自动驾驶车辆的行驶轨迹规划系统及方法技术方案

一种自动驾驶车辆的行驶轨迹规划系统及方法，该方法适用于车辆，由车用计算机来实施，并包含：(A)根据所述车辆的当前位置、当前航向角、当前速度、当前加速度、多个路径终点、当前道路宽度，及当前道路曲率产生多个目标轨迹规划结果，每一目标轨迹规划结果包括轨迹路径，及速度变化的曲线；(B)估算出与所述车辆相距预定距离范围内的每一障碍物在行驶期间中的多个单位时间点的多个预估移动范围及多个预估移动速度；及(C)根据所述目标轨迹规划结果，及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出最佳轨迹规划结果。借此进一步考虑每一障碍物的移动意图区域，以提升轨迹规划的精确性及安全性。

Path planning system and method of autonomous vehicle

【技术实现步骤摘要】
自动驾驶车辆的行驶轨迹规划系统及方法
本专利技术涉及一种轨迹规划方法，特别是涉及一种自动驾驶车辆的行驶轨迹规划系统及方法。
技术介绍
近几年自动驾驶汽车的发展蓬勃，许多车厂大量投入资源，各国政府也为自驾时代来临预作准备，例如在欧洲，比利时、法国、意大利与英国等国均计划采用无人驾驶汽车来经营交通运输系统；而在德国、荷兰与西班牙等国，则已允许实验性质的自动驾驶汽车。自动驾驶汽车使用主动与被动传感器(如光学雷达(Lidar)与毫米波雷达(Radar))持续做大范围的感测，具有360度视野。在行驶期间自动驾驶汽车需要根据车身与环境动态的参考信息作为系统输入，借此规划出车辆行驶轨迹。然而，现有自动驾驶汽车在规划行驶轨迹时，仅考虑当前障碍物的位置规划行驶轨迹，然而，若障碍物并非静止物体，如，行人、移动中的车子等，则所规划出的行驶轨迹其精确性及安全性均存在很大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提升轨迹规划的精确性及安全性的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法。本专利技术的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，适用于车辆，所述车辆设置有系统，所述系统包括车辆感测装置、障碍物感测装置、轨迹终点运算装置，及电连接所述车辆感测装置、所述障碍物感测装置，及所述轨迹终点运算装置的车用计算机，所述车辆感测装置用于定位所述车辆的当前位置，并用于感测所述车辆的当前航向角、所述车辆的当前速度，及所述车辆的当前加速度，所述障碍物感测装置用于感测与所述车辆相距预定距离范围内的至少一个障碍物，以产生对应于该至少一个障碍物的至少一笔障碍物信息，每笔障碍物信息包括所对应的障碍物的障碍物当前位置，及所对应的障碍物的障碍物移动速度及所对应的障碍物的障碍物加速度，所述轨迹终点运算装置电连接所述车辆感测装置，且存储有相关于所述车辆所行驶的路线的地图，所述地图包含相关于每一条道路的车道数，所述轨迹终点运算装置用于根据所述车辆的所述当前位置及所述地图，估算出多个路径终点，所述方法由所述车用计算机来实施，并包含以下步骤(A)、步骤(B)，及步骤(C)。所述步骤(A)中，所述车用计算机根据所述车辆的所述当前位置、所述车辆的所述当前航向角、所述车辆的所述当前速度、所述车辆的所述当前加速度、所述路径终点、所述当前道路宽度，及所述当前道路曲率产生多个目标轨迹规划结果，每一目标轨迹规划结果包括所述当前位置至所述路径终点的其中一者的轨迹路径，及所述车辆行驶于所述轨迹路径的行驶期间内其在所述轨迹路径的每一位置的速度变化的曲线。所述步骤(B)中，对于每一障碍物，所述车用计算机根据所述障碍物感测装置产生的所述障碍物信息估算出所述障碍物在所述行驶期间中的多个单位时间点的多个预估移动范围，及多个预估移动速度。所述步骤(C)中，所述车用计算机根据所述目标轨迹规划结果，及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出最佳轨迹规划结果。较佳地，本专利技术的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，每笔障碍物信息还包括所对应的障碍物与所述车辆的相对纵向距离、所对应的障碍物与所述车辆的相对纵向速度，及所对应的障碍物与所述车辆的相对纵向加速度，步骤(A)包括以下子步骤：(A-1)根据所述车辆的所述当前位置、所述车辆的所述当前航向角、所述车辆的所述当前速度、所述车辆的所述当前加速度、所述路径终点、所述当前道路宽度，及所述当前道路曲率产生多个候选轨迹规划结果，每一候选轨迹规划结果包括所述当前位置至所述路径终点的其中所述者的所述轨迹路径及所述车辆行驶于所述轨迹路径的每一位置的所述速度变化的曲线；(A-2)对于每一候选轨迹规划结果，根据所述候选轨迹规划结果的轨迹路径的轨迹曲率及所述速度变化的曲线获得所述车辆的侧向加速度，且根据该至少一障碍物中位于所述车辆的前方的前方障碍物所对应的障碍物信息的所述相对纵向距离、所述相对纵向速度，及所述相对纵向加速度，获得所述前方障碍物与所述车辆距离发生碰撞的碰撞时间，并根据所述车辆感测装置获得的所述当前速度获得所述车辆将所述当前速度降至零的刹车时间；及(A-3)根据每一候选轨迹规划结果的所述侧向加速度、所述碰撞时间，及所述刹车时间从所述候选轨迹规划结果中，获得所述目标轨迹规划结果。