一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法和系统，方法包括以下步骤：S1：基于lanelet框架下，将地图转换为由一段一段的lanelet拼接而成的地图；S2：根据定义的起点、终点和道路的行驶方向，利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径；S3：使起点和终点所在的lanelet的中心线上随机分布若干个路径点，且每一段lanelet的第一个路径点和最后一个路径点均在lanelet的边界处；S4：获取距离起点和终点最近的路径点；S5：按照行驶方向，将起点后面的路径点和终点前面的路径点删除，剩下的路径点组成起点和终点所在的lanelet的路径规划；S6：综合S2得到的初步路径和S5得到的路径规划，得到最终的路径规划。本发明专利技术对原有的搜索路径进行切割，提高了全局规划的可行性与精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法和系统
本专利技术涉及自动驾驶决策领域，更具体地，涉及一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法和系统。
技术介绍
决策规划是自动驾驶中重要的部分之一，全局规划则是决策规划的一部分。针对于无人车，我们在一定环境下的道路上定义无人车的目标点，车的起始位置为起始点，这时候需要规划出一条最优的全局路径，为无人车提供行使方向。在不考虑障碍物(静态和动态)的情况下，我们需要快速而且准确的地生成一条全局路径，提供路径和方法让无人车行使到目标地点。目前，许多研究人员在ros环境下进行自动驾驶的路径规划仿真时，都会使用Lanelet框架进行构建高精地图，然后实现Lanelet进行最短路径搜索，但是搜索出来的效果误差比较大，路线不是从起点到终点的路线，不能实现起点到终点的全局路径规划，假如道路上无障碍物，也不能实现让无人车行使到我们设定的目标点。公开日为2019年06月21日，公开号为CN109916422A的中国专利公开了一种全局路径规划方法及装置，该方法包括：获取目标区域道路的关键点信息；依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图；依据目标车辆的当前坐标和终点坐标，确定关键点地图中的当前坐标后方的起始关键点和终点坐标前方的终止关键点；采用路径规划算法对起始关键点到终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；将目标全局路径下发给目标车辆。该专利的路径规划仍然存在较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是提供一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，实现起点到终点的精确全局路径规划本专利技术的进一步目的是提供一种基于lanelet框架的全局路径规划切割系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，包括以下步骤：S1：基于lanelet框架下，将地图转换为由一段一段的lanelet拼接而成的地图；S2：根据定义的起点、终点和道路的行驶方向，利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径；S3：使起点和终点所在的lanelet的中心线上随机分布若干个路径点，且每一段lanelet的第一个路径点和最后一个路径点均在lanelet的边界处；S4：获取距离起点和终点最近的路径点；S5：按照行驶方向，将起点后面的路径点和终点前面的路径点删除，剩下的路径点组成起点和终点所在的lanelet的路径规划；S6：综合S2得到的初步路径和S5得到的路径规划，得到最终的路径规划。优选地，所述利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径，具体为：S2.1：对每一段lanelet进行编号，将lanelet转化为图的搜索格式，原来每段Lanelet上的中心点之间的距离确认边权值，距离越长，相邻图标的边权值越大；S2.2：将搜索图上的起点所在的初始点看作一个集合S，其它点看作另一个集合；S2.3：根据初始点，求出其它点到初始点的距离d[i]；S2.4：选取最小的d[i]，记为d[x]，并将此d[i]边对应的点，记为x，加入集合S；S2.5：再根据x，更新跟x相邻点y的d[y]值；S2.6：重复S2.4至S2.5步骤，直到终点所在的点也加入了集合，此时集合S即为初步的路径。优选地，步骤S2.3中其它点到初始点的距离d[i]，具体定义为：若其它点与初始点相邻，则d[i]为边权值；若不相邻，则d[i]为无限大。优选地，步骤S2.5中更新跟x相邻点y的d[y]值，具体为：d[y]＝min{d[y],d[x]+w[x][y]}式中，w[x][y]为x,y两点之间的边权值。优选地，步骤S4中根据欧式距离的大小判断距离起点和终点最近的路径点，令起点坐标为(X,Y)，路径点坐标为(a,b)，则距离公式有遍历lanelet中的每个路径点，获取离起点和终点最近的路径点。优选地，步骤S4中，若最近的路径点p2不是lanelet的第一个路径点和最后一个路径点，则还需要考虑前后两个路径点，总共连着三个路径点，按顺序设为p1,p2,p3：计算起点或终点距离p1与p2的中垂线l1的距离d2、起点或终点距离p2与p3的中垂线l2的距离d1、路径点p2到达l2的距离k1；当满足以下条件时：则判断为起点或终点在最近路径点p2的前方；当满足以下条件时：则判断为起点或终点在最近路径点p2的后方。优选地，步骤S5中，当最近的路径点p2不是lanelet的第一个路径点和最后一个路径点且判断起点或终点在最近路径点p2的前方，则将最近点及其之前的路径点都删除，将起点作为第一个路径点，把终点之后的路径点都删除，不包含最近路径点，将终点作为最后一个路径点；当最近的路径点p2是第一个路径点而不是最后一个路径点的时候,对于起点，直接删除第一个路径点，并将起点作为第一个点；对于终点，删除在终点之后的路径点，不包含最近路径点，并将终点作为最后一个点；当最近的路径点p2不是第一个路径点而是最后一个路径点的时候,对于起点，直接删除在起点之前的路径点，不包含最近路径点，并将起点作为第一个点；对于终点，直接删除最后一个路径点，并将终点作为最后一个点。一种基于lanelet框架的全局路径规划切割系统，所述系统基于上述所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，包括：lanelet地图模块，所述lanelet地图模块基于lanelet框架下，将地图转换为由一段一段的lanelet拼接而成的地图；初步搜索模块，根据定义的起点、终点和道路的行驶方向，利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径；路径点分布模块，所述路径点分布模块使起点和终点所在的lanelet的中心线上随机分布若干个路径点，且每一段lanelet的第一个路径点和最后一个路径点均在lanelet的边界处；获取模块，所述获取模块用于获取距离起点和终点最近的路径点；路径点删除模块，所述路径点删除模块按照行驶方向，将起点后面的路径点和终点前面的路径点删除，剩下的路径点组成起点和终点所在的lanelet的路径规划；综合模块，所述综合模块综合初步搜索模块得到的初步路径和路径点删除模块得到的路径规划，得到最终的路径规划。优选地，所述初步搜索模块的具体工作流程如下：S2.1：对每一段lanelet进行编号，将lanelet转化为图的搜索格式，原来每段Lanelet上的中心点之间的距离确认边权值，距离越长，相邻图标的边权值越大；S2.2：将搜索图上的起点所在的初始点看作一个集合S，其它点看作另一个集合；S2.3：根据初始点，求出其它点到初始点的距离d[i]；S2.4：选取最小的d[i]，记为d[x]，并将此d[i]边对应的点，记为x，加入集合S；...

