无人驾驶车辆的运动规划方法和运动规划装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无人驾驶车辆的运动规划方法和无人驾驶车辆的运动规划装置，运动规划方法包括：获取无人驾驶车辆的预定行驶轨迹和在预定行驶轨迹上的障碍物的相对坐标；根据预定行驶轨迹和相对坐标确定预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息；根据车辆位移信息和限速值信息确定第一曲线；根据第一曲线计算出预定行驶轨迹所对应的无人驾驶车辆的行驶时间信息和无人驾驶车辆的目标速度信息。相较于相关技术方案中的通过位移和时间对应关系规划速度数据的技术方案来说，本发明专利技术缩减了计算量，降低了平台的信息处理负担，从而使该方法适用于多数自动驾驶平台，避免出现因自动驾驶平台计算能力有限所引起的无法正常计算的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
无人驾驶车辆的运动规划方法和运动规划装置
本专利技术涉及自动驾驶
，具体而言，涉及一种无人驾驶车辆的运动规划方法和一种无人驾驶车辆的运动规划装置。
技术介绍
速度规划是自动驾驶轨迹规划的重要部分之一，相关自动驾驶方案中大多采用基于S-T图(位移-时间图)的动态规划算法或者基于搜索的最优算法，这两种算法具有概率完备和局部最优的特点，但是存在计算量大、实时性差的缺点，特别对于L2级自动驾驶平台，由于硬件计算能力有限，实时性很难得到保证。因此，如何设计出一种计算量小，普遍适用于大多数自动驾驶平台的无人驾驶车辆的运动规划方法成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决或改善现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的第一方面提供了一种无人驾驶车辆的运动规划方法。本专利技术的第二方面提供了一种无人驾驶车辆的运动规划装置。有鉴于此，本专利技术的第一方面提出了一种无人驾驶车辆的运动规划方法，无人驾驶车辆的运动规划方法包括：获取无人驾驶车辆的预定行驶轨迹和在预定行驶轨迹上的障碍物的相对坐标；根据预定行驶轨迹和相对坐标确定预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息；根据车辆位移信息和限速值信息确定第一曲线；根据第一曲线计算出预定行驶轨迹所对应的无人驾驶车辆的行驶时间信息和无人驾驶车辆的目标速度信息。本专利技术提供的无人驾驶车辆的运动规划方法中，第一步获取预先测量出的无人驾驶车辆的预定行驶轨迹以及在该预定行驶轨迹上的障碍物相对坐标，障碍物相对坐标是基于规划过程的基准坐标系生成，可以代表障碍物和预定行驶轨迹之间的位置关系。第二步根据预定行驶轨迹和相对坐标确定预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速信息，车辆位移信息与预定行驶轨迹上的轨迹点相对应，不同的轨迹点对应不同的车辆位移，限速值信息是车辆行驶轨迹上关联的速度限制条件，以保证无人驾驶车辆在预定行驶轨迹上安全行驶。第三步根据上一步中确定出的车辆位移信息和限速值信息生成第一曲线，第一曲线为S-V曲线(位移-速度曲线)，S-V曲线可以反映出预定行驶轨迹上位移和速度限定值之间的对应关系。第四步通过S型速度规划算法计算第一曲线中的数据，得到预定行驶轨迹上的行驶时间信息和对应的目标速度信息，行驶时间信息和目标速度信息为最终的速度规划数据，控制系统可以根据行驶时间信息和目标速度信息控制无人驾驶车辆在安全行驶的基础上自动行驶。本专利技术通过生成S-V曲线并通过S-V曲线计算最终的速度规划数据，简化了速度规划过程的信息处理流程，相较于相关技术方案中的通过位移和时间对应关系规划速度数据的技术方案来说，大幅度缩减了计算量，降低了平台的信息处理负担，从而使该无人驾驶车辆的运动规划方法适用于多数自动驾驶平台，避免出现因自动驾驶平台计算能力有限所引起的无法正常计算的技术问题。并且，通过将障碍物在预定行驶轨迹上的坐标信息引入值S-V图中，可以确保无人驾驶车辆在自动行驶过程中避开障碍物，保证无人驾驶车辆的安全行驶。进而实现优化无人驾驶车辆的运动规划方法，简化规划方法的信息处理流程，削减处理器负担，提升规划方法的执行效率，提升车辆自动驾驶控制的准确性与安全性的技术效果。另外，本专利技术提供的上述技术方案中的无人驾驶车辆的运动规划方法还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，进一步地，根据第一曲线计算出预定行驶轨迹所对应的无人驾驶车辆的行驶时间信息和无人驾驶车辆的目标速度信息的步骤，具体包括：获取无人驾驶车辆的初始速度；根据初始速度和第一曲线计算加速度信息；根据第一曲线和加速度信息确定第二曲线；根据第二曲线计算出预定行驶轨迹所对应的无人驾驶车辆的行驶时间信息和无人驾驶车辆的目标速度信息；其中，根据第二曲线上的数据计算时间信息和目标信息的公式包括：s为位移，v为速度，a为加速度，j为加加速度。在该技术方案中，具体限定了如何根据第一曲线计算出预定行驶轨迹所对应的无人驾驶车辆的行驶时间信息和无人驾驶车辆的目标速度信息。计算过程中，第一步先获取无人驾驶车辆的初始速度，该初始速度为预定行驶轨迹中的预设数值。第二步根据初始速度和第一曲线确定加速度信息，第一曲线中反映出了车辆位移和对应的限速值，在第一曲线上，若位移对应的预定行驶轨迹点处设有速度限制条件，则此处的限速值对应发生改变。对此，通过比对以及计算初始速度和其后每一个速度限制条件所对应的限速值，可计算出第一曲线上对应的加速度信息，以准确反映出第一曲线上所对应的加速度变化情况。第三步在第一曲线的对应位置上标记出第二步所确定出的加速度信息，以形成第二曲线，第二曲线反映了位移和速度的对应关系以及位移和加速度的对应关系。第四步通过S型速度规划算法引用第二曲线中的数据，计算出无人驾驶车辆的行驶实现信息和对应的目标速度信息。以准确控制无人驾驶车辆自动行驶。通过计算S-V图上的加速度信息并生成第二曲线，进一步简化了系统的处理过程，从而降低系统的信息处理负担，进而实现提升无人驾驶车辆的运动规划方法的适用范围，降低信息处理量，提升信息处理效率的技术效果。其中，根据第二曲线上的数据计算时间信息和目标信息的公式包括：s为位移，v为速度，a为加速度，j为加加速度。在上述任一技术方案中，进一步地，根据预定行驶轨迹和相对坐标确定预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息的步骤，具体包括：根据预定行驶轨迹确定固有限速信息；根据所固有限速信息和相对坐标确定预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息。在该技术方案中，具体限定了如何根据预定行驶轨迹和相对坐标确定预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息。其中，先根据预定行驶轨迹确定固有限速信息，固有限速信息是包含在预定行驶轨迹中的限速信息，可以体现出限速区域在预定行驶轨迹上的轨迹点位置以及具体限速值大小。其后将提取出的固有限速信息和相对坐标信息结合在一起，确定出车辆的位移信息和限速值信息的对应关系，以生成供速度规划计算使用的S-V曲线。通过将障碍物的相对坐标信息结合在S-V曲线中，可以实现所有约束条件的统一计算，从而解决相关技术中因单独计算障碍物约束条件所带来的计算负担，一方面为规划计算过程中的求解器模式适配带来便利条件，另一方面简化信息处理过程，缩减计算量。进而实现优化无人驾驶车辆的运动规划方法，降低信息处理负担，提升信息处理效率的技术效果。在上述任一技术方案中，进一步地，根据初始速度和第一曲线确定加速度信息的步骤，具体包括：根据预定行驶轨迹，固有限速信息和相对坐标确定位移分隔点；根据位移分隔点将第一曲线分隔为多个区间；根据初始速度确定任一区间所对应的加速度信息；其中，加速度信息包括加速度方向和加速度大小。在该技术方案中，具体限定了如何根据初始速度和第一曲线确定加速度信息。其中，第一步根据预定行驶轨迹，固有线速度信息和相对坐标在第一曲线的位移坐标轴上确定出位移分隔点，位移分隔点对应速度限制条件在预定行驶轨迹上的轨迹点位置。第二步根据位移分隔点将第一曲线分隔为多个区间，首个区间由起点和第一曲线上沿位移增大方向上的第一个分隔点分隔而成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，包括：/n获取无人驾驶车辆的预定行驶轨迹和在所述预定行驶轨迹上的障碍物的相对坐标；/n根据所述预定行驶轨迹和所述相对坐标确定所述预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息；/n根据所述车辆位移信息和所述限速值信息确定第一曲线；/n根据所述第一曲线计算出所述预定行驶轨迹所对应的所述无人驾驶车辆的行驶时间信息和所述无人驾驶车辆的目标速度信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，包括：
获取无人驾驶车辆的预定行驶轨迹和在所述预定行驶轨迹上的障碍物的相对坐标；
根据所述预定行驶轨迹和所述相对坐标确定所述预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息；
根据所述车辆位移信息和所述限速值信息确定第一曲线；
根据所述第一曲线计算出所述预定行驶轨迹所对应的所述无人驾驶车辆的行驶时间信息和所述无人驾驶车辆的目标速度信息。


