一种面向异构车辆的统一运动规划方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种面向异构车辆的统一运动规划方法和系统。本发明专利技术在确定最优的行为基元的过程中，采用异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价，能够实现对转向机构不同所导致的运动特性差异进行控制，并在基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元之后，基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果，这就能够将转向机构不同所导致的运动特性差异融入到运动规划系统中，以显著提高异构车辆运动控制的精确性。高异构车辆运动控制的精确性。高异构车辆运动控制的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向异构车辆的统一运动规划方法和系统


[0001]本专利技术涉及无人车辆运动规划
，特别是涉及一种面向异构车辆的统一运动规划方法和系统。

技术介绍

[0002]无人驾驶车辆的运动规划方法能够在可通行区域内，结合车辆自身的运动特性约束，生成从起始位姿到终止位姿的无碰撞轨迹，是无人驾驶系统的重要组成部分。
[0003]但由于不同类型的无人驾驶车辆在转向机构的组成上存在显著差异，如何对转向机构不同所导致的运动特性差异进行建模，并将其融入到运动规划系统中，是建立异构车辆统一运动规划方法亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种面向异构车辆的统一运动规划方法和系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种面向异构车辆的统一运动规划方法，包括：将扩展基元和备选基元进行拼接，得到当前时刻通行区域内的扩展基元簇；所述扩展基元为异构车辆上一时刻获取的行为基元；所述备选基元为异构车辆运动基元库中选择的行为基元；在在线状态下，以扩展基元簇为输入，基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元；基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果。
[0006]优选地，所述在在线状态下，以扩展基元簇为输入，基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元，具体包括：基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价确定所述扩展基元簇中每一行为基元的代价值；选择代价值最低的行为基元作为最优的行为基元。
[0007]优选地，所述基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果，具体包括：将所述最优的行为基元作为新的扩展基元，并返回步骤“将扩展基元和备选基元进行拼接，得到扩展基元簇”，直至生成从起始点到终止点的基元序列；所述从起始点到终止点的基元序列由不同时刻的最优的行为基元构成；基于所述从起始点到终止点的基元序列生成异构车辆运动的期望轨迹时序点，得到异构车辆的运动规划结果。
[0008]优选地，所述将扩展基元和备选基元进行拼接，得到当前时刻通行区域内的扩展基元簇，之前还包括：构建异构车辆运动基元库；所述异构车辆运动基元库中的行为基元包
括以等时间间隔分布的轨迹点。
[0009]优选地，所述构建异构车辆运动基元库，具体包括：设置异构车辆的差异化行为约束、异构车辆平台的运动微分约束、异构车辆平台特性的不等式约束、异构车辆平台特性的平滑过渡约束和基元优化生成的目标函数；所述异构车辆的差异化行为约束包括：阿克曼转向履带车辆行为约束、无极速差转向履带车辆行为约束和有级速差转向履带车辆行为约束；基于所述异构车辆的差异化行为约束、所述异构车辆平台的运动微分约束、所述异构车辆平台特性的不等式约束和所述异构车辆平台特性的平滑过渡约束对所述基元优化生成的目标函数进行求解，得到特定行为下的行为基元；遍历不同的异构车辆的差异化行为约束下的行为基元生成所述异构车辆运动基元库。
[0010]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的一种面向异构车辆的统一运动规划方法，在确定最优的行为基元的过程中，采用异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价，能够实现对转向机构不同所导致的运动特性差异进行控制，并在基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元之后，基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果，这就能够将转向机构不同所导致的运动特性差异融入到运动规划系统中，以显著提高异构车辆运动控制的精确性。
[0011]对应于上述提供的面向异构车辆的统一运动规划方法，本专利技术还提供了一种面向异构车辆的统一运动规划系统，该系统包括：基元扩展模块，用于将扩展基元和备选基元进行拼接，得到当前时刻通行区域内的扩展基元簇；所述扩展基元为异构车辆上一时刻获取的行为基元；所述备选基元为异构车辆运动基元库中选择的行为基元；基元选择模块，用于在在线状态下，以扩展基元簇为输入，基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元；运动规划模块，用于基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果。
