一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及自动驾驶导航引擎领域，特别涉及一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法及系统，所述方法包括：基于高精度地图构建道路拓扑关系有向图，并根据道路拓扑关系有向图获取规划道路群；判断车辆能否从当前道路到达规划道路群中规划的下级道路，若可以则在获取规划道路群的基础上，基于高精度地图构建车道拓扑关系，并根据车道拓扑关系获取规划车道群，令当前车辆在规划道路群规划的路径上行驶并根据规划车道群的信息进行变道；本发明专利技术基于apollo格式高精地图和自动驾驶系统定位信息，合理规划道路级行车路径、车道级行车路径，为自动驾驶车辆决策规划提供充足的全局路径信息。

【技术实现步骤摘要】
一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法及系统
本专利技术涉及自动驾驶导航引擎领域，特别涉及一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法及系统。
技术介绍
随着自动驾驶技术的发展，为实现乘客自定义乘车点和目的地，合理规划行车路线，业内对导航引擎系统的研究愈发重视，区别于当前导航软件的地图引擎和导航引擎系统，自动驾驶导航引擎需针对自动驾驶需求进行开发和适配，对道路级、车道级进行规划，并区分车道优先级，便于自动驾驶系统做出合理正确的决策。当前车端应用的导航引擎系统多应用于车基端，为驾驶员提供导航信息，无法应用于自动驾驶系统，无法为自动驾驶系统中“驾驶脑”决策规划提供充足的信息；高精地图是自动驾驶系统中重要的一环，目前常用高精地图格式包括opendrive格式和apollo格式，可为自动驾驶系统提供精确地道路信息、车道信息、交通标志、交通标识等信息，但如何将高精地图和导航引擎系统紧密结合，开发适用于自动驾驶系统的导航引擎系统，在公开技术中暂属于空白阶段。目前地图软件中的导航引擎系统较为完善，但其特点和产品定位与自动驾驶系统需求匹配性较差；自动驾驶系统中高精地图定义较为完善，但目前多应用于定位功能，与导航引擎系统功能定义有一定的差距。同时，部分导航引擎系统混淆导航功能和局部路径规划功能，导航引擎是单纯根据高精地图信息(拓扑关系、车道边界限制等)和初始定位信息，规划处一条基于某种筛选规则(例如最短路径)且可以到达终点的道路级路径，并给出每条道路下推荐行走的车道和禁行车道，而具体是否按照推荐车道行驶、何时换道至推荐车道、局部车道中心线曲率是否满足车辆行走条件、车辆换道时虚实线位置限制等是局部路径规划功能考虑的，二者独立，不可混为一谈。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法及系统，所述方法具体包括以下步骤：S1、基于高精度地图构建道路拓扑关系有向图，并根据道路拓扑关系有向图获取规划道路群；S2、判断车辆能否根据规划道路群规划的路径前进并在规划道路群的路径上逐次变道，若可以则进行步骤S3，否则返回步骤S1重新规划；S3、在获取规划道路群的基础上，基于高精度地图构建车道拓扑关系，并根据车道拓扑关系获取规划车道群，令当前车辆在规划道路群规划的路径上行驶并根据规划车道群的信息进行变道。进一步的，获取规划道路群的过程包括：利用高精地图中的道路信息，构建道路拓扑关系有向图，将道路长度信息作为有向图中各定点的权重，连接关系作为边的权重；将当前车辆的定位信息投影到高精地图中，找到当前车辆所属道路，作为道路信息规划的起始道路；将站点信息投影到高精地图中，找到各站点所属道路，作为道路信息规划的必经道路，将最后一个站点作为终点，其所在的道路作为终点道路；基于路径规划搜索算法，根据道路拓扑关系有向图和起始道路、必经道路、终点道路信息获取规划道路群，表示为{起始道路编号，必经道路1编号，必经道路2编号，...，必经道路m编号，终点道路编号}。进一步的，判断车辆能否根据规划道路群规划的路径前进并在规划车道群上逐次变道的具体过程包括：确定车道的上级车道群、下级车道群、同级车道群，并确定车道边界线类型；判断车辆当前起始车道是否为目标车道，若是则规划成功；否则判断车道线是否为虚线且换道距离充足，若是则可以成功规划并进行换道；否则判断起始车道的下级车道群是否为空，若为空则规划失败，若不为空则将该车道的下级车道群的每一条车道及其对应的道路作为新的起始车道与起始道路，重复道路规划步骤，选取长度最短的作为更新结果。