一种车辆行驶轨迹的规划方法技术

本发明专利技术提供了一种车辆行驶轨迹的规划方法，包括：步骤S1：计算障碍物填充路径并存储文件，对障碍物填充路径进行采样并分段计算，当障碍物填充路径能够通过车辆时，利用分段计算结果，查询文件，得到第一轨迹；步骤S2：采用在线的轨迹优化方法直接计算求解，得到第二轨迹；步骤S3：对第一轨迹和第二轨迹进行联合优化，得到最终规划轨迹。解决了轨迹规划的全局平顺性不强，轨迹规划生成效率低，车辆在复杂环境下的可通过性不高的问题。环境下的可通过性不高的问题。环境下的可通过性不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆行驶轨迹的规划方法


[0001]本专利技术涉及自动驾驶
，具体而言，涉及一种车辆行驶轨迹的规划方法。

技术介绍

[0002]目前自动驾驶轨迹算法多采用采样和优化的方法，有的只有采样，有的只有优化，有的是先采样再进行优化。基于采样的方法，一定程度上可以控制搜索路径的形状，但是限制在于采用不同分辨率会有不同的结果。分辩率设置过低，能够搜索得到的路径也就越少，但计算效率得到保证。分辨率设置过高，能够在复杂环境下搜索得到路径的可能性也会增加，但计算效率就无法保证，尤其是要求保证实时性的运行环境下。基于优化的算法，一般能够在相对复杂的空间中求解，该类算法相对于采样的算法，相应的配置较少。不过，基于优化的算法所生成的轨迹具有局部最优特性，可能会存在紧贴障碍物或者线条弯曲太多，不符合一般车辆平滑行驶路径的倾向。基于前两者的优劣，很多算法也会在利用采样算法搜索得到粗解的情况下，增加优化操作，对轨迹进行二次优化。这类算法，在一定程度上可以保证在粗解一定有解的情况下，可以进一步优化路径曲线。然而，此类算法因为以粗解采样计算为前提，所以并未完全发挥基于优化算法在相对复杂空间的可求解特性，自动驾驶车辆可通过性并未增强。
[0003]由此可见，现有的车辆行驶轨迹的规划方法，存在这样的问题：轨迹规划的全局平顺性不强，轨迹规划生成效率低，车辆在复杂环境下的可通过性不高。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术提供一种车辆行驶轨迹的规划方法，解决了现有的轨迹规划的全局平顺性不强，轨迹规划生成效率低，导致车辆在复杂环境下的可通过性不高的问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种车辆行驶轨迹的规划方法，包括：步骤S1：计算障碍物填充路径并存储文件，对障碍物填充路径进行采样并分段计算，当障碍物填充路径能够通过车辆时，查询文件，得到第一轨迹；步骤S2：采用在线的轨迹优化方法直接计算求解，得到第二轨迹；步骤S3：对第一轨迹和第二轨迹进行联合优化，得到最终规划轨迹。
[0006]与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：利用步骤S1和步骤S2得出第一轨迹和第二轨迹，对两个轨迹进行联合处理，获得最终的轨迹解输出给控制，利用离线计算、查询结果和在线轨迹优化并对两条轨迹进行联合优化，解决了轨迹规划的全局平顺性不强，轨迹规划生成效率低，导致车辆在复杂环境下的可通过性不高的问题。
[0007]进一步的，计算障碍物填充路径并存储文件，离线采样分段计算，查询文件，得到第一轨迹包括：在长度不同的路径进行网格处理，并获取连接点，离线遍历求解障碍物填充网格时的路径，生成障碍物填充网格的ID以及对应的求解路径并存储在文件中。
[0008]与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：对于不同曲率半径的道路，曲率半径越大的路径对应选取求解的L路径越大，曲率越小的道路选取求解的L路径越小。在直道上，显然选取L路段越大的进行分段求解越加合适。在弯曲道路上，选取L路段越小的
进行分段求解越合适。
[0009]进一步的，计算障碍物填充路径并存储文件，离线采样分段计算，查询文件，得到第一轨迹还包括：步骤S11：按照道路方向对自动驾驶前方道路进行切割；步骤S12：对切割后的每段道路进行栅格化处理；步骤S13：在栅格化道路中进行障碍物填充，并获得障碍物键值；步骤S14：利用障碍物键值查询文件，得到每段道路对应的规划轨迹；步骤S15：按照道路分段顺序对规划轨迹进行拼接，得到第一轨迹。
[0010]与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：轨迹生成求解时间完全传递给离线的网格轨迹生成，完全去除了求解时间，将轨迹求解时间降低为数据存储查询时间，在离线操作中，不同个数障碍物，不同位置的障碍物的解都不一样，该操作在实时操作中计算遍历非常复杂，然而在离线操作中可以不计时间损耗，最终在部署时只有作为简单的结果查询。
[0011]进一步的，采用在线的轨迹优化方法直接计算求解，得到第二轨迹包括：
[0012]步骤S21：对障碍物区域进行二维坐标中值查询法进行初始路径生成，生成轨迹簇，没有障碍物的情况下，取道路中心值；如果有障碍物，提取障碍物对应顶点至道路另一边的剩余横向范围；如果有多个障碍物横向排列，则提取可通过车辆的所有间隔。对间隔进行纵向排序，取间隔区域中心值坐标生成初始化曲线。在同一纵向范围内，针对某处或几处道路横向被切割成若干间隔区域，则对其道路间隔中心点坐标与纵向前后间隔进行全排列链接，生成所有的初始化曲线。步骤S22：生成凸多边形区域；步骤S23：利用目标函数对凸多边形区域进行优化；步骤S24：使用求解器进行多线程并行求解，每个线程对应不同的初始化曲线；步骤S25：如果求得多条轨迹，对其所需要通过的成本进行排序，取所需成本最小的为第二轨迹。