[0012]优选地，所述基元选择模块包括：代价值确定单元，用于基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价确定所述扩展基元簇中每一行为基元的代价值；基元选择单元，用于选择代价值最低的行为基元作为最优的行为基元。
[0013]优选地，所述运动规划模块包括：基元序列生成单元，用于将所述最优的行为基元作为新的扩展基元，并返回步骤“将扩展基元和备选基元进行拼接，得到扩展基元簇”，直至生成从起始点到终止点的基元序列；所述从起始点到终止点的基元序列由不同时刻的最优的行为基元构成；运动规划单元，用于基于所述从起始点到终止点的基元序列生成异构车辆运动的期望轨迹时序点，得到异构车辆的运动规划结果。
[0014]优选地，还包括：
运动基元库构建模块，用于构建异构车辆运动基元库；所述异构车辆运动基元库中的行为基元包括以等时间间隔分布的轨迹点。
[0015]优选地，所述运动基元库构建模块包括：设置单元，用于设置异构车辆的差异化行为约束、异构车辆平台的运动微分约束、异构车辆平台特性的不等式约束、异构车辆平台特性的平滑过渡约束和基元优化生成的目标函数；所述异构车辆的差异化行为约束包括：阿克曼转向履带车辆行为约束、无极速差转向履带车辆行为约束和有级速差转向履带车辆行为约束；行为基元确定单元，用于基于所述异构车辆的差异化行为约束、所述异构车辆平台的运动微分约束、所述异构车辆平台特性的不等式约束和所述异构车辆平台特性的平滑过渡约束对所述基元优化生成的目标函数进行求解，得到特定行为下的行为基元；运动基元库生成单元，用于遍历不同的异构车辆的差异化行为约束下的行为基元生成所述异构车辆运动基元库。
[0016]因本专利技术提供的面向异构车辆的统一运动规划系统达到的技术效果与上述提供的面向异构车辆的统一运动规划方法达到的技术效果相同，故在此不再进行赘述。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术提供的面向异构车辆的统一运动规划方法的流程图；图2为本专利技术提供的面向异构车辆的统一运动规划方法的整体实施流程图；图3为本专利技术实施例提供的异构车辆平台的坐标系示意图；图4为本专利技术实施例提供的基元扩展示意图；图5为本专利技术提供的面向异构车辆的统一运动规划系统的结构示意图。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向异构车辆的统一运动规划方法，其特征在于，包括：将扩展基元和备选基元进行拼接，得到当前时刻通行区域内的扩展基元簇；所述扩展基元为异构车辆上一时刻获取的行为基元；所述备选基元为异构车辆运动基元库中选择的行为基元；在在线状态下，以扩展基元簇为输入，基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元；基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果。2.根据权利要求1所述的面向异构车辆的统一运动规划方法，其特征在于，所述在在线状态下，以扩展基元簇为输入，基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价选择出最优的行为基元，具体包括：基于异构车辆当前时刻的与参考轨迹和期望速度的偏差代价、轨迹的平滑代价和碰撞风险代价确定所述扩展基元簇中每一行为基元的代价值；选择代价值最低的行为基元作为最优的行为基元。3.根据权利要求1所述的面向异构车辆的统一运动规划方法，其特征在于，所述基于最优的行为基元得到异构车辆的运动规划结果，具体包括：将所述最优的行为基元作为新的扩展基元，并返回步骤“将扩展基元和备选基元进行拼接，得到扩展基元簇”，直至生成从起始点到终止点的基元序列；所述从起始点到终止点的基元序列由不同时刻的最优的行为基元构成；基于所述从起始点到终止点的基元序列生成异构车辆运动的期望轨迹时序点，得到异构车辆的运动规划结果。4.根据权利要求1所述的面向异构车辆的统一运动规划方法，其特征在于，所述将扩展基元和备选基元进行拼接，得到当前时刻通行区域内的扩展基元簇，之前还包括：构建异构车辆运动基元库；所述异构车辆运动基元库中的行为基元包括以等时间间隔分布的轨迹点。5.根据权利要求4所述的面向异构车辆的统一运动规划方法，其特征在于，所述构建异构车辆运动基元库，具体包括：设置异构车辆的差异化行为约束、异构车辆平台的运动微分约束、异构车辆平台特性的不等式约束、异构车辆平台特性的平滑过渡约束和基元优化生成的目标函数；所述异构车辆的差异化行为约束包括：阿克曼转向履带车辆行为约束、无极速差转向履带车辆行为约束和有级速差转向履带车辆行为约束；基于所述异构车辆的差异化行为约束、所述异构车辆平台的运动微分约束、所述异构车辆平台特性的不等式约束和所述异构车辆平台特性的平滑过渡约束对所述基元优化生成的目标函数进行求解，得到特定行为下的行为基元；遍历不同的异构车辆的差异化行为约束下的行为基元生成所述异构车辆运动基元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博洋，关海杰，陆瑶敏，龚建伟，陈慧岩，臧政，吕超，谭颖琦，
申请(专利权)人：北理慧动北京科技有限公司北京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：