如由具有與動態障礙物B 112碰撞之一相對較低可能性之路徑所指定。
在一實施方案中，在如圖4中所展示般賦予規劃網格400之所有邊成本之後，移動規劃器280可執行一計算以判定至或朝向由一目標節點表示之一目標狀態之一最低成本路徑。例如，移動規劃器280可執行自規劃網格400中之主介質102之當前狀態至可能最終狀態之一最低成本路徑演算法。接著，由移動規劃器280選擇規劃網格400中之最低成本(最接近零)路徑。如上文所解釋，成本不僅可反映碰撞之概率，且亦可反映碰撞之嚴重性及其他因數。在本實例中，規劃網格400中之主介質102之當前狀態在節點408a處，且將此路徑描繪為規劃網格400中之路徑412 (包括自節點408a延伸至節點408i之分段之粗線路徑)。
儘管在規劃網格400中展示為具有諸多急轉彎之一路徑，但此等轉彎不表示一路線中之對應實體轉彎，而是主介質102之狀態之間的邏輯轉變。例如，識別路徑412中之各邊可表示相對於環境100中之主介質102之實體組態之一狀態改變，但未必表示對應於圖4中所展示之路徑412之角度之主介質102之一駛向改變。
可使用用於判定最低成本路徑之各種程序(其包含實施貝爾曼-福特演算法之程序)，但可使用其他程序(其包含(但不限於)其中將最低成本路徑判定為規劃網格400中之兩個節點之間的路徑以最小化其構成邊之成本或權重之總和的任何此程序)。此程序藉由使用規劃網格及碰撞偵測提高尋找與所要物體碰撞之最佳路線之效率及回應時間來針對與動態物體(104、112)之碰撞改良一主介質(例如一自主車輛)之移動規劃之技術。另外，一些實施方案使用識別使主介質102具有與其中操作主介質102之環境中之一或多個障礙物碰撞之一相對較高可能性之一路徑之相同程序。在其中尋求與此等障礙物碰撞之情況中，移動規劃器280可將具有一大負值之一成本或權重賦予具有與環境100中之障礙物碰撞之一各自概率之規劃網格400之邊。依此方式，當移動規劃器在最佳化期間選擇最低成本路徑時，此等路徑將更可能被選擇。在此等實施方案中，當障礙物係靜態時，無需考量一靜態障礙物之速率、軌跡或加速度。
此程序藉由使用規劃網格及碰撞偵測提高尋找避免與動態物體碰撞之最佳路線之效率及回應時間來改良避免與動態物體碰撞之移動規劃之技術。另外，一些實施方案使用識別使主介質102具有與其中操作主介質102之環境中之一或多個靜態物體碰撞之一相對較低可能性(例如零)之一路徑之相同程序。在其中避免與此等靜態障礙物碰撞之情況中，移動規劃器280將相對較高之一值之一成本或權重賦予具有與環境100中之靜態物體碰撞之一各自概率之規劃網格400之數個邊之各者。依此方式，當移動規劃器在最佳化期間選擇最低成本路徑時，將避免具有設定為相對較高值之邊成本之路徑，因為不存在穿過該邊時與障礙物碰撞之不確定性。然而，在此等實施方案中，與一靜態障礙物之一碰撞可好於與另一障礙物之一碰撞，例如其中靜態障礙物係無生命的或為一道路標記或間距偏好且另一障礙物係一人或另一障礙物依相對於主介質或主車輛之一相對較高速度移動且因此可預期一碰撞產生嚴重不利後果。
在一些實施方案中，可存在多個其他介質，例如動態障礙物(104、112)。在此等實施方案中，可同時、同步或否則彼此結合實施本文中使主介質102避免與動態障礙物(104、112)碰撞所描述之程序。例如，可將一些障礙物識別為避免與其碰撞之障礙物。接著，移動規劃器280如本文中所描述般運行最佳化以因此考量對應於動態及靜態障礙物之軌跡及感知資訊及是否避開此等物體及依某一給定速度與障礙物碰撞之相對嚴重性。在此一情況中，基於碰撞評估來設定規劃網格之邊之碰撞概率包含賦予成本或權重(例如藉由修改/調整一初始成本或權重)以因此避免碰撞或嚴重碰撞。
移動規劃器280可執行最佳化以識別具有沿主介質102之整個路線與動態障礙物B 112碰撞之一最低可能性之所得規劃網格400中之一路徑，其考量指示碰撞之一預測嚴重性之各種參數之一評估。亦可基於動態障礙物B 112之軌跡106之一改變或預測改變來識別路徑。在動態障礙物B 112之軌跡106之各改變或預測改變處，可再次即時或幾乎即時運行碰撞評估及最佳化程序。此外，所得規劃網格400可具有表示主介質及/或動態障礙物之物理或效能約束、主介質102及在一些實施方案中亦動態障礙物B 112之加速度、俯仰角、翻滾角及偏航角之資料。接著，可基於此等變數來執行識別路徑之最佳化。例如，若動態障礙物B 112之俯仰角、翻滾角及/或偏航角改變，則此可指示動態障礙物B 112之軌跡改變(或導致預測改變)。
可針對各種自主車輛及機器人(具有及不具有(若干)附肢)及預期任務情境來程式化移動規劃器280。可針對不同車輛或機器人來再用或再程式化移動規劃器280或可針對一特定車輛或機器人來設計移動規劃器280。一類型之機器人係一自主車輛，諸如本文中所描述之自主車輛。
圖5係主介質102 (例如自主車輛)之一實例性移動規劃網格500。網格500中之各節點(例如n0 、n1 、n2 …)可具有基於與節點與主介質102之一目標(例如最終狀態)之間的網格之邊相關聯之一成本(例如c0,4 、c0,5 等等)之一各自相關聯值(例如成本、權重)。如本文中所解釋，成本可基於(例如)障礙物類型、碰撞類型及/或碰撞速度或將在碰撞程序期間耗散之能量來反映碰撞之一概率或可能性及碰撞之一嚴重性之一表示。
在一些實施方案中，可藉由執行靜態背景碰撞偵測以尋找與靜態障礙物(例如靜態障礙物C 108)碰撞之邊來初始化網格500。在此一情況中，可將一各自成本賦予(或可將一成本函數應用於)已被判定導致與一靜態障礙物碰撞之一邊(例如n14 與n15 之間的邊)以導致該邊與一相對較高成本相關聯或被賦予一相對較高成本。例如，可將成本設定為100000以藉此有效制止主介質102之軌跡包含經識別為與靜態障礙物碰撞之邊。可基於一參數化成本函數來設定或調整賦予各邊或與各邊相關聯之成本，參數化成本函數表示碰撞之一嚴重性或感知嚴重性或碰撞類型之優先排序，其使碰撞之各種態樣(表示為參數)(例如障礙物類型、碰撞類型、碰撞速度或耗散能量)加權且基本上將一些碰撞排序為比其他碰撞更不受歡迎，例如，當兩個碰撞具有一相等發生可能性時，一者可具有遠高於另一者之一成本時，例如其中一者表示與一人或載人車輛之一碰撞且另一者表示與一無生命物體之一碰撞。同樣地，儘管兩個碰撞具有相同發生概率，成本函數可返還比依一較低相對速度碰撞高之依一較高相對速度碰撞之一成本值。
在一些實施方案中，可在一單一動作中執行將一成本值賦予一邊或將一成本值設定至一邊或否則使一成本值與一邊相關聯，成本值表示碰撞之一評估概率及碰撞之一評估嚴重性兩者。因此，在一些實施方案中，一參數化成本函數可包含表示碰撞概率之一參數，且視情況包含一各自權重以調整碰撞概率相對於嚴重性相關參數具有多少影響。在其他實施方案中，可將表示與由各邊表示之轉變相關聯之一各自碰撞概率之一各自成本賦予邊，且可基於表示一碰撞嚴重性之一成本函數來調整或改進成本值。在一些實施方案中，表示嚴重性之成本值可與表示碰撞概率之值加總。在其他實施方案中，表示碰撞概率之值可與表示嚴重性之成本值相乘。
在網格500之初始化之一第二態樣中，基於(例如)自討論中之節點至目標節點(例如n15 )之一最低成本路徑來判定各節點之一目標成本。例如，可由n13 與n16 之間的邊之成本(c13,16 )及n16 與n15 之間的邊之成本(c16,15 )判定節點n13 之成本。
可在時間T=i開始，在表示為n之一節點(例如n0 )處執行使用圖5中所描繪之網格500對主介質102移動規劃。如上文所解釋，移動規劃可有利地考量主介質102之環境100中之其他介質(例如動態障礙物(104、112))之假定或推斷意圖。可(例如)使用基於概率函數之行為模型來取樣假定或推斷意圖以產生各介質Aj 之一軌跡t以導致一組軌跡S。如下文將進一步詳細解釋，最低成本路徑隨著各軌跡t個別應用於網格500而判定且接著可執行成本之一平均化。此與其中在判定一最低成本路徑之前將整組軌跡應用於一移動規劃網格之方法形成對比。
針對S中之各軌跡t，判定移動規劃網格500中之哪些邊(若存在)與軌跡碰撞，即，哪些邊會導致主介質102與對應於軌跡t之另一介質碰撞。例如，藉由應用判定與一碰撞相關聯之一成本之一成本函數(諸如(例如)導致將一高值賦予碰撞中之邊且甚至將比具有相對較低預測嚴重性碰撞之邊高之值賦予具有相對較高預測嚴重性碰撞結果之碰撞中之邊的一函數)來修改此等邊之成本值。
