本发明专利技术提供了一种车辆、车辆路径规划方法及装置，属于车辆路径规划领域。该方法包括：若车辆偏离参考路径，当全局路径中仅包含一条路径时，将参考路径作为目标路径；当全局路径中包含多条路径时，若车辆在所有路径外侧，将距离车辆最近的路径作为目标路径；若车辆在两条路径中间，根据这两条路径到车辆的距离与设定的最小距离阈值之间的关系以及车头朝向确定目标路径；根据目标路径上与车辆距离最近的点的坐标和航向角、起始点的坐标和航向角以及车头朝向确定目标点的坐标和航向角；规划出从起始点到目标点的最短路径，使车辆沿该最短路径行驶到目标路径。本发明专利技术进行车辆偏离参考路径时的二次规划时能精确确定目标点的坐标和航向角。向角。向角。
【技术实现步骤摘要】
一种车辆、车辆路径规划方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种车辆、车辆路径规划方法及装置，属于车辆路径规划
技术介绍
[0002]自动驾驶车辆是一种集环境感知、轨迹预测、地图定位、行为决策、路径规划、反馈控制等多个模块于一体的智能车辆系统，它集中运用了信息感知、信号处理、人工智能、车辆工程、自动控制等多个相关技术，在科研、工业、军事等领域具有广阔的发展空间和应用前景。
[0003]路径规划是实现自动驾驶车辆自主导航与控制的关键环节，根据行为决策给出的驾驶任务和环境感知给出的实时环境信息，按照一定的搜索算法为自动驾驶车辆提供最优可行驶路径，从而实现车辆的自主导航。基于环境信息获取的完整程度，目前的路径规划算法的研究主要分为两大类，一种是基于完整环境信息的全局路径规划，包括可视图法、栅格法、模拟退火算法等，一种是基于传感器实时获取环境信息的局部路径规划，包括遗传算法、人工势场法、蚁群算法、粒子群算法等，在实际运用中根据不同的需求可以选用不同的路径规划算法。
[0004]对于全局路径规划来讲，当全局路径规划完成后，一般将规划好的全局路径作为参考路径并控制车辆沿参考路径行驶，但是在控制过程中由于一些因素的影响车辆并不会完全沿着参考路径行驶，即车辆会出现偏离参考路径的情况，这时候就需要进行二次路径规划使车辆重新回到参考路径行驶，而二次路径规划如何实现是需要解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种车辆、车辆路径规划方法及装置，用以解决车辆偏离参考路径时的二次规划问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种车辆路径规划方法，该方法包括以下步骤：
[0007](1)获取已规划好的全局路径，所述全局路径中包含至少一条路径；当所述全局路径中仅包含一条路径时，将该路径作为车辆行驶的参考路径；当所述全局路径中包含多条路径时，从中选择一条作为车辆行驶的参考路径，其余路径作为车辆行驶的备用路径；
[0008](2)车辆沿所述参考路径行驶的过程中实时获取车辆的当前坐标和当前航向角，并根据车辆的当前坐标判断车辆是否偏离所述参考路径；
[0009](3)若车辆偏离所述参考路径，则通过以下步骤确定车辆行驶的目标路径；
[0010]当所述全局路径中仅包含一条路径时，将所述参考路径作为目标路径；
[0011]当所述全局路径中包含多条路径时，若车辆在所有路径外侧，则将距离车辆最近的路径作为目标路径；若车辆在两条路径中间，则根据这两条路径到车辆的距离与设定的最小距离阈值之间的关系以及车头朝向确定目标路径；
[0012](4)确定所述目标路径上与车辆距离最近的点，并获取该点的坐标和航向角，根据该点的坐标和航向角、起始点的坐标和航向角以及车头朝向，确定目标点的坐标和航向角；
其中，将车辆的当前坐标和当前航向角作为起始点的坐标和航向角；
[0013](5)规划出从起始点到目标点的最短路径，使车辆沿该最短路径行驶到所述目标路径。
[0014]本专利技术还提供了一种车辆路径规划装置，该装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的车辆路径规划方法。
[0015]本专利技术还提供了一种车辆，包括车辆本体和车辆路径规划装置，该车辆路径规划装置包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的车辆路径规划方法。
[0016]本专利技术的有益效果是：当车辆偏离参考路径时，结合已规划好的全局路径所包含的路径条数分情况确定目标路径，然后通过确定目标路径上与车辆距离最近的点，根据该点的坐标和航向角、起始点的坐标和航向角(即车辆的当前坐标和当前航向角)以及车头朝向，确定目标点的坐标和航向角；最后，规划出从起始点到目标点的最短路径，使车辆沿该最短路径行驶到目标路径，完成车辆偏离参考路径时的二次路径规划。本专利技术能够精确确定目标点的坐标和航向角，保证最终确定的目标点能够使车辆行驶状态更符合实际运行要求。