[0013]与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：针对轨迹生成时，提出了独立进行轨迹优化生成方式，该方式不依赖在线查表法的结果，也不同于其它方法需要依赖利用动态规划求粗解；该方法直接生成初始化解集，构造凸多边形区域，再构建目标函数利用求解器进行求解。在这里，针对多个初始化轨迹，进行并行优化求解；有力保证了在采样方法无法求解时，能够借助凸优化的性质增加求解空间；在轨迹规划的表现来看，也即保证了在复杂环境下路径的生成，增强了可通过性。
[0014]进一步的，生成凸多边形区域包括：凸多边形区域生成原则为：凸多边形与障碍物不相交；相邻的两个凸多边形有重叠部分；路径起点和终点包含在凸多边形中。
[0015]与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：能够借助凸优化的性质增加求解空间。
[0016]进一步的，对障碍物区域进行二维坐标中值查询法进行初始路径生成，生成轨迹簇，没有障碍物的情况下，取道路中心值，如果有障碍物，提取障碍物对应顶点至道路另一边的剩余横向范围包括：使用frenet坐标系标识障碍物位置，纵向为S，横向范围为L，当有多个障碍物时，由多个区间组成，过滤去除过窄的区间，将区间的中间点与前后的点连接，生成多条初始化曲线。
[0017]进一步的，过滤的原则是区间横向范围大于车辆宽度且有裕量。
[0018]与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：防止车辆与障碍物进行触碰，扩大车辆通过的顺畅程度。
[0019]进一步的，对第一轨迹和第二轨迹进行联合优化，得到最终规划轨迹具体包括：横向范围折半取均值法：第一轨迹与第二轨迹之间均无障碍物隔离，直接对第一轨迹和第二轨迹的横向值L进行相加并取平均值，得到新的轨迹进行滤波优化，滤波优化的解为最终规划轨迹。
[0020]进一步的，对第一轨迹和第二轨迹进行联合优化，得到最终规划轨迹还包括：
[0021]当步骤S1无法得到第一轨迹，步骤S2得到第二轨迹时，第二轨迹以分辨率T进行采样，采样后的数值点利用五次多项式进行拟合，并计算拟合后轨迹的Tcost；第二轨迹将分辨率设置为2T进行采样，采样后的数值点利用五次多项式进行拟合，并计算拟合后轨迹的2Tcost；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆行驶轨迹的规划方法，其特征在于，包括：步骤S1：计算障碍物填充路径并存储文件，对障碍物填充路径进行采样并分段计算，当障碍物填充路径能够通过车辆时，利用分段计算结果，查询所述文件，得到第一轨迹；步骤S2：采用在线的轨迹优化方法直接计算求解，得到第二轨迹；步骤S3：对所述第一轨迹和所述第二轨迹进行联合优化，得到最终规划轨迹。2.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，所述计算障碍物填充路径并存储文件，对障碍物填充路径进行采样并分段计算，当障碍物填充路径能够通过车辆时，利用分段计算结果，查询所述文件，得到第一轨迹，包括：在长度不同的路径进行网格处理，并获取连接点，离线遍历求解障碍物填充网格时的路径，生成障碍物填充网格的ID以及对应的求解路径并存储在所述文件中。3.根据权利要求2所述的规划方法，其特征在于，所述计算障碍物填充路径并存储文件，离线采样分段计算，查询所述文件，得到第一轨迹，还包括：步骤S11：按照道路方向对自动驾驶前方道路进行切割；步骤S12：对切割后的每段道路进行栅格化处理；步骤S13：在栅格化道路中进行障碍物填充，并获得障碍物键值；步骤S14：利用所述障碍物键值查询所述文件，得到每段道路对应的规划轨迹；步骤S15：按照道路分段顺序对所述规划轨迹进行拼接，得到所述第一轨迹。4.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，所述采用在线的轨迹优化方法直接计算求解，得到第二轨迹，包括：步骤S21：对障碍物区域采用二维坐标中值查询法进行初始路径生成，生成轨迹簇，没有障碍物的情况下，取道路中心值，如果有障碍物，提取障碍物对应顶点至道路另一边的剩余横向范围；如果有多个障碍物横向排列，则提取可通过车辆的所有间隔；对间隔进行纵向排序，取间隔区域中心值坐标生成初始化曲线；在同一纵向范围内，针对某处或几处道路横向被切割成若干间隔区域，则对其道路间隔中心点坐标与纵向前后间隔进行全排列链接，生成所有的初始化曲线；步骤S22：初始化曲线所在间隔区域生成凸多边形区域；步骤S23：利用目标函数对所述凸多边形区域进行优化；步骤S24：使用求解器进行多线程并行求解，每个线程对应不同的初始化曲线；步骤S25：如果求得多条轨迹，对其所需要通过的成本进行排序，取所需成本最小的为所述第二轨迹。5.根据权利要求4所述的规划方法，其特征在于，所述生成凸多边形区域包括：凸多边形区域生成原则为：凸多边形与障碍物不相交；相邻的两个凸多边形有重叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢文治，王艳明，郑鑫宇，潘绍飞，娄君杰，章航嘉，余勇，郑习羽，
申请(专利权)人：宁波均胜智能汽车技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：