基於一軌跡t來修改且視情況基於參數成本函數(表示一預測嚴重性碰撞結果或評估之參數成本函數)來修改網格500之邊之成本。在修改邊之成本之後，運算候選節點n' (即，可在一單一時步(即，在時間T=i+1)中自當前節點到達之節點)之各者之一成本。藉由尋找自當前節點n (例如n0 )通過一候選節點n' (例如n3 、n4 、n5 及n1 )而至目標(例如n15 )之一最低成本路徑來運算候選節點n'之成本。圖5展示通過候選節點n4 、n9 、n13 及n16 之自節點n0 至目標(節點n15 )之一第一最低成本路徑(以粗線展示)及通過候選節點n5 、n10 、n14 及n16 之自節點n0 至目標之一第二最低成本路徑(亦以粗線展示)之一實例。在此等實例中，軌跡t之節點n4之成本可為沿第一路徑之邊(例如c0,4 、c4,9 、c9,13 、c13,16 、c16,15 )之總和。
依上述方式運算軌跡組中之各軌跡(t1 、t2 、…、tm )之候選節點n'之成本，各軌跡對應於一介質Aj (j=1至m)，其中m係其他介質之數目。可平均化軌跡組之成本以提供各候選節點n'之一平均成本。選擇具有最低平均成本之候選節點n'作為主介質之下一節點。因此，在時間T=i+1，具有最低平均成本之候選節點n'變成下一時步(T=i+2)之當前節點n。此一直繼續至主介質102到達目標節點(例如n15 )，即，達到由目標節點表示之狀態。
圖6係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法600的一流程圖。
方法600可開始於602，例如回應於來自一呼叫常式之一呼叫或調用，或在起動一基於處理器之系統或其部分時，或在接收特徵化包含靜態障礙物、動態障礙物之一操作環境及車輛之一狀態之更新資訊時。
在604，基於處理器之系統將一主車輛較佳地表示為一各自定向定界框。藉此，基於處理器之系統可判定或指定各自定向定界框之參數(例如轉角、維度、方向)或可自一實體(例如製造車輛之一原始設備製造商(OEM))及/或一OEM基於處理器之系統接收車輛之各自定向定界框之參數。
視情況在606，基於處理器之系統依數位形式表示一或多個動態障礙物(例如其他車輛)。例如，可將具有一界定形式或形狀之障礙物(例如一車輛)有利地表示為一各自定向定界框。另外或替代地，可將包圍一車輛或其他移動障礙物之一禮讓空間表示為一定向定界框。
視情況在608，基於處理器之系統依數位形式表示一或多個靜態障礙物。例如，可將具有一界定形式或形狀之障礙物表示為一各自定界框或一些其他數位形式。
視情況在610，基於處理器之系統將一或多個靜態障礙物表示為各自曲線。例如，可有利地將道路標誌或一道路邊緣表示為一曲線。例如，可將一道路之一中心線、一道路之一邊緣、一道路之一車道標識線之任何一或多者數位地表示為一曲線(例如表示為一樣條(例如b樣條)或其他參數表示)。
在612中，基於處理器之系統可執行針對規劃網格之複數個邊之各者重複之一循環或反覆評估。
作為循環612之部分，基於處理器之系統在614執行定向定界框碰撞偵測以判定由定向定界框表示之主車輛是否會在轉變於一對狀態之間時與障礙物之表示碰撞。狀態由規劃網格之各自邊連接之一對節點之各自節點表示。障礙物可呈靜態障礙物(例如建築物、道路標記、經標記或未標記之道路邊緣)及/或動態障礙物(例如其他車輛或其他動態障礙物)之形式。
例如，當將呈另一車輛之形式之一障礙物表示為一各自定向定界框時，系統可執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示主車輛之各自定向定界框是否會在轉變於由規劃網格之各自邊連接之各自節點表示之狀態對之間時與表示其他車輛之至少一者之各自定向定界框碰撞。
亦例如，當將呈一行人之形式之一障礙物表示為一定向定界框時，系統可執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示主車輛之各自定向定界框是否會在轉變於由規劃網格之各自邊連接之各自節點表示之狀態對之間時與表示至少一行人之各自定向定界框碰撞。
亦例如，當將呈路面標記、中央隔離器、經標記或未標記之道路邊緣之形式之一障礙物表示為一曲線(例如樣條、b樣條、多項式)時，系統可執行定向定界框-曲線碰撞偵測以判定表示主車輛之各自定向定界框是否會在轉變於由規劃網格之各自邊連接之各自節點表示之狀態對之間時與表示路面標記、中央隔離器、道路邊緣之曲線碰撞。
如本文中所更詳細描述，系統可執行定向定界框碰撞偵測，其中一組擬合函數表示對應於規劃網格之各自邊之主車輛之各自軌跡。在至少一些實施方案中，系統可經由複數個不同硬體電路來執行定向定界框碰撞偵測。
在616，基於處理器之系統設定一規劃網格之各自邊之一成本以反映偵測碰撞或無偵測碰撞之至少一者。設定一規劃網格之各自邊之一成本以反映偵測碰撞或無偵測碰撞之至少一者可包含根據一參數化成本函數來設定一規劃網格之各自邊之一或多者之成本以反映一碰撞之偵測且反映對應碰撞之一嚴重性。
在618，基於處理器之系統判定是否已滿足一結束條件，例如最後邊。例如，基於處理器之系統可判定是否已處理各邊(例如針對由各邊表示之一轉變所執行之碰撞評估)或是否已發生一超時條件。
在620，基於處理器之系統執行規劃網格之一最低成本分析。例如，基於處理器之系統可基於與各邊邏輯相關聯或賦予各邊之成本來採用各種最低成本演算法之任何者以尋找由規劃網格中之節點表示之狀態之間的一最低成本或最佳路徑。
在622，基於處理器之系統至少部分基於最低成本分析來實施由主車輛發生之一移動規劃。例如，基於處理器之系統可提供命令至一主車輛之一驅動系統或傳動裝置以引起主車輛基於最低成本路徑來轉變於狀態之間，例如發送命令至一或多個馬達控制器。
方法600可終止於624，例如直至再次被呼叫或調用。替代地，方法600可(例如)在主車輛操作時重複或連續執行。
圖7係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法700的一流程圖。
可將方法700執行為執行方法600之部分，例如執行定向定界框碰撞偵測614 (圖6)或透過實施移動規劃622 (圖6)來執行其他類型之碰撞偵測之部分。
在702，基於處理器之系統可執行針對規劃網格之複數個邊之各者重複之一循環或反覆評估。
作為循環702之部分，在704，基於處理器之系統將對應於一各自邊之一軌跡表示為一組擬合函數，例如一組擬合多項式函數。
例如，基於處理器之系統可自一組態系統接收主車輛之基於處理器之系統處之一組擬合函數(例如擬合多項式函數)。組態系統可遠離主車輛定位。當主車輛不在移動且因此不即時約束擬合函數組開發時，擬合函數組可在運行時間之前的一組態時間期間已由組態系統有利地擬合。可將函數擬合至由移動方程式界定之一軌跡。擬合函數可省略任何三角函數以允許運算高效之碰撞評估。較不有利地，主車輛之基於處理器之系統會生成或產生一組擬合多項式函數。
作為循環702之部分，基於處理器之系統在706使用擬合函數組來執行碰撞偵測以判定主車輛之一表示是否與其他車輛或其他障礙物之一或多個表示碰撞。
例如，系統可使用一對擬合多項式函數來對環境之二維表示中之交通(例如通過真實三維世界中之習知街道及高速公路之車輛)執行碰撞偵測，擬合多項式函數對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上之一位置且擬合多項式函數對之另一擬合多項式函數表示相對於時間之一第二維度上之一位置，第二維度不同於第一維度。例如，系統可使用一對擬合時間參數函數來執行碰撞偵測以判定主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。例如，系統可使用一對擬合時間參數五次函數來執行碰撞偵測以判定主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。例如，系統可使用專針對主車輛之一品牌及型號且由主車輛之一原始設備製造商提供之一對擬合函數來執行碰撞偵測。例如，系統可使用具有專針對主車輛之一品牌及型號且由主車輛之一原始設備製造商提供之參數之一對擬合多項式函數來執行碰撞偵測。例如，系統可藉由使用擬合函數組表示主車輛之一各自軌跡以表示對應於規劃網格之各自邊之主車輛之各自軌跡來執行碰撞偵測。例如，系統可經由複數個不同硬體電路來執行碰撞偵測。
