一种无人驾驶路径规划方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人驾驶路径规划方法、系统和装置，方法包括：获取环境感知信息和车辆定位与导航信息，其中，环境感知信息包括障碍物信息、路沿信息和车道线信息，车辆定位与导航信息包括车辆位姿和目标路线；根据环境感知信息和车辆定位与导航信息进行子路径生成，得到满足车辆约束的候选子路径；对满足车辆约束的候选子路径进行碰撞检测，得到无碰撞的候选子路径；采用A*搜索算法对无碰撞的候选子路径进行子路径搜索；根据子路径搜索的结果得到车辆的局部路径。本发明专利技术具有对存储空间的要求小，能满足车辆非完整约束的要求，适应性好和可扩展性好的优点，可广泛应用于自动驾驶领域。

An unmanned path planning method, system and device

The invention discloses an unmanned path planning method, system and device. The method comprises the following steps: acquiring environmental perception information and vehicle location and navigation information, the environmental perception information including obstacle information, information along the road and lane information, vehicle location and navigation information including the vehicle position and the target route according to the environment; the perception of information and vehicle location and navigation information for path generation, get the candidate sub path that satisfies the constraints of vehicle; collision detection of the candidate vehicle sub path constraints, the candidate sub path without collision; using A* search algorithm for collision free path candidate sub sub path search; local path according to the vehicle sub path search results. The invention has the advantages of small storage space requirement, satisfying the requirements of vehicle non holonomic constraints, good adaptability and good expansibility, and can be widely applied to the field of automatic driving.

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶路径规划方法、系统和装置
本专利技术涉及自动驾驶领域，尤其是一种无人驾驶路径规划方法、系统和装置。
技术介绍
汽车自动驾驶技术(也称为汽车无人驾驶技术)在出行安全、节能环保等方面存在巨大潜力，被认为是解决交通拥堵、降低交通事故和改善环境污染的有效途径。在最近一段时间内，汽车自动驾驶技术得到了广泛关注，成为未来汽车发展的主要方向之一。一般而言，一个自动驾驶系统包括以下几个模块：环境感知模块、路径规划模块、控制执行模块和人机界面模块，上述四个模块对整个自动驾驶系统至关重要，直接影响系统的智能化水平。路径规划模块负责对本车(即自车，或者被控制的车)的横向运动进行规划，以保障自动驾驶汽车的安全性、舒适性和稳定性，是自动驾驶系统不可或缺和至关重要的环节。一个好的自动驾驶路径规划模块需要综合考虑车辆非完整约束、生成路径的最优性以及针对不同交通场景的适应能力，因此路径规划是自动驾驶技术研究的重点方向。目前的汽车无人驾驶路径规划方法主要包括：(1)美国专利技术专利US2016/0313133A1提出的一种反应式路径规划方法(reactivepathplanningtechnique)，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人驾驶路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：获取环境感知信息和车辆定位与导航信息，其中，环境感知信息包括障碍物信息、路沿信息和车道线信息，车辆定位与导航信息包括车辆位姿和目标路线；根据环境感知信息和车辆定位与导航信息进行子路径生成，得到满足车辆约束的候选子路径；对满足车辆约束的候选子路径进行碰撞检测，得到无碰撞的候选子路径；采用A*搜索算法对无碰撞的候选子路径进行子路径搜索；根据子路径搜索的结果得到车辆的局部路径。

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：获取环境感知信息和车辆定位与导航信息，其中，环境感知信息包括障碍物信息、路沿信息和车道线信息，车辆定位与导航信息包括车辆位姿和目标路线；根据环境感知信息和车辆定位与导航信息进行子路径生成，得到满足车辆约束的候选子路径；对满足车辆约束的候选子路径进行碰撞检测，得到无碰撞的候选子路径；采用A*搜索算法对无碰撞的候选子路径进行子路径搜索；根据子路径搜索的结果得到车辆的局部路径。2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶路径规划方法，其特征在于：所述根据环境感知信息和车辆定位与导航信息进行子路径生成，得到满足车辆约束的候选子路径这一步骤，具体为：根据环境感知信息和车辆定位与导航信息，采用控制变量法得到一组离散的曲率k对应的子路径集合，其中，k＝1/r，且曲率k满足的约束为：-kmax≤ki≤kmax，r为路径对应的转弯半径，ki为该组离散的曲率中的第i个曲率，kmax为给定的最大曲率。3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶路径规划方法，其特征在于：所述采用A*搜索算法对无碰撞的候选子路径进行子路径搜索这一步骤，具体包括：计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的评价函数值，其中，子路径的评价函数的评价因子包括子路径对应的侧向加速度、曲率、曲率变化、累积距离、子路径终点航向角与目标航向角的差值以及启发式距离中的任意一个或任意几个的组合；根据计算的评价函数值采用A*搜索算法从无碰撞的候选子路径中寻找出评价函数值最优的子路径以及对应的父路径信息；将评价函数值最优的子路径以及对应的父路径信息作为子路径搜索的结果进行输出。4.根据权利要求3所述的一种无人驾驶路径规划方法，其特征在于：所述计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的评价函数值这一步骤，具体包括：计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的侧向加速度，所述子路径的侧向加速度a计算公式为：其中，v为车速，δ＝arctan[(lf+lr)·k]，M为本车质量，k为曲率，kf和kr分别为本车前后轮的轮胎侧偏刚度，lf和lr分别为本车前后轴到车辆重心的距离；计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的曲率；计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的曲率变化量；计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的累积距离，所述子路径的累积距离计算公式为：d(Current_subpath)＝d(parent_subpath)+ds(Current_subpath)，其中，d(Current_subpath)为当前子路径的累积距离，d(parent_subpath)表示当前子路径对应的父路径的累积距离，ds(Current_subpath)表示当前子路径的路径长度；计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径终点航向角与目标航向角的差值，所述子路径终点航向角与目标航向角的差值Δθ计算公式为：Δθ＝arcos[cos(θend)·cos(θroute)+sin(θend)·sin(θroute)]，其中，θend为子路径终点航向角，θroute为目标航向角；计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的启发距离，所述子路径的启发距离h计算公式为：h＝dmin(Send,route)，其中，Send为当前子路径的终点坐标，route为全局路径规划给出的目标路径，dmin(Send,route)为当前子路径的终点到目标路径的最短距离。5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶路径规划方法，其特征在于：所述计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的评价函数值这一步骤，还包括以下步骤：根据子路径的侧向加速度、曲率、曲率变化量、累积距离、子路径终点航向角与目标航向角的差值和启发距离计算无碰撞的候选子路径中每一条子路径的评价函数值，所述子路径的评价函数值计算公式为：f(s)＝ka·a(s)+kΔk·Δk(s)+kk·k(s)+kd·d(s)+kΔθΔθ(s)+kh·h(s)，其中，s为当前子路径，f(s)为当前子路径的评价函数值，a(s)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂强，赖健明，李鹏，陈盛军，肖志光，何涛，
申请(专利权)人：广州小鹏汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44