较佳地，本专利技术的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，在子步骤(A-3)中，自所述候选轨迹规划结果所获得的每一目标轨迹规划结果所对应的所述侧向加速度小于等于0.3倍的重力加速度，且所对应的所述碰撞时间大于等于所对应的所述刹车时间。较佳地，本专利技术的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，步骤(C)包括以下子步骤：(C-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果的所述速度变化的曲线，获得所述车辆在所述行驶期间内的所述单位时间点的多个车辆速度，及所述车辆在所述单位时间点位于该轨迹路径的多个车辆位置；(C-2)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果所对应的所述车辆速度与所述车辆位置、每一障碍物的所述预估移动范围，及所述预估移动速度获得意图参数Cin，其中0<αi,t≤1，αi,t为与单位时间点t，及在单位时间点t时的所述车辆位置和第i个障碍物的所述预估移动范围的中心的距离成负相关的变量，为所述车辆在单位时间点t时的车辆位置与第i个障碍物的所述预估移动范围的中心的距离，Rh为预定值，为相关于所述车辆在单位时间点t时需要保持的安全距离，与所述车辆在单位时间点t时的车辆速度及所述刹车时间TTB成正相关，当时，当时，M为所述单位时间点的总数-1，N为该至少一障碍物的数量；及(C-3)根据每一个目标轨迹规划结果所对应的所述意图参数Cin，从所述目标轨迹规划结果决定出所述最佳轨迹规划结果。较佳地，本专利技术的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，在步骤(C)包括以下子步骤：(C-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果获得在所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置与所述轨迹路径的起点的多个侧向位移及所述车辆在所述轨迹路径的每一位置的多个纵向速度；及(C-2)根据每一个目标轨迹规划结果所对应的所述侧向位移、所述纵向速度，以及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出所述最佳轨迹规划结果。较佳地，本专利技术的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，步骤(C-2)包含以下子步骤：(C-2-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果对应的所述侧向位移及所述纵向速度获得所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个轨迹曲率、所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个轨迹曲率变化率、所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个加速度、所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个急跳度，及所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个向心加速度；及(C-2-2)根据每一个目标轨迹规划结果所对应的所述轨迹曲率、所述轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，适用于车辆，所述车辆设置有系统，所述系统包括车辆感测装置、障碍物感测装置、轨迹终点运算装置，及电连接所述车辆感测装置、所述障碍物感测装置，及所述轨迹终点运算装置的车用计算机，所述车辆感测装置用于定位所述车辆的当前位置，并用于感测所述车辆的当前航向角、所述车辆的当前速度，及所述车辆的当前加速度，所述障碍物感测装置用于感测与所述车辆相距预定距离范围内的至少一个障碍物，以产生对应于该至少一个障碍物的至少一笔障碍物信息，每笔障碍物信息包括所对应的障碍物的障碍物当前位置，及所对应的障碍物的障碍物移动速度及所对应的障碍物的障碍物加速度，所述轨迹终点运算装置电连接所述车辆感测装置，且存储有相关于所述车辆所行驶的路线的地图，所述地图包括相关于每一条道路的车道数，所述轨迹终点运算装置用于根据所述车辆的所述当前位置及所述地图，估算出多个路径终点，所述自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法由所述车用计算机来实施，其特征在于：所述方法包含以下步骤：/n(A)根据所述车辆的所述当前位置、所述车辆的所述当前航向角、所述车辆的所述当前速度、所述车辆的所述当前加速度、所述路径终点、当前道路宽度，及当前道路曲率产生多个目标轨迹规划结果，每一目标轨迹规划结果包括所述当前位置至所述路径终点的其中一者的轨迹路径，及所述车辆行驶于所述轨迹路径的行驶期间内其在所述轨迹路径的每一位置的速度变化的曲线；/n(B)对于每一障碍物，根据所述障碍物感测装置产生的所述障碍物信息估算出所述障碍物在所述行驶期间中的多个单位时间点的多个预估移动范围，及多个预估移动速度；及/n(C)根据所述目标轨迹规划结果，及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出最佳轨迹规划结果。/n...

