一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法和系统，涉及车辆轨迹规划技术领域。所述方法包括步骤：S1、基于Lanelet框架生成高精度地图，以道路中心线为默认的参考线；S2、获取障碍物坐标；S3、根据障碍物坐标计算参考线移动的方向和距离；S4、按照移动的方向和距离对参考线进行移动得到新的参考线，设置车辆对新的参考线进行轨迹追踪生成局部轨迹，从而绕开障碍物；S5、在车辆绕过障碍物之后，参考线恢复为默认的参考线。当车辆感知到障碍物后，根据障碍物坐标移动参考线，车辆按照移动后的参考线行驶前进，移动参考线的避障方法适用于静态障碍物的场景，避免了阈值判断方法的不果断性，能够及时躲避障碍物。能够及时躲避障碍物。能够及时躲避障碍物。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法和系统


[0001]本专利技术涉及车辆轨迹规划
，更具体地，涉及一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法和系统。

技术介绍

[0002]自动驾驶技术在提高驾驶安全性、舒适性和效率方面具有巨大的潜力，在过去的十年里，随着传感技术、计算机技术、人工智能等领域的技术进步，自动驾驶技术已经成为一个非常活跃的研究方向，受到学术界和工业界的广泛关注。在自动驾驶众多领域中，路径规划是影响自动驾驶汽车的自主驾驶能力的重要因素之一，路径规划除了规划出一条符合车辆运动学的轨迹，还需要避开障碍物。
[0003]自动驾驶要实现路径规划，必须先建立起高精地图，再根据高精地图信息和数据进行路径规划与路径优化。针对于较小范围内的区域，比如学校区域，园景旅游区等，可以利用Lanelet框架来建图，接着进行低速规划。在局部规划中，对于避开障碍物的方法是非常重要的。目前最常用的避障方法，是求出轨迹点与障碍物中心的距离，并通过阈值来判断车辆偏转方向和距离，阈值判断的方法会产生“犹豫”现象，假如有一个小的障碍物在车道中心，车有时候会选择向左边绕过去的轨迹，有时候会选择向右边的轨迹，来来回回，因为某个时刻两边轨迹的代价一样，车就会左右微晃，导致时间浪费。
[0004]现有技术的一种用于无人驾驶车辆的障碍物躲避方法，主控制器判断避障路径数据与原始全局路径数据的偏移量小于预设偏移阈值时，主控制器根据避障路径和车辆行驶数据进行计算，得到目标速度和目标转向角度并发送给车身控制器；车身控制器根据目标速度和目标转向角度进行车辆的行驶控制；但阈值判断的方法在一些情况下会产生“犹豫”现象，导致浪费时间，可靠性差，甚至不能及时躲避障碍物。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述技术问题，提供的一种躲避障碍物果断、克服“犹豫”现象的移动参考线避障方法和系统。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，包括步骤：
[0008]S1、基于Lanelet框架生成高精度地图，以道路中心线为默认的参考线；
[0009]S2、设置车辆对默认的参考线进行轨迹追踪实时生成局部轨迹，控制车辆沿局部轨迹行驶前进，在车辆感知到前方障碍物后获取障碍物坐标；
[0010]S3、根据障碍物坐标，计算为了躲避障碍物默认的参考线需要移动的方向和距离；
[0011]S4、按照所述移动的方向和距离对默认的参考线进行移动得到新的参考线，设置车辆对新的参考线进行轨迹追踪实时生成局部轨迹，控制车辆沿局部轨迹行驶前进，从而绕开障碍物；
[0012]S5、在车辆绕过障碍物之后，将新的参考线位置恢复为位于道路中心线的默认的
参考线，设置车辆对默认的参考线进行轨迹追踪实时生成局部轨迹，控制车辆沿局部轨迹行驶前进。
[0013]本技术方案提出了一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，基于Lanelet框架生成高精度地图，利用高精度地图的道路坐标可以计算出道路的中心线，以道路中心线为默认的参考线，当车辆感知到障碍物后，根据障碍物坐标移动参考线，车辆对移动后的参考线进行轨迹追踪得到局部轨迹，按照局部轨迹控制车辆行驶前进，移动参考线的避障方法适用于静态障碍物的场景，避免了阈值判断方法的不果断性，能够及时躲避障碍物。
[0014]进一步地，通过离散空间撒点的方法生成所述局部轨迹，高精度地图中道路的中心线由稀疏的道路中心点组成，对道路中心点进行三次样条插值生成道路中心线作为默认的参考线。
[0015]进一步地，步骤S3还包括计算车辆与障碍物的距离；步骤S4还包括判断车辆与障碍物的距离是否小于等于第一预设距离，车辆与障碍物的距离小于等于第一预设距离时，按照所述移动的方向和距离对默认的参考线进行移动得到新的参考线。
[0016]进一步地，步骤S3计算所述移动的方向和距离的具体过程为：
[0017]S31、获取障碍物坐标，将障碍物用标识框起来，所述标识框为四边形框；
[0018]S32、计算标识框各个顶点与参考线的垂直距离，将最大的垂直距离作为最大顶点偏移量，将最小的垂直距离作为最小顶点偏移量；
[0019]S33、根据最大顶点偏移量和最小顶点偏移量确定参考线移动的方向和距离。