在708，基於處理器之系統設定規劃網格之各自邊之一成本以反映轉變於由規劃網格之各自邊連接之各自節點表示之一對狀態之間時之判定碰撞或無判定碰撞之至少一者。例如，系統可根據一參數化成本函數來設定一規劃網格之各自邊之一或多者之成本以反映一碰撞之偵測且反映偵測碰撞之一嚴重性。
在710，基於處理器之系統執行規劃網格之一最低成本分析。例如，基於處理器之系統可基於與各邊邏輯相關聯或賦予各邊之成本來採用各種最低成本演算法之任何者以尋找由規劃網格中之節點表示之狀態之間的一最低成本或最佳路徑。
在712，基於處理器之系統至少部分基於最低成本分析來實施由主車輛發生之一移動規劃。例如，基於處理器之系統可提供命令至一主車輛之一驅動系統或傳動裝置以引起主車輛基於最低成本路徑來轉變於狀態之間，例如發送命令至一或多個移動控制器以控制一或多個電動馬達(例如牽引馬達)。
圖8係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法800的一流程圖。
可將方法800執行為執行方法600、700之部分，例如使用擬合多項式702來執行碰撞偵測之部分。可在一運行時間期間(例如在主車輛之操作期間)執行方法800。
在802，一基於處理器之系統執行針對規劃網格之複數個邊之各者重複或直至達到某一其他結束條件(例如超過最大時間量或最大反覆次數)之一循環。
在804，基於處理器之系統判定擬合至由一各自邊表示之一軌跡表示之一移動之一組擬合多項式函數。一般技術者將意識到，可依除多項式之外的形式表示軌跡，尤其在處置該等表示不運算密集時。通常，可經由移動方程式來表示狀態之間的轉變或移動。在至少此實施方案中，基於處理器之系統將移動或轉變有利地表示為一擬合多項式函數以提高定位於主車輛之板上且執行主車輛之即時移動規劃之一「機載」基於處理器之系統之運算效能。
例如，為判定擬合多項式函數組，基於處理器之系統可將一組多項式擬合至一移動，移動由呈表示主車輛之一移動之一組各自移動方程式之形式或依循該組各自移動方程式之軌跡表示。例如，基於處理器之系統可判定一對多項式函數，多項式函數對之一多項式函數表示相對於時間之一第一維度上沿軌跡之一位置且多項式函數對之另一多項式函數表示相對於一時間之一第二維度上沿軌跡之一位置，第二維度不同於第一維度。亦例如，基於處理器之系統可判定表示軌跡之一對時間參數函數。例如，基於處理器之系統可判定表示軌跡之一對時間參數五次函數。亦例如，基於處理器之系統可判定專針對由主車輛之一原始設備製造商指定之主車輛之一品牌及型號之一對多項式函數。亦例如，基於處理器之系統可進一步將具有專針對主車輛之一品牌及型號之參數之所判定之一對多項式函數提供至主車輛之一基於處理器之控制系統，其中主車輛係一自主車輛。
在特定實施方案中，主介質或車輛102及一或多個動態障礙物(例如其他車輛)可具有相依軌跡。可以概率模型化(若干)動態障礙物之軌跡(例如XA 及XB )。例如，(若干)動態障礙物可對環境(包含各其他車輛)中之主車輛102及所有動態障礙物兩者之移動作出回應以(例如)試圖避免碰撞或甚至試圖碰撞。因此，開發將車輛或介質意圖視作模型化潛伏策略或目標而非簡單軌跡之各介質之一行為模型。潛伏策略或目標呈可經取樣以判定車輛或介質將如何對其他車輛或介質之其他軌跡作出回應之一形式。當主車輛或介質102在一當前時間T位於一節點n處時，基於處理器之系統尋求判定其他車輛或介質未來將在哪裡。在當前時間T之前基於自一開始節點至節點n之主車輛或介質之路徑且考量副車輛或介質對主車輛或介質之動作之概率反應及所有副車輛或介質之動作來首先正向模擬其他車輛或介質之策略。因此，一給定副車輛或介質之概率函數表示一當前時間之前的主車輛或介質及副車輛或介質之至少一些動作。此產生指示其他車輛或介質在當前時間T佔用之空間的一結果。此係因為當前時間T之另一車輛或介質之位置取決於在當前時間T之前由所有其他車輛或介質及主車輛或介質102依循之軌跡。
在806，基於處理器之系統可提供一組擬合函數用於移動規劃中。例如，在一些實施方案中，(例如)由一OEM實施之一組態系統之一基於處理器之系統可提供擬合函數組至主車輛之一基於處理器之系統。例如，可遠離主車輛之一固定位置處之一伺服器可提供擬合函數組至一基於處理器之系統，基於處理器之系統係主車輛之部分且隨主車輛移動。此可無線或經由一有線或光纖來提供。
圖9係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法900的一流程圖。
例如，可將方法900執行為執行方法600 (圖6)、700 (圖7)及800 (圖8)之任何者之部分。
在902，基於處理器之系統執行碰撞偵測以判定主車輛之一表示是否會在轉變於一對狀態之間時與障礙物之表示碰撞。各自狀態由規劃網格之各自邊連接之一對節點之各自節點表示。執行碰撞偵測可包含經由複數個不同硬體電路(複數個邊之各邊一個硬體電路)或經由本文中或以引用的方式併入本文中之參考文獻中所描述之其他方法來執行碰撞偵測。
在904，基於處理器之系統至少部分基於以下各者來設定與規劃網格之各自邊相關聯之一成本：i)碰撞偵測；及ii)表示與一特定碰撞相關聯之碰撞之一嚴重性或排序之一參數化成本函數。特定言之，參數化成本函數可表示與至少兩個或更多個參數(例如一障礙物類型、一碰撞類型及一車輛速度或將耗散之能量)及各類型之參數之一相對加權相關聯之一值。
障礙物類型可表示或指示可與其發生一碰撞之障礙物之一類型。碰撞類型可表示或指示可發生之碰撞之一類型。車輛速度可表示或指示恰在一預測碰撞之前(即，在一碰撞力開始使車輛或障礙物減速之前)的至少主車輛之一速度。將耗散之能量係將由於預測碰撞而耗散之能量之一估計，其可依據速度而變化。參數化成本函數可表示基於車輛速度之碰撞之一嚴重程度。因此，設定與各自邊相關聯之一成本可有利地包含至少部分基於一嚴重程度來設定成本，嚴重程度基於主車輛及障礙物之至少一者或兩者之車輛速度。
障礙物類型可指示障礙物係一有生命或無生命障礙物。設定與各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於障礙物係一有生命或無生命障礙物來設定成本。
碰撞類型可指示碰撞係會導致實體障礙物(例如另一車輛、一行人)或主車輛損壞之與一實體障礙物之一碰撞或不會或不可能導致障礙物(例如道路標誌或禮讓區或其他邏輯間距建構)損壞之與一障礙物之一碰撞。碰撞類型可另外或替代地表示將被撞擊之一車輛之一部分(例如迎面碰撞、追尾碰撞)或撞擊之定向或角度。設定與各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於碰撞係與一實體障礙物發生以會導致實體障礙物或主車輛損壞或碰撞係與一非實體建構或一實體物體發生以不會或不可能導致障礙物或主車輛損壞來設定成本。
車輛速度可表示或指示主車輛之一速度或速率。速度可表示於一真實世界(例如二維或三維真實世界參考系)中。設定與各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於真實世界參考系中之主車輛之速度來設定成本。車輛速度可表示或指示相對於障礙物之一速度之主車輛之一速度或速率。設定與各自邊相關聯之一成本可包含至少部分基於相對於障礙物之一速度之主車輛之速度來設定成本。車輛速度可表示或指示主車輛之一速度及障礙物之一速度兩者。設定與各自邊相關聯之一成本可包含至少部分基於主車輛之速度及障礙物之速度兩者來設定成本。耗散能量可表示或指示將作為碰撞之部分耗散之能量之一估計量且通常依據速度而變化。
設定一成本可包含賦予或調整與網格中之各邊相關聯之一成本值。可將成本值儲存為一網格之部分或一資料結構(例如與網格相關聯之一資料結構或實施該網格之一資料結構)之部分。