【技术保护点】
1.一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：基于lanelet框架下，将地图转换为由一段一段的lanelet拼接而成的地图；/nS2：根据定义的起点、终点和道路的行驶方向，利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径；/nS3：使起点和终点所在的lanelet的中心线上随机分布若干个路径点，且每一段lanelet的第一个路径点和最后一个路径点均在lanelet的边界处；/nS4：获取距离起点和终点最近的路径点；/nS5：按照行驶方向，将起点后面的路径点和终点前面的路径点删除，剩下的路径点组成起点和终点所在的lanelet的路径规划；/nS6：综合S2得到的初步路径和S5得到的路径规划，得到最终的路径规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：基于lanelet框架下，将地图转换为由一段一段的lanelet拼接而成的地图；
S2：根据定义的起点、终点和道路的行驶方向，利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径；
S3：使起点和终点所在的lanelet的中心线上随机分布若干个路径点，且每一段lanelet的第一个路径点和最后一个路径点均在lanelet的边界处；
S4：获取距离起点和终点最近的路径点；
S5：按照行驶方向，将起点后面的路径点和终点前面的路径点删除，剩下的路径点组成起点和终点所在的lanelet的路径规划；
S6：综合S2得到的初步路径和S5得到的路径规划，得到最终的路径规划。


2.根据权利要求1所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，所述利用Dijkstra算法进行路径搜索，得到初步的路径，具体为：
S2.1：对每一段lanelet进行编号，将lanelet转化为图的搜索格式，原来每段Lanelet上的中心点之间的距离确认边权值，距离越长，相邻图标的边权值越大；
S2.2：将搜索图上的起点所在的初始点看作一个集合S，其它点看作另一个集合；
S2.3：根据初始点，求出其它点到初始点的距离d[i]；
S2.4：选取最小的d[i]，记为d[x]，并将此d[i]边对应的点，记为x，加入集合S；
S2.5：再根据x，更新跟x相邻点y的d[y]值；
S2.6：重复S2.4至S2.5步骤，直到终点所在的点也加入了集合，此时集合S即为初步的路径。


3.根据权利要求2所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，步骤S2.3中其它点到初始点的距离d[i]，具体定义为：
若其它点与初始点相邻，则d[i]为边权值；若不相邻，则d[i]为无限大。


4.根据权利要求3所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，步骤S2.5中更新跟x相邻点y的d[y]值，具体为：
d[y]＝min{d[y],d[x]+w[x][y]}
式中，w[x][y]为x,y两点之间的边权值。


5.根据权利要求4所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，步骤S4中根据欧式距离的大小判断距离起点和终点最近的路径点，令起点坐标为(X,Y)，路径点坐标为(a,b)，则距离公式有



遍历lanelet中的每个路径点，获取离起点和终点最近的路径点。


6.根据权利要求5所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，步骤S4中，若最近的路径点p2不是lanelet的第一个路径点和最后一个路径点，则还需要考虑前后两个路径点，总共连着三个路径点，按顺序设为p1,p2,p3：
计算起点或终点距离p1与p2的中垂线l1的距离d2、起点或终点距离p2与p3的中垂线l2的距离d1、路径点p2到达l2的距离k1；
当满足以下条件时：



则判断为起点或终点在最近路径点p2的前方；
当满足以下条件时：



则判断为起点或终点在最近路径点p2的后方。


7.根据权利要求6所述的基于lanelet框架的全局路径规划切割方法，其特征在于，步骤S5中，当最近的路径点p2不是lanelet的第一个路径点...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏灿铭，吴元清，何子俊，卢泳康，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44