[0020]进一步地，障碍物位置分为两种情况，分别是障碍物标识框全部在默认的参考线单侧，或者障碍物标识框在默认的参考线上；
[0021]当障碍物标识框全部在参考线单侧时，参考线平移距离d
m
的计算过程为：
[0022][0023]其中，d
m
为参考线平移距离；最小顶点偏移量和最大顶点偏移量分别为d
min
，d
max
，如果障碍物都在当前参考线左侧，则d
min
>0，d
max
>0，如果障碍物都在当前参考线右侧，则d
min
<0，d
max
<0；E
w
为车辆的宽度，d
w
为防碰撞距离；
[0024]当障碍物标识框在参考线上时，参考线平移距离d
m
的计算过程为：
[0025][0026]m＝min(|d
min
|，|
max
|)
[0027]其中，d
m
为参考线平移距离；最小顶点偏移量和最大顶点偏移量分别为d
min
，d
max
；如果d
m
<0，则参考线向右偏移，如果d
m
>0，则参考线向左偏移；E
w
为车辆的宽度，d
w
为防碰撞距离。
[0028]进一步地，步骤S5车辆感知已绕过障碍物后，车辆前进第二预设距离，然后将新的
参考线恢复到位于道路中心线的默认的参考线。
[0029]进一步地，所述离散空间撒点的方法具体为：
[0030]S21、在d/t坐标系下进行速度采样，在s/t坐标系下进行轨迹采样；其中d为局部轨迹相对于默认的参考线的横向偏移，在沿着车辆行驶方向向左偏移则d>0，向右偏移则d<0，在默认的参考线上则d＝0，s表示参考线的长度；
[0031]S22、对速度采样结果和轨迹采样结果分别进行多项式曲线拟合，获得一系列的曲线，曲线上面包括一系列点即为轨迹规划得到的轨迹点；
[0032]S23、将s/d坐标系轨迹点转化到世界坐标系；
[0033]S24、根据舒适性和动力学约束来筛选出最优轨迹，供给车辆行驶。
[0034]一种基于Lanelet框架的移动参考线避障系统，包括：地图生成单元、轨迹追踪单元、感知单元、移动距离计算单元和参考线移动单元；
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，其特征在于，包括步骤：S1、基于Lanelet框架生成高精度地图，以道路中心线为默认的参考线；S2、设置车辆对默认的参考线进行轨迹追踪实时生成局部轨迹，控制车辆沿局部轨迹行驶前进，在车辆感知到前方障碍物后获取障碍物坐标；S3、根据障碍物坐标，计算为了躲避障碍物默认的参考线需要移动的方向和距离；S4、按照所述移动的方向和距离对默认的参考线进行移动得到新的参考线，设置车辆对新的参考线进行轨迹追踪实时生成局部轨迹，控制车辆沿局部轨迹行驶前进，从而绕开障碍物；S5、在车辆绕过障碍物之后，将新的参考线位置恢复为位于道路中心线的默认的参考线，设置车辆对默认的参考线进行轨迹追踪实时生成局部轨迹，控制车辆沿局部轨迹行驶前进。2.根据权利要求1所述的一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，其特征在于，通过离散空间撒点的方法生成所述局部轨迹，高精度地图中道路的中心线由稀疏的道路中心点组成，对道路中心点进行三次样条插值生成道路中心线作为默认的参考线。3.根据权利要求1所述的一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，其特征在于，步骤S3还包括计算车辆与障碍物的距离；步骤S4还包括判断车辆与障碍物的距离是否小于等于第一预设距离，车辆与障碍物的距离小于等于第一预设距离时，按照所述移动的方向和距离对默认的参考线进行移动得到新的参考线。4.根据权利要求1所述的一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，其特征在于，步骤S3计算所述移动的方向和距离的具体过程为：S31、获取障碍物坐标，将障碍物用标识框起来，所述标识框为四边形框；S32、计算标识框各个顶点与参考线的垂直距离，将最大的垂直距离作为最大顶点偏移量，将最小的垂直距离作为最小顶点偏移量；S33、根据最大顶点偏移量和最小顶点偏移量确定参考线移动的方向和距离。5.根据权利要求4所述的一种基于Lanelet框架的移动参考线避障方法，其特征在于，障碍物位置分为两种情况，分别是障碍物标识框全部在默认的参考线单侧，或者障碍物标识框在默认的参考线上；当障碍物标识框全部在参考线单侧时，参考线平移距离d
m
的计算过程为：其中，d
n
为参考线平移距离；最小顶点偏移量和最大顶点偏移量分别为d
min
，d
max
，如果障碍物都在当前参考线左侧，则d
min
>0，d
max
>0，如果障碍物都在当前参考线右侧，则d
min
<0，d
max
<0；E
w
为车辆的宽度，d
w
为防碰撞距离；当障碍物标识框在参考线上时，参考线平移距离d
m
的计算过程为：
m＝min(|d
min
|，|d
max
|)其中，d
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷宏发，夏灿铭，吴元清，邢玛丽，鲁仁全，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：