如上文相對於圖5所討論，一網格中之各節點(例如n0 、n1 、n2 …)具有基於與節點與主介質102之目標(例如最終狀態)之間的網格之邊相關聯之一成本(例如c0,4 、c0,5 等等)之一相關聯值(即，成本)。尤其基於一碰撞概率、表示碰撞嚴重性之一參數函數及視情況與沿討論中之邊之兩個節點之間的移動相關聯之固有成本(例如燃料及/或能量成本)來判定與網格之邊相關聯之成本。在實施方案中，基於自討論中之節點至目標節點(例如n15 )之一最低成本路徑來判定各節點之目標成本。基於處理器之系統判定主介質之環境100中之其他介質Aj 之軌跡t。針對當前節點n (即，移動規劃網格500中之主介質之當前位置)，基於處理器之系統透過一組軌跡S來運算各候選節點n'之一平均成本。移動規劃網格500中之主介質102之狀態(例如姿態)自節點n移動至具有最低平均成本之一候選節點n'。遞增一時步且使下一時步重複方法。
運算由一組已知軌跡平均化之各候選節點之一成本可為有用的。為此，引發一循環以考量軌跡組S中之各軌跡t，其中t=1至m，其中m係軌跡之數目。基於處理器之系統判定移動規劃網格500之哪些邊(若存在)與軌跡t碰撞。基於處理器之系統將一成本函數應用於被判定為與軌跡t碰撞之邊(若存在)之值。基於處理器之系統基於自節點n通過各自候選節點n'而至目標之一最低成本路徑來判定各候選節點n'之成本。使識別軌跡之一指數t遞增且重複方法，直至已處理所有軌跡。
在一些實施方案中，一或多個基於處理器之系統可經由規劃網格來執行一方法以識別一主介質102之路徑，路徑通過具有一最低平均成本之一候選節點以考量主介質102至目標之一規劃路徑及其他介質(例如其他自主車輛、其他車輛、人、動物)之概率判定路徑。基於處理器之系統可執行靜態背景碰撞偵測。基於處理器之系統可針對移動規劃網格之各節點來運算一目標成本。可(例如)在組態(即，預運行時間)使一介質之一行為之一模型作為一輸入提供至基於處理器之系統。在運行時間，基於處理器之系統可對概率模型取樣。概率模型可提供各介質Aj 之下一步驟或產生一組軌跡。基於處理器之系統可基於自一當前節點n至目標之主介質102之一規劃路徑及其他介質之概率判定路徑來運算各候選節點n'之一值。主介質102自其當前節點n移動至具有最低值(即，成本)之候選節點n'。可在下一時步(T=T+1)重複方法。
基於處理器之系統可執行一方法以基於主介質102至目標之一規劃路徑及其他介質之概率判定路徑來運算各候選節點之值。例如，基於處理器之系統可基於一組軌跡基於其他介質Aj 之取樣下一步驟Xj 來判定各候選節點n'之值。接著，基於處理器之系統可在時間T+1基於自當前節點n至具有最低值之一候選節點n'之一移動來指定主介質102之下一規劃位置。若主介質102尚未在目標節點處，則遞增時間且在下一時步重複方法。
基於處理器之系統可執行一方法以基於一組概率模型S基於來自其他介質Aj 之取樣下一步驟Xj 之邊碰撞成本來判定下一時步T+1之各候選節點n'之值。例如，基於處理器之系統可基於每介質之取樣次數來引發一反覆循環。基於處理器之系統可基於其他介質之數目來引發一反覆循環。基於處理器之系統可基於模型組S來判定一介質Aj 之概率下一步驟Xj 之第k次取樣。接著，基於處理器之系統判定移動規劃網格之哪些邊(若存在)在時間T+1與介質Aj 之判定概率下一步驟Xj 碰撞。接著，基於處理器之系統將一成本函數應用於被判定為在時間T+1與介質Aj 之概率下一步驟Xj 碰撞之邊(若存在)之值。其他介質之反覆循環重複，直至已處理所有其他介質。在完成其他介質之反覆循環k次之後，取樣之反覆循環重複，直至已完成所有取樣，即，p次。
如上文所解釋，在實施方案中，介質Aj 之概率行為模型係相依的，因為各介質Aj 之軌跡取決於所有其他介質及主介質之軌跡。因此，使所有介質Aj 及主介質之當前及過去位置作為輸入提供至概率行為模型以判定各介質Aj 之預測下一步驟Xj 。藉此，窗口或歷史或回顧通常將受到一定限制。因此，程序之最內循環係用於判定重複取樣之前的所有介質Aj 之預測下一步驟Xj 之循環。依此方式，基於所有介質Aj 及主介質之相同當前位置來執行所有取樣。
以上詳細描述已經由使用方塊圖、示意圖及實例來闡述器件及/或程序之各種實施例。就此等方塊圖、示意圖及實例含有一或多個功能及/或操作而言，熟習技術者應瞭解，此等方塊圖、流程圖或實例內之各功能及/或操作可由各種硬體、軟體、韌體或其等之幾乎任何組合個別及/或共同實施。在一實施例中，可經由專用積體電路(ASIC)及/或FPGA來實施本發明。然而，熟習技術者將意識到，本文中所揭示之實施例可以標準積體電路完全或部分實施於各種不同實施方案中作為在一或多個電腦上運行之一或多個電腦程式(例如作為在一或多個電腦系統上運行之一或多個程式)、作為在一或多個控制器(例如微控制器)上運行之一或多個程式、作為在一或多個處理器(例如微處理器)上運行之一或多個程式、作為韌體或作為其等之幾乎任何組合，且設計電路系統及/或撰寫軟體及/或韌體之程式碼將完全在一般技術者鑑於本發明所理解之技術範疇內。
熟習技術者將意識到，本文中所闡述之諸多方法或演算法可採用額外動作，可省略一些動作，及/或可依不同於指定順序之一順序執行動作。
另外，熟習技術者應瞭解，本文中所教示之機構能夠依各種形式分佈為一程式產品，且不管用於實際上實施分佈之信號承載媒體之特定類型如何，一說明性實施例同樣適用。信號承載媒體之實例包含(但不限於)以下各者：諸如硬碟機之可記錄型媒體、CD ROM及電腦記憶體。
上述各種實施例可經組合以提供進一步實施例。本說明書中所提及及/或申請資料表中所列之所有美國專利公開申請案、美國專利申請案、外國專利及外國專利申請案(其包含(但不限於) 2018年1月12日申請之名稱為「APPARATUS, METHOD, AND ARTICLE TO FACILITTE MOTION PLANNING OF AN AUTONOMOUS VEHICLE IN AN ENVIRONMENT HAVING DYNAMIC OBJECTS」之美國專利申請案第62/616,783號、2017年6月9日申請之名稱為「MOTION PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES AND RECONFIGURABLE MOTION PLANNING PROCESSORS」之國際專利申請案第PCT/US2017/036880號、2016年1月5日申請之名稱為「SPECIALIZED ROBOT MOTION PLANNING HARDWARE AND METHODS OF MAKING AND USING SAME」之國際專利公開申請案第WO 2016/122840號、2018年8月23申請之名稱為「COLLISION DETECTION USEFUL IN MOTION PLANNING FOR ROBOTICS」之美國專利申請案第62/722,067號、2018年12月4申請之名稱為「APPARATUS, METHOD AND ARTICLE TO FACILITAE MOTION PLANNING IN AN ENVIRONMENT HAVING DYNAMIC OBJECTS」之美國專利申請案第62/775,257號、2019年4月17申請之名稱為「MOTION PLANNING GRAPH GENERATION USER INTERFACE, SYSTEMS, METHODS AND ARTICLES」之美國專利申請案62/835,139及2019年6月3申請之名稱為「APPARATUS, METHODS AND ARTICLES TO FACILITATE MOTION PLANNING IN ENVIRONMENTS HAVING DYNAMIC OBSTACLES」之美國專利申請案第62/856,548號)之全文以引用的方式併入本文中。可鑑於以上詳細描述來對實施例作出此等及其他改變。一般而言，在以下申請專利範圍中，所使用之術語不應被解釋為將申請專利範圍限制於本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例，而是應被解釋為包含所有可能實施例及此申請專利範圍所授權之等效物之全範疇。因此，申請專利範圍不受限於揭示內容。