更进一步的，本专利技术中的上级车道群指当前车道的前续车道合集，即地图拓扑关系中可以直接到达当前车道的所有车道合集；本专利技术中的同级车道群指当前车道的平行车道合集，与当前车道同属于同一条道路；下级车道群指当前车道的后继车道合集，即地图拓扑关系中当前车道可以直接到达的所有车道合集。进一步的，获取规划车道群的过程包括：利用高精地图中的道路信息，构建车道拓扑关系，确定车道的上级车道群、下级车道群、同级车道群，并确定车道边界线类型；将当前车辆的定位信息投影到高精地图中，找到当前车辆所属车道，作为车道信息规划的起始车道；将站点信息投影到高精地图中，找到各站点所属车道，作为车道信息规划的必经车道，将最后一个站点作为终点，其所在的车道作为终点车道；定义规划道路群中所有道路下属的车道为可选车道群，将每条车道作为一个节点，依据车道的上级车道群、下级车道群、同级车道群以及车道边界线类型，构建车道拓扑关系有向图；基于路径规划搜索算法，根据构建的可选车道群的拓扑关系有向图、起始车道、必经车道、终点车道信息获取规划车道群，表示为{起始推荐车道编号，必经车道1编号，必经车道2编号...终点车道编号}；根据规划车道群，规定与规划道路群中上级道路内车道直接相连的车道推荐值为0，其同级车道群中车道与推荐值为0的车道之间的车道数为其平行车道群中车道的推荐值；车辆在当前道路上行驶时，若当前行驶的车道不是当前道路的必经车道，则根据推荐值判断向左侧还是右侧换道，直到行驶到当前道路的必经车道上。进一步的，构建车道拓扑关系有向图的过程中，将一条道路上的一个车道视为一个节点，两个节点连通时，可进行驾驶操作，其中：任意两个不直接相连的节点间代价值为MAX，MAX为一个极大值，为当前车道不可到达车道的代价值；节点到达其自身的代价值为0；每个节点到达其上级车道群中每条车道节点的代价值为0；每个节点到达其同级车道群中每条车道节点的代价值为需要换道的数量；若节点在高精地图中左右边界为实线无法换道，则节点i的相邻左车道代价值为MAX；当前车道为公交车道等禁行车道时，节点到任何车道的代价值均为MAX。本专利技术还提出一种针对结构化道路的自动驾驶导航系统，所述系统包括导航服务器以及与导航服务器连接的道路规划模块、车道规划模块以及规划检测模块，其中：导航服务器，用于通过网络获取高精度地图信息、将规划检测模块检测合格的导航规划对应的道路规划群、车道规划群及其对应的车道推荐值下发给车辆；道路规划模块，用于根据导航服务器获取的高精度地图信息获取当前车辆的道路规划群；车道规划模块，用于根据导航服务器获取的高精度地图信息获取当前车辆的车道规划群；规划检测模块，用于根据道路规划群和车道规划群中的规划信息判断车辆能否将该规划信息下发到车辆，若可以则将道路规划群和车道规划群发送给导航服务器。本专利技术基于apollo格式高精地图和自动驾驶系统定位信息，根据外部输入(乘客用户等)的车辆预约到达起点、终点信息，合理规划道路级行车路径、车道级行车路径，为自动驾驶车辆决策规划提供充足的全局路径信息。附图说明图1为本专利技术的整体流程图；图2为本专利技术的道路信息规划功能流程图；图3为本专利技术的道路信息规划功能示意图；图4为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1、基于高精度地图构建道路拓扑关系有向图，并根据道路拓扑关系有向图获取规划道路群；/nS2、判断车辆能否从当前道路到达规划道路群中规划的下级道路，若可以则进行步骤S3，否则返回步骤S1重新规划；/nS3、在获取规划道路群的基础上，基于高精度地图构建车道拓扑关系，并根据车道拓扑关系获取规划车道群，令当前车辆在规划道路群规划的路径上行驶并根据规划车道群的信息进行变道。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、基于高精度地图构建道路拓扑关系有向图，并根据道路拓扑关系有向图获取规划道路群；
S2、判断车辆能否从当前道路到达规划道路群中规划的下级道路，若可以则进行步骤S3，否则返回步骤S1重新规划；
S3、在获取规划道路群的基础上，基于高精度地图构建车道拓扑关系，并根据车道拓扑关系获取规划车道群，令当前车辆在规划道路群规划的路径上行驶并根据规划车道群的信息进行变道。