【技术特征摘要】
20181115 TW 1071406291.一种自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，适用于车辆，所述车辆设置有系统，所述系统包括车辆感测装置、障碍物感测装置、轨迹终点运算装置，及电连接所述车辆感测装置、所述障碍物感测装置，及所述轨迹终点运算装置的车用计算机，所述车辆感测装置用于定位所述车辆的当前位置，并用于感测所述车辆的当前航向角、所述车辆的当前速度，及所述车辆的当前加速度，所述障碍物感测装置用于感测与所述车辆相距预定距离范围内的至少一个障碍物，以产生对应于该至少一个障碍物的至少一笔障碍物信息，每笔障碍物信息包括所对应的障碍物的障碍物当前位置，及所对应的障碍物的障碍物移动速度及所对应的障碍物的障碍物加速度，所述轨迹终点运算装置电连接所述车辆感测装置，且存储有相关于所述车辆所行驶的路线的地图，所述地图包括相关于每一条道路的车道数，所述轨迹终点运算装置用于根据所述车辆的所述当前位置及所述地图，估算出多个路径终点，所述自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法由所述车用计算机来实施，其特征在于：所述方法包含以下步骤：
(A)根据所述车辆的所述当前位置、所述车辆的所述当前航向角、所述车辆的所述当前速度、所述车辆的所述当前加速度、所述路径终点、当前道路宽度，及当前道路曲率产生多个目标轨迹规划结果，每一目标轨迹规划结果包括所述当前位置至所述路径终点的其中一者的轨迹路径，及所述车辆行驶于所述轨迹路径的行驶期间内其在所述轨迹路径的每一位置的速度变化的曲线；
(B)对于每一障碍物，根据所述障碍物感测装置产生的所述障碍物信息估算出所述障碍物在所述行驶期间中的多个单位时间点的多个预估移动范围，及多个预估移动速度；及
(C)根据所述目标轨迹规划结果，及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出最佳轨迹规划结果。