100:操作環境 102:主介質/車輛 104:動態障礙物A 106:軌跡 108:靜態障礙物C 110:軌跡 112:動態障礙物B 200:電腦系統 212:處理器/處理單元 212a:硬體處理器/中央處理單元(CPU) 212b:數位信號處理器(DSP) 214:系統記憶體 216:系統匯流排 218:唯讀記憶體(ROM) 220:隨機存取記憶體(RAM) 222:基本輸入/輸出系統(BIOS) 224:磁碟機 226:電腦可讀媒體 236:作業系統 238:應用程式 240:其他程式或模組 242:程式資料 260:網路介面 266:致動器系統/傳動裝置 280:移動規劃器 282:感測器 284:物體偵測器 286:物體行為預測器 288:碰撞評估器 289:嚴重性成本調整器 290:場可程式化閘陣列(FPGA) 292:最低成本路徑最佳化器 300:系統 300a:機載基於處理器之系統 300b:遠端基於處理器之系統 302:感知資訊 304:動態物體之體積表示 306:預測軌跡資訊 308:軌跡資訊 310:識別路徑 400:規劃網格 408a:節點 408b:節點 408c:節點 408d:節點 408e:節點 408f:節點 408g:節點 408h:節點 408i:節點 410a:邊 410b:邊 410c:邊 410d:邊 410e:邊 410f:邊 410g:邊 410h:邊 410i:邊 410j:邊 410k:邊 410l:邊 410m:邊 410n:邊 410o:邊 410p:邊 412:路徑 414:圖形部分 500:規劃網格 600:方法 602:開始 604:表示主車輛定向定界框 606:將(若干)其他車輛表示為(若干)定向定界框 608:將(若干)其他障礙物表示為(若干)定向定界框 610:將(若干)靜態障礙物表示為曲線 612:循環 614:執行主車輛在狀態之間轉變時相對於其他車輛或其他障礙物的定向定界框碰撞偵測 616:設定規劃網格之各自邊之成本，以反映偵測碰撞或無偵測碰撞之至少一者 618:是否滿足結束條件？ 620:執行規劃網格之一最低成本分析 622:至少部分基於最低成本分析來實施由主車輛發生之移動規劃 624:結束 700:方法 702:循環 704:將對應於各自邊之軌跡表示為擬合函數組 706:使用擬合函數組來執行碰撞偵測 708:設定各自邊之成本以反映碰撞評估 710:執行規劃網格之一最低成本分析 712:至少部分基於最低成本分析來實施由主車輛發生之移動規劃 800:方法 802:循環 804:判定擬合至由邊表示之軌跡表示之移動的擬合多項式函數組 806:提供擬合方程式組以用於移動規劃中 900:方法 902:執行碰撞偵測 904:基於i)碰撞評估及ii)參數化成本函數來設定與各自邊相關聯之成本
在圖式中，相同元件符號識別類似元件或動作。圖式中之元件之大小及相對位置未必按比例繪製。例如，各種元件之形狀及角度未按比例繪製，且一些此等元件經任意放大及定位以提高圖式易讀性。此外，所繪製之元件之特定形狀不意欲傳達關於特定元件之實際形狀之任何資訊，而是僅為了在圖式中易於識別而選擇。
圖1係根據一繪示實施方案之一操作環境之一示意圖，其中一主介質(例如自主車輛)可操作以基於相對於操作環境中之動態障礙物及靜態障礙物之碰撞評估來執行移動規劃。
圖2係根據繪示實施方案之一基於處理器之系統之一功能方塊圖，其可在圖1之操作環境中促進移動規劃操作主介質(例如車輛)。
圖3係展示根據一繪示實施方案之一主介質(例如車輛)機載基於處理器之系統及一遠端基於處理器之系統之各種組件之間的一實例性資料流的一方塊圖，其可在圖1之操作環境中促進移動規劃操作主介質(例如車輛)。
圖4係根據一繪示實施方案之其中主介質之目標係自一狀態轉變至另一狀態同時避免與操作環境中之動態障礙物及靜態障礙物碰撞之情況中之主介質(例如圖1之自主車輛)之一實例性移動規劃網格。
圖5係根據一繪示實施方案之主介質(例如自主車輛)之一實例性移動規劃網格，其展示通過兩個候選節點之各者之一最低成本路徑之一實例，其中各邊之成本經設定或調整以表示基於環境中之其他介質(例如其他車輛)及其他障礙物之已知或預測軌跡所判定之一碰撞評估且亦表示基於一參數成本函數之碰撞之嚴重性。
圖6係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法600的一流程圖。
圖7係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法700的一流程圖。
圖8係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法800的一流程圖。
圖9係展示根據至少一繪示實施方案之用於實施移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之一方法900的一流程圖。
100:操作環境
102:主介質/車輛
104:動態障礙物A
106:軌跡
108:靜態障礙物C
110:軌跡
112:動態障礙物B

Claims (67)

  1. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點表示在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間之一轉變，該方法包括： 由該基於處理器之系統將該主車輛表示為一各自定向定界框；及 針對該規劃網格之複數個該等邊中之至少一者， 由該基於處理器之系統執行定向定界框碰撞偵測以判定由該定向定界框表示之該主車輛是否會在一對狀態之間轉變時與其他車輛或其他障礙物的表示碰撞，該對之狀態係由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及 由該基於處理器之系統設定一規劃網格之該各自邊之一成本，以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者。
  2. 如請求項1之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統將該等其他車輛之至少一者表示為一各自定向定界框，且其中執行定向定界框碰撞偵測包含執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間轉變時，與表示該等其他車輛之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
  3. 如請求項1之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統將該等其他障礙物之至少一者表示為一各自定向定界框，且其中執行定向定界框碰撞偵測包含執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間轉變時，與表示該等其他障礙物之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
  4. 如請求項1之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示，且其中執行定向定界框碰撞偵測以判定由一各自定向定界框表示之該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含執行定向定界框-曲線碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間轉變時，與表示該等其他障礙物之該至少一者之該曲線碰撞。
  5. 如請求項4之移動規劃方法，其中將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示包含將一道路之一中心線、一道路之一邊緣或一道路之至少一車道標識線之至少一者表示為樣條表示。
  6. 如請求項1至5中任一項之移動規劃方法，其中執行定向定界框碰撞偵測包含使用一組擬合函數在沿該主車輛之一各自軌跡之至少一點之各者處執行定向定界框碰撞偵測，該組擬合函數表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
  7. 如請求項1至5中任一項之移動規劃方法，其中執行定向定界框碰撞偵測包含經由複數個不同硬體電路來執行定向定界框碰撞偵測。