2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，所述根据所述第一曲线计算出所述预定行驶轨迹所对应的所述无人驾驶车辆的行驶时间信息和所述无人驾驶车辆的目标速度信息的步骤，具体包括：
获取所述无人驾驶车辆的初始速度；
根据所述初始速度和所述第一曲线计算加速度信息；
根据所述第一曲线和所述加速度信息确定第二曲线；
根据所述第二曲线计算出所述预定行驶轨迹所对应的所述无人驾驶车辆的行驶时间信息和所述无人驾驶车辆的目标速度信息；
其中，根据所述第二曲线上的数据计算所述时间信息和所述目标信息的公式包括：



s为位移，v为速度，a为加速度，j为加加速度。


3.根据权利要求2所述的无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，所述根据所述预定行驶轨迹和所述相对坐标确定所述预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息的步骤，具体包括：
根据所述预定行驶轨迹确定固有限速信息；
根据所述固有限速信息和所述相对坐标确定所述预定行驶轨迹所对应的车辆位移信息和限速值信息。


4.根据权利要求3所述的无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，所述根据所述初始速度和所述第一曲线确定加速度信息的步骤，具体包括：
根据所述预定行驶轨迹，所述固有限速信息和所述相对坐标确定位移分隔点；
根据所述位移分隔点将所述第一曲线分隔为多个区间；
根据所述初始速度确定任一所述区间所对应的加速度信息；
其中，所述加速度信息包括加速度方向和加速度大小。


5.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，所述根据所述初始速度确定任一所述区间所对应的加速度信息的步骤，具体包括：
基于所述区间为初始区间，根据所述初始速度和所述区间末端的所述分隔点对应的限速值确定所述区间的加速度信息；
基于所述区间非初始区间，根据所述区间末端的所述分隔点对应的限速值和前一所述区间末端的所述分隔点对应的限速值确定所述区间的加速度信息。


6.根据权利要求5所述的无人驾驶车辆的运动规划方法，其特征在于，所述根据所述初始速度确定任一所述区间所对应的加速度信息的步骤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维，贺志国，刘柱，
申请(专利权)人：三一专用汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43