临界条件的自主车辆驾驶系统和方法技术方案

提供了一种用于自主操作车辆的方法。该方法包括在处理器处接收至少车辆状态数据和车辆对象环境数据；利用处理器基于车辆状态数据和车辆对象环境数据来生成具有成本函数的车辆的最优路径；利用处理器基于车辆或车辆环境中的至少一个识别至少一个临界条件约束；利用处理器基于至少一个临界条件约束来修改最优路径的至少第一部分以产生短程轨迹部分；利用短程轨迹部分生成所得轨迹；并在车辆上实施所得轨迹。

【技术实现步骤摘要】
临界条件的自主车辆驾驶系统和方法
本专利技术总体上涉及自主车辆，并且更具体地涉及用于自主车辆中的轨迹规划的系统和方法。
技术介绍
自主驾驶车辆是一种能够在很少或根本没有用户输入的情况下感知和导航其环境的车辆。车辆自动化已经被分为从零级(相当于完全人为控制而没有自动化)到五级(相当于全自动化而无人控制)的数字级别。诸如巡航控制、自适应巡航控制和停车辅助系统的各种自动驾驶辅助系统对应于较低的自动化水平，而真正的“无人驾驶”车辆对应于较高的自动化水平。尽管近年来自主驾驶车辆取得了巨大的进步，但设计师们仍在继续寻求改进，特别是在诸如轨迹规划的导航功能方面。因此，期望提供对自主驾驶系统执行改进的轨迹规划的系统和方法，特别是解决各种驾驶环境和条件的系统和方法。此外，结合附图和前述
和背景，从随后的详细描述和所附权利要求中，系统和方法的其它期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
在示例性实施例中，提供了一种用于自主操作车辆的方法。该方法包括在处理器处接收至少车辆状态数据和车辆对象环境数据；利用处理器基于车辆状态数据和车辆对象环境数据来生成具有成本函数的车辆的最优路径；利用处理器基于车辆或车辆环境中的至少一个来识别至少一个临界条件约束；利用处理器基于至少一个临界条件约束来修改最优路径的至少第一部分以产生短程轨迹部分；利用短程轨迹部分生成所得轨迹；并在车辆上实施所得轨迹。在另一个示例性实施例中，修改步骤包括基于至少一个临界条件修改全部最优路径以生成所得轨迹。在另一个示例性实施例中，该方法进一步包括从最优路径的第二部分生成远程轨迹部分，而不考虑至少一个临界条件约束。在另一个示例性实施例中，生成所得轨迹的步骤包括组合短程轨迹部分和远程轨迹部分以形成所得轨迹。在另一个示例性实施例中，生成步骤包括平滑短程轨迹部分的第一端以提供与远程轨迹的第二端的连续性。在另一个示例性实施例中，至少一个临界条件与意外的转向输入相关联。在另一个示例性实施例中，至少一个临界条件与湿滑的道路条件相关联。在另一个示例性实施例中，至少一个临界条件约束是围绕最优路径的第一部分定义的安全区域约束作为可接受的偏差。在另一个示例性实施例中，至少一个临界条件约束是表示车辆在侧倾角(β)和偏航率方面的横向运动的稳定性约束。在另一个示例性实施例中，至少一个临界条件约束是表示与车辆的转向系统、推进系统或制动系统中的至少一个相关联的限制的致动器约束。在另一个示例性实施例中，修改步骤包括另外基于车辆动态模型修改最优路径的至少第一部分。在另一个示例性实施例中，生成最优路径的步骤包括另外接收驾驶场景计划和行为控制数据；以及利用处理器基于车辆状态数据和驾驶场景计划来生成搜索图。搜索图包含用于相对于参考轨迹路径定位对象的点的网格，并且搜索图使用指示对象相对于参考轨迹路径站的横向偏移的坐标系。在另一个示例性实施例中，对象包括车辆环境中的其它车辆。在另一个示例性实施例中，搜索图是使用坐标系生成的多个搜索图中的一个，以确定不同道路场景中的轨迹路径。在另一个示例性实施例中，生成最优路径的步骤进一步包括：基于轨迹路径生成局部轨迹。局部轨迹基于满足在不同前瞻时间到达最优路径上的目的地点的连续性条件来确定，并且局部轨迹满足车辆的运动学和动态约束以及车辆环境的自由空间和道路边界约束并且直接由车辆中的纵向和横向控制器使用。在另一个示例性实施例中，自主车辆包括至少一个传感器，其提供关于作为车辆对象环境数据的车辆环境内的对象以及关于作为车辆状态数据的车辆状态的传感器数据；以及控制器。利用处理器并且基于传感器数据的控制器被配置为：基于车辆状态数据和车辆对象环境数据生成具有成本函数的车辆的最优路径；基于车辆或车辆环境中的至少一个识别至少一个临界条件约束；基于至少一个临界条件约束修改最优路径的至少第一部分以产生短程轨迹部分；利用短程轨迹部分生成所得轨迹；并实现车辆的所得轨迹。在另一个示例性实施例中，控制器被配置为从最优路径的第二部分生成远程轨迹部分，而不考虑至少一个临界条件约束，并且组合短程轨迹部分和远程轨迹部分以形成所得轨迹。在另一个示例性实施例中，控制器被配置为平滑短程轨迹部分的第一端以提供与远程轨迹部分的第二端的连续性。在另一个示例性实施例中，至少一个临界条件与意外转向输入或湿滑道路条件中的至少一个相关联，并且至少一个临界条件约束包括围绕最优路径的第一部分定义的安全区域约束作为可接受的偏差，表示在车辆侧倾角(β)和偏航率方面的横向运动的稳定性约束，或者表示与车辆的转向系统、推进系统或制动系统中的至少一个相关联的限制的致动器约束。在另一个示例性实施例中，自主车辆系统包括至少一个传感器，其提供关于作为车辆对象环境数据的车辆环境内的对象以及关于作为车辆状态数据的车辆状态的传感器数据；以及耦合到至少一个传感器的轨迹控制系统。轨迹控制系统包括利用处理器并且基于传感器数据的轨迹规划系统，该轨迹规划系统被配置为：基于车辆状态数据和车辆对象环境数据生成具有成本函数的车辆的最优路径；基于车辆或车辆环境中的至少一个识别至少一个临界条件约束；基于至少一个临界条件约束修改最优路径的至少第一部分以产生短程轨迹部分；从最优路径的第二部分生成远程轨迹部分，而不考虑至少一个临界条件约束；并通过组合短程轨迹部分和远程轨迹部分来生成所得轨迹。轨迹控制系统进一步包括纵向和横向控制器，该纵向和横向控制器耦合到轨迹规划系统，并被配置为生成用于车辆组件的命令以实现车辆的所得轨迹。附图说明以下将结合以下附图来描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：图1是根据示例性实施例的自主驾驶车辆系统的框图；图2是根据示例性实施例的一个或多个自主车辆在其中操作的运输环境的框图；图3是根据示例性实施例的图1的自主驾驶车辆系统的轨迹控制系统的框图；图4是根据示例性实施例的图3的轨迹控制系统的轨迹规划系统的框图；图5-8描绘了根据示例性实施例的包括自主车辆的若干车辆的地形和示意图；图9是根据示例性实施例的可以在图4的轨迹规划系统中实现的致动器约束的图示；图10是根据示例性实施例的可以在图4的轨迹规划系统中实现的稳定性约束的图示；图11是根据示例性实施例的可以在图4的轨迹规划系统中实现的修改的最优路径的图示；图12是根据示例性实施例的可以在图4的轨迹规划系统中实现的所得轨迹的图示；以及图13是示出根据示例性实施例的用于控制自主车辆的操作场景的流程图。具体实施方式以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制应用和用途。此外，不打算受到在前述
、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何表达或暗示的理论的束缚。如本文所使用的，术语模块是指执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器，组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适的组件。本文可以根据功能和/或逻辑块组件以及各种处理步骤来描述本专利技术的实施例。应该理解的是，这种块组件可以通过被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，本专利技术的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能。另外，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自主操作车辆的方法，所述方法包括以下步骤：在处理器处接收至少车辆状态数据和车辆对象环境数据；利用所述处理器基于所述车辆状态数据和所述车辆对象环境数据来生成具有成本函数的所述车辆的最优路径；利用所述处理器基于所述车辆或车辆环境中的至少一个来识别至少一个临界条件约束；利用所述处理器基于所述至少一个临界条件约束来修改所述最优路径的至少第一部分以产生短程轨迹部分；利用所述短程轨迹部分生成所得的轨迹；以及在所述车辆上实施所述所得轨迹。