  8. 如請求項1至5中任一項之移動規劃方法，其中設定一規劃網格之該各自邊之一成本以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者包含根據一參數化成本函數來設定一規劃網格之該等各自邊之一或多者之成本以反映一碰撞之該偵測且反映表示該偵測碰撞之一嚴重性之至少一參數。
  9. 如請求項1至5中任一項之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統執行該規劃網格之一最低成本分析；及 由該基於處理器之系統至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
  10. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之基於處理器之系統，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點表示在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示各自該等節點之一各自對之間之一轉變，該基於處理器之系統包括： 至少一處理器； 至少一非暫時性處理器可讀媒體，其經通信地耦合至該至少一處理器且儲存處理器可執行指令，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器： 將該主車輛表示為一各自定向定界框；及 針對該規劃網格之複數個該等邊中之至少一者， 執行定向定界框碰撞偵測以判定由該定向定界框表示之該主車輛是否會在一對狀態之間轉變時與其他車輛或其他障礙物之表示碰撞，該對之狀態係由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及 設定一規劃網格之該各自邊之一成本，以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者。
  11. 如請求項10之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 將該等其他車輛之至少一者表示為一各自定向定界框，且其中執行定向定界框碰撞偵測包含執行定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間轉變時，與表示該等其他車輛之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
  12. 如請求項10之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 將該等其他障礙物之至少一者表示為一各自定向定界框，且將該定向定界框碰撞偵測執行為定向定界框-定向定界框碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間轉變時，與表示該等其他障礙物之該至少一者之該各自定向定界框碰撞。
  13. 如請求項10之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示，且將該定向定界框碰撞偵測執行為定向定界框-曲線碰撞偵測以判定表示該主車輛之該各自定向定界框是否會在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之該對狀態之間轉變時，與表示該等其他障礙物之該至少一者之該曲線碰撞。
  14. 如請求項13之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：將至少一其他障礙物表示為一曲線之一表示包含將一道路之一中心線、一道路之一邊緣或一道路之至少一車道標識線之至少一者表示為樣條表示。
  15. 如請求項10至14中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器經由一組擬合函數，在沿該主車輛之一各自軌跡之至少一點之各者處，執行該定向定界框碰撞偵測，該組擬合函數表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
  16. 如請求項10至14中任一項之基於處理器之系統，其中執行定向定界框碰撞偵測包含經由複數個不同硬體電路來執行定向定界框碰撞偵測。
  17. 如請求項10至14中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器基於一參數化成本函數來設定一規劃網格之該各自邊之該成本以反映一碰撞之該偵測且反映該偵測碰撞之一嚴重性。
  18. 如請求項10至14中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 執行該規劃網格之一最低成本分析；及 至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
  19. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化一主車輛之一狀態，該主車輛在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作，且各邊表示由該等節點之一各自對表示之狀態之間之該主車輛之一軌跡，該方法包括： 在一運行時間期間，針對一規劃網格之數個該等邊之各者， 由該基於處理器之系統將對應於該各自邊之該軌跡表示為一組擬合函數； 由該基於處理器之系統使用該組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否與其他車輛或其他障礙物之一或多個表示碰撞；及 由該基於處理器之系統設定該規劃網格之該各自邊之一成本以反映在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之一對狀態之間轉變時之該判定碰撞或無該判定碰撞之至少一者。
  20. 如請求項19之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統自遠離該主車輛定位之一組態系統接收該主車輛之該基於處理器之系統處之該組擬合函數，該組擬合函數係由該組態系統在該運行時間之前擬合。
  21. 如請求項19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用一對擬合多項式函數來執行碰撞偵測，該對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上之一位置，且該對之另一擬合多項式函數表示相對於一時間之一第二維度上之一位置，該第二維度不同於該第一維度。
  22. 如請求項19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用一對擬合時間參數函數來執行碰撞偵測，以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
  23. 如請求項19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用一對擬合時間參數五次函數來執行碰撞偵測，以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
  24. 如請求項19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之一對擬合函數來執行碰撞偵測。
  25. 如請求項19之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含使用具有專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之參數之一對擬合多項式函數來執行碰撞偵測。
  26. 如請求項19至25中任一項之移動規劃方法，其中使用一組擬合多項式函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含在沿該主車輛之一各自軌跡之一或多個點處執行該碰撞偵測，該各自軌跡經由該組擬合函數來指定以表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