2.根据权利要求1所述的一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法，其特征在于，获取规划道路群的过程包括：
利用高精地图中的道路信息，构建道路拓扑关系有向图，将道路长度信息作为有向图中各定点的权重，连接关系作为边的权重；
将当前车辆的定位信息投影到高精地图中，找到当前车辆所属道路，作为道路信息规划的起始道路；
将站点信息投影到高精地图中，找到各站点所属道路，作为道路信息规划的必经道路，将最后一个站点作为终点，其所在的道路作为终点道路；
基于路径规划搜索算法，根据道路拓扑关系有向图和起始道路、必经道路、终点道路信息获取规划道路群，表示为{起始道路编号，必经道路1编号，必经道路2编号，...，必经道路n-1编号，终点道路n编号}。


3.根据权利要求1所述的一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法，其特征在于，判断车辆能否从当前道路到达规划道路群中规划的下级道路的具体过程包括：
确定车道的下级车道群、同级车道群，并确定车道边界线类型；
判断车辆当前起始车道是否通过拓扑关系可直接到达规划道路群中的必经道路，若是则规划成功；
否则判断车道线是否为虚线且换道距离充足，若是则可以成功规划；
否则判断起始车道的下级车道群是否为空，若为空则规划失败，若不为空，则将该车道的下级车道群中属于必经道路的每一条车道及其对应的道路作为新的起始车道与起始道路，重复道路规划步骤，选取换道次数最少或者路径最短的作为更新结果。


4.根据权利要求1所述的一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法，其特征在于，获取规划车道群的过程包括：
将当前车辆的定位信息投影到高精地图中，找到当前车辆所属车道，作为车道信息规划的起始车道；
定义规划道路群中所有道路下属的车道为可选车道群，将每条车道作为一个节点，依据车道的上级车道群、下级车道群、同级车道群以及车道边界线类型，构建车道拓扑关系有向图；
基于路径规划搜索算法，根据构建的可选车道群的拓扑关系有向图、起始车道、必经车道、终点车道信息获取规划车道群，表示为{起始推荐车道编号，必经车道1编号，必经车道2编号...终点车道编号}；
根据规划车道群，规定与规划道路群中上级道路内车道直接相连的车道推荐值为0，其同级车道群中车道与推荐值为0的车道之间的车道数为该车道的推荐值；
车辆在当前道路上行驶时，若当前行驶的车道不是当前道路的必经车道，则根据推荐值判断向左侧还是右侧换道，直到行驶到当前道路的必经车道上。


5.根据权利要求4所述的一种针对结构化道路的自动驾驶导航方法，其特征在于，构建车道拓扑关系过程中，将一条道路上的一个车道视为一个节点，两个节点连通时，可进行驾驶操作，其中：
任意两个不直接相连的节点间代价值为MAX，MAX为一个极大值，为当前车道不可到达车道的代价值；
节点到达其自身的代价值为0；
每个节点到达其上级车道群中每条车道节点的代价值为0；
每个节点到达其同级车道群中每条车道节点的代价值为需要换道的数量；
若节点在高精地图中左右边界为实线无法换道，则节点i的相邻左车道代价值为MAX；
当前车道为公交车道等禁行车道时，节点到任何车道的代价值均为MAX。


6.一种针对结构化道路的自动驾驶导航系统，其特征在于，所述系统包括导航服务器以及与导航...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宁，张放，李晓飞，张德兆，王肖，霍舒豪，
申请(专利权)人：重庆智行者信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50