【技术特征摘要】
2017.06.13 US 15/6212211.一种用于自主操作车辆的方法，所述方法包括以下步骤：在处理器处接收至少车辆状态数据和车辆对象环境数据；利用所述处理器基于所述车辆状态数据和所述车辆对象环境数据来生成具有成本函数的所述车辆的最优路径；利用所述处理器基于所述车辆或车辆环境中的至少一个来识别至少一个临界条件约束；利用所述处理器基于所述至少一个临界条件约束来修改所述最优路径的至少第一部分以产生短程轨迹部分；利用所述短程轨迹部分生成所得的轨迹；以及在所述车辆上实施所述所得轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述修改步骤包括基于所述至少一个临界条件修改所有所述最优路径以生成所述所得轨迹。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：从所述最优路径的第二部分生成远程轨迹部分，而不考虑所述至少一个临界条件约束，其中生成所述所得轨迹的所述步骤包括组合所述短程轨迹部分和所述远程轨迹部分以形成所述所得轨迹，以及其中所述生成步骤包括平滑所述短程轨迹部分的第一端以提供与所述远程轨迹的第二端的连续性。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个临界条件约束与意外的转向输入相关联。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个临界条件约束与湿滑道路条件相关联。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个临界条件约...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·玛哈拜迪，S·R·贾法利塔夫提，E·T·海尔，N·K·莫什查克，B·B·利特库希，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US