  27. 如請求項19至25中任一項之移動規劃方法，其中使用一組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞包含經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
  28. 如請求項19至25中任一項之移動規劃方法，其中設定一規劃網格之該各自邊之一成本以反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者包含根據一參數化成本函數來設定一規劃網格之該等各自邊之一或多者之該成本以反映一碰撞之該偵測且反映該偵測碰撞之一嚴重性。
  29. 如請求項19至25中任一項之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統來執行該規劃網格之一最低成本分析；及 由該基於處理器之系統至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
  30. 如請求項19至25中任一項之移動規劃方法，進一步包括： 在發生於該運行時間之前之一離線組態時間期間，針對複數個該等邊之各者，將一各自組多項式函數擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動。
  31. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之基於處理器之系統，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化一主車輛之一狀態，該主車輛在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作，且各邊表示由該等節點之一各自對表示之狀態之間之該主車輛之一軌跡，該基於處理器之系統包括： 至少一處理器； 至少一非暫時性處理器可讀媒體，其經通信地耦合至該至少一處理器且儲存處理器可執行指令，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器： 在一運行時間期間，針對一規劃網格之數個該等邊之各者， 將對應於該各自邊之該軌跡表示為一組擬合函數； 使用該組擬合函數來執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否與其他車輛或其他障礙物之一或多個表示碰撞；及 設定該規劃網格之該各自邊之一成本以反映在由該規劃網格之該各自邊連接之各自節點表示之一對狀態之間轉變時之該判定碰撞或無該判定碰撞之至少一者。
  32. 如請求項31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 自遠離該主車輛定位之一組態系統接收該主車輛之該基於處理器之系統處之該組擬合函數，該組擬合函數係由該組態系統在該運行時間之前擬合。
  33. 如請求項31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用一對擬合多項式函數來執行該碰撞偵測，該對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上之一位置，且該對之另一擬合多項式函數表示相對於一時間之一第二維度上之一位置，該第二維度係不同於該第一維度。
  34. 如請求項31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用一對擬合時間參數函數來執行該碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
  35. 如請求項31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用一對擬合時間參數五次函數來執行該碰撞偵測以判定該主車輛是否與其他車輛或其他障礙物碰撞。
  36. 如請求項31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之一對擬合函數來執行該碰撞偵測。
  37. 如請求項31之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器使用具有專針對該主車輛之一品牌及型號且由該主車輛之一原始設備製造商提供之參數之一對擬合多項式函數來執行該碰撞偵測。
  38. 如請求項31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器在沿該主車輛之一各自軌跡之一或多個點處執行該碰撞偵測，該各自軌跡係經由該組擬合函數指定以表示對應於該規劃網格之該各自邊之該主車輛之該各自軌跡。
  39. 如請求項31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
  40. 如請求項31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器經由一參數化成本函數來設定反映該偵測碰撞或無該偵測碰撞之至少一者之一規劃網格之該各自邊之該成本以反映一碰撞之該偵測且反映該偵測碰撞之一嚴重性。
  41. 如請求項31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 執行該規劃網格之一最低成本分析；及 至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
  42. 如請求項31至37中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 在發生於該運行時間之前之一離線組態時間期間，針對複數個該等邊之各者，將一各自組函數擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動。
  43. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化一主車輛之一狀態，該主車輛在包含一或多個其他車輛及其他障礙物之一環境中操作，且各邊表示由該等節點之一各自對表示之狀態之間之該主車輛之一軌跡，該方法包括： 在發生於該運行時間之前之一離線組態時間期間， 針對一規劃網格之複數個該等邊之各者，判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數；及 提供該組擬合函數，用於由一主車輛之一基於處理器之系統的移動規劃中。
  44. 如請求項43之移動規劃方法，其中判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數包含將該組擬合函數擬合至由該軌跡表示之一移動。
  45. 如請求項43之移動規劃方法，其中判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數包含判定一對擬合多項式函數，該對之一擬合多項式函數表示相對於時間之一第一維度上沿該軌跡之一位置，且該對之另一擬合多項式函數表示在相對於一時間之一第二維度上沿該軌跡之一位置，該第二維度係不同於該第一維度。
  46. 如請求項43之移動規劃方法，其中判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數包含判定表示該軌跡之一對擬合時間參數函數。
  47. 如請求項43之移動規劃方法，其中判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數包含判定表示該軌跡之一對擬合時間參數五次函數。
  48. 如請求項43之移動規劃方法，其中判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數包含判定專針對由該主車輛之一原始設備製造商指定之該主車輛之一品牌及型號之一對擬合函數。