2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：每笔障碍物信息还包括所对应的障碍物与所述车辆的相对纵向距离、所对应的障碍物与所述车辆的相对纵向速度，及所对应的障碍物与所述车辆的相对纵向加速度，步骤(A)包括以下子步骤：
(A-1)根据所述车辆的所述当前位置、所述车辆的所述当前航向角、该所述车辆的该所述当前速度、所述车辆的所述当前加速度、所述路径终点、所述当前道路宽度，及所述当前道路曲率产生多个候选轨迹规划结果，每一候选轨迹规划结果包括所述当前位置至所述路径终点的其中所述者的所述轨迹路径及所述车辆行驶于所述轨迹路径的每一位置的所述速度变化的曲线；
(A-2)对于每一候选轨迹规划结果，根据所述候选轨迹规划结果的轨迹路径的轨迹曲率及所述速度变化的曲线获得所述车辆的侧向加速度，且根据该至少一障碍物中位于所述车辆的前方的前方障碍物所对应的障碍物信息的所述相对纵向距离、所述相对纵向速度，及所述相对纵向加速度，获得所述前方障碍物与所述车辆距离发生碰撞的碰撞时间，并根据所述车辆感测装置获得的所述当前速度获得所述车辆将所述当前速度降至零的刹车时间；及
(A-3)根据每一候选轨迹规划结果的所述侧向加速度、所述碰撞时间，及所述刹车时间从所述候选轨迹规划结果中，获得所述目标轨迹规划结果。


3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：在子步骤(A-3)中，自所述候选轨迹规划结果所获得的每一目标轨迹规划结果所对应的所述侧向加速度小于等于0.3倍的重力加速度，且所对应的所述碰撞时间大于等于所对应的所述刹车时间。


4.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：步骤(C)包括以下子步骤：
(C-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果的所述速度变化的曲线，获得所述车辆在所述行驶期间内的所述单位时间点的多个车辆速度，及所述车辆在所述单位时间点位于该轨迹路径的多个车辆位置；
(C-2)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果所对应的所述车辆速度与所述车辆位置、每一障碍物的所述预估移动范围，及所述预估移动速度获得意图参数Cin，



其中0<αi,t≤1，αi,t为与单位时间点t，及在单位时间点t时的所述车辆位置和第i个障碍物的所述预估移动范围的中心的距离成负相关的变量，为所述车辆在单位时间点t时的车辆位置与第i个障碍物的所述预估移动范围的中心的距离，Rh为预定值，为相关于所述车辆在单位时间点t时需要保持的安全距离，与所述车辆在单位时间点t时的车辆速度及所述刹车时间TTB成正相关，当时，当时，M为所述单位时间点的总数-1，N为该至少一障碍物的数量；及
(C-3)根据每一个目标轨迹规划结果所对应的所述意图参数Cin，从所述目标轨迹规划结果决定出所述最佳轨迹规划结果。


5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：在步骤(C)包括以下子步骤：
(C-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果获得在所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置与所述轨迹路径的起点的多个侧向位移及所述车辆在所述轨迹路径的每一位置的多个纵向速度；及
(C-2)根据每一个目标轨迹规划结果所对应的所述侧向位移、所述纵向速度，以及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出所述最佳轨迹规划结果。


6.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：步骤(C-2)包含以下子步骤：
(C-2-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果对应的所述侧向位移及所述纵向速度获得所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个轨迹曲率、所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个轨迹曲率变化率、所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个加速度、所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个急跳度，及所述车辆行驶于所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置的多个向心加速度；及
(C-2-2)根据每一个目标轨迹规划结果所对应的所述轨迹曲率、所述轨迹曲率变化率、所述加速度、所述急跳度与所述向心加速度，以及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出所述最佳轨迹规划结果。


7.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：在步骤(C)包括以下子步骤：
(C-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果获得所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的每一位置与所述轨迹路径的起点的多个路径长度，及所述车辆自所述目标轨迹规划结果的所述轨迹路径的起点行驶至所述轨迹路径的每一位置的多个行驶时间；及
(C-2)根据每一目标轨迹规划结果所对应的所述路径长度与所述行驶时间，及每一障碍物的所述预估移动范围与所述预估移动速度，从所述目标轨迹规划结果决定出最佳轨迹规划结果。


8.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶轨迹规划方法，其特征在于：在步骤(C)包括以下子步骤：
(C-1)对于每一个目标轨迹规划结果，根据所述目标轨迹规划结果获得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伯翰，许琮明，张志豪，郭宜钧，
申请(专利权)人：财团法人车辆研究测试中心，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71