  49. 如請求項43之移動規劃方法，其中判定經擬合至由該邊表示之該軌跡表示之一移動之一組擬合函數包含判定具有專針對藉由該主車輛之一原始設備製造商之該主車輛之一品牌及型號之參數之一對擬合多項式函數及將具有專針對該主車輛之一品牌及型號之參數之該對判定擬合多項式函數提供至該主車輛之一基於處理器之控制系統，其中該主車輛係一自主車輛。
  50. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之一基於處理器之系統中之操作之移動規劃方法，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化在包含一或多個障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間之一轉變，該方法包括： 針對該規劃網格之複數個該等邊中之至少一者之各者， 由該基於處理器之系統執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否會在一對狀態之間轉變時與該等障礙物之表示碰撞，該對之狀態係由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及 由該基於處理器之系統至少部分基於以下各者來設定與該規劃網格之該各自邊相關聯之一成本：i)該碰撞偵測；及ii)一參數化成本函數，其表示以下之至少兩者或更多者：一障礙物類型、一碰撞類型、一車輛速度或將在該碰撞期間耗散之耗散能量之至少一估計，該障礙物類型指示可與其發生一碰撞之障礙物之一類型，該碰撞類型指示可發生之碰撞之一類型，且該車輛速度指示恰在一預測碰撞之前之至少該主車輛之一速度。
  51. 如請求項50之移動規劃方法，其中該障礙物類型指示該障礙物係一有生命或無生命障礙物，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該障礙物係一有生命或無生命障礙物來設定該成本。
  52. 如請求項50之移動規劃方法，其中該碰撞類型指示該碰撞係會導致一實體障礙物或該主車輛損壞之與該實體障礙物之一碰撞或不會直接導致該主車輛損壞之與一間距要求或一道路標誌之一碰撞，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該碰撞係與一實體障礙物發生以會導致該實體障礙物或該主車輛損壞或該碰撞係與一道路標誌發生以不會導致該道路標誌損壞來設定該成本。
  53. 如請求項50之移動規劃方法，其中該車輛速度指示一真實世界參考系中之該主車輛之一速度，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該真實世界參考系中之該主車輛之該速度來設定該成本。
  54. 如請求項50之移動規劃方法，其中該車輛速度指示相對於該障礙物之一速度之該主車輛之一速度，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於相對於該障礙物之一速度之該主車輛之該速度來設定該成本。
  55. 如請求項50之移動規劃方法，其中該車輛速度指示該主車輛之一速度及該障礙物之一速度兩者，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該主車輛之該速度及該障礙物之該速度兩者來設定該成本。
  56. 如請求項50之移動規劃方法，其中該參數化成本函數亦表示基於車輛速度之碰撞之一嚴重程度，且設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於一嚴重程度來設定該成本，該嚴重程度係基於該主車輛及該障礙物中之至少一者或兩者的車輛速度。
  57. 如請求項50至56中任一項之移動規劃方法，其中執行碰撞偵測包含經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
  58. 如請求項50至56中任一項之移動規劃方法，進一步包括： 由該基於處理器之系統執行該規劃網格之一最低成本分析；及 由該基於處理器之系統至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
  59. 一種經由規劃網格來執行移動規劃之基於處理器之系統，其中各規劃網格分別包括複數個節點及邊，各節點特徵化在包含一或多個障礙物之一環境中操作之一主車輛之一狀態，且各邊表示該等節點之一各自對之間之一轉變，該基於處理器之系統包括： 至少一處理器； 至少一非暫時性處理器可讀媒體，其經通信地耦合至該至少一處理器且儲存處理器可執行指令，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器： 針對該規劃網格之複數個該等邊之各者， 執行碰撞偵測以判定該主車輛之一表示是否會在一對狀態之間轉變時與該等障礙物之表示碰撞，該對之狀態係由該規劃網格之該各自邊連接之一對節點之各自節點表示；及 至少部分基於以下各者來設定與該規劃網格之該各自邊相關聯之一成本：i)該碰撞偵測；及ii)一參數化成本函數，其表示以下之至少兩者或更多者：一障礙物類型、一碰撞類型、一車輛速度或將在該碰撞期間耗散之耗散能量之至少一估計，該障礙物類型指示可與其發生一碰撞之障礙物之一類型，該碰撞類型指示可發生之碰撞之一類型，該車輛速度指示恰在一預測碰撞之前之至少該主車輛之一速度及將在該碰撞期間耗散之耗散能量之至少一估計。
  60. 如請求項59之基於處理器之系統，其中該障礙物類型指示該障礙物係一有生命或無生命障礙物，該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於該障礙物係一有生命或無生命障礙物來設定該成本。
  61. 如請求項59之基於處理器之系統，其中該碰撞類型指示該碰撞係會導致一實體障礙物或該主車輛損壞之與該實體障礙物之一碰撞或不會直接導致該主車輛損壞之與一間距要求或一道路標誌之一碰撞，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於該碰撞係與一實體障礙物發生以會導致該實體障礙物或該主車輛損壞或該碰撞係與一道路標誌發生以不會導致該道路標誌損壞來設定該成本。
  62. 如請求項59之基於處理器之系統，其中該車輛速度指示一真實世界參考系中之該主車輛之一速度，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於該真實世界參考系中之該主車輛之該速度來設定該成本。
  63. 如請求項59之基於處理器之系統，其中該車輛速度指示相對於該障礙物之一速度之該主車輛之一速度，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於相對於該障礙物之一速度之該主車輛之該速度來設定該成本。
  64. 如請求項59之基於處理器之系統，其中該車輛速度指示該主車輛之一速度及該障礙物之一速度兩者，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：設定與該各自邊相關聯之一成本包含至少部分基於該主車輛之該速度及該障礙物之該速度兩者來設定該成本。
  65. 如請求項59之基於處理器之系統，其中該參數化成本函數亦表示基於車輛速度之碰撞之一嚴重程度，且該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：至少部分基於一嚴重程度來設定與該各自邊相關聯之一成本，該嚴重程度基於該主車輛及該障礙物之至少一者或兩者的車輛速度。
  66. 如請求項59至65中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器：經由複數個不同硬體電路來執行該碰撞偵測。
  67. 如請求項59至65中任一項之基於處理器之系統，其中該等處理器可執行指令在由該至少一處理器執行時引起該至少一處理器進一步： 執行該規劃網格之一最低成本分析；及 至少部分基於該最低成本分析來實施由該主車輛發生之一移動規劃。
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