[0017]为了确定车辆在两条路径中间时的目标路径，进一步地，在上述车辆、车辆路径规划方法及装置中，当车辆在两条路径中间时目标路径的确定过程包括：分别计算这两条路径到车辆的距离，并将这两条路径到车辆的距离分别与设定的最小距离阈值进行比较，若这两条路径中有一个路径到车辆的距离小于设定的最小距离阈值，则将该路径作为目标路径；若这两条路径到车辆的距离均大于设定的最小距离阈值，则将车头朝向的路径作为目标路径。
[0018]为了精确确定目标点的坐标和航向角，进一步地，在上述车辆、车辆路径规划方法及装置中，所述目标点的坐标和航向角的确定过程包括：
[0019]根据目标路径上与车辆距离最近的点的坐标和起始点的坐标，计算这两点之间的距离，将计算得到的距离作为目标点距起始点的横向距离；
[0020]根据目标路径上与车辆距离最近的点的航向角和起始点的航向角以及车头朝向，确定目标点与起始点的相对角度；其中，当所述全局路径中仅包含一条路径时，若车头朝向目标路径，则将|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度，若车头背离目标路径，则将-|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度；所述α为起始点的航向角，所述α＇为目标路径上与车辆距离最近的点的航向角；当所述全局路径中包含多条路径时，若车辆在所有路径外侧，则当车头朝向目标路径时，将|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度，当车头背离目标路径时，将-|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度；若车辆在两条路径中间，则将|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度；
[0021]结合所述目标点距起始点的横向距离、所述目标点与起始点的相对角度、以及预先确定的目标点距起始点的横向距离、目标点与起始点的相对角度以及目标点距起始点的纵向距离之间的对应关系，确定目标点距起始点的纵向距离；
[0022]根据起始点的坐标以及所述目标点距起始点的横向距离、纵向距离，得到目标点的坐标；
[0023]根据起始点的航向角以及所述目标点与起始点的相对角度，得到目标点的航向
角。
[0024]进一步地，在上述车辆、车辆路径规划方法及装置中，所述对应关系通过试验标定，标定过程如下：
[0025]给定一个起始点的坐标和航向角，改变目标点距起始点的横向距离和目标点与起始点的相对角度，基于车辆最小转弯半径采用Dubins算法，确定多组目标点距起始点的横向距离和目标点与起始点的相对角度对应的目标点距起始点的最佳纵向距离，进而得到所述对应关系；其中，针对每组目标点距起始点的横向距离和目标点与起始点的相对角度，通过给定不同的目标点距起始点的纵向距离得到多条Dubins曲线，从中选择曲线长度最短、最平滑且保持车辆前进方向不变的Dubins曲线作为该组目标点距起始点的横向距离和目标点与起始点的相对角度对应的最佳曲线，并将该最佳曲线对应的目标点距起始点的纵向距离作为该组目标点距起始点的横向距离和目标点与起始点的相对角度对应的目标点距起始点的最佳纵向距离。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种车辆路径规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)获取已规划好的全局路径，所述全局路径中包含至少一条路径；当所述全局路径中仅包含一条路径时，将该路径作为车辆行驶的参考路径；当所述全局路径中包含多条路径时，从中选择一条作为车辆行驶的参考路径，其余路径作为车辆行驶的备用路径；(2)车辆沿所述参考路径行驶的过程中实时获取车辆的当前坐标和当前航向角，并根据车辆的当前坐标判断车辆是否偏离所述参考路径；(3)若车辆偏离所述参考路径，则通过以下步骤确定车辆行驶的目标路径；当所述全局路径中仅包含一条路径时，将所述参考路径作为目标路径；当所述全局路径中包含多条路径时，若车辆在所有路径外侧，则将距离车辆最近的路径作为目标路径；若车辆在两条路径中间，则根据这两条路径到车辆的距离与设定的最小距离阈值之间的关系以及车头朝向确定目标路径；(4)确定所述目标路径上与车辆距离最近的点，并获取该点的坐标和航向角，根据该点的坐标和航向角、起始点的坐标和航向角以及车头朝向，确定目标点的坐标和航向角；其中，将车辆的当前坐标和当前航向角作为起始点的坐标和航向角；(5)规划出从起始点到目标点的最短路径，使车辆沿该最短路径行驶到所述目标路径。2.根据权利要求1所述的车辆路径规划方法，其特征在于，当车辆在两条路径中间时目标路径的确定过程包括：分别计算这两条路径到车辆的距离，并将这两条路径到车辆的距离分别与设定的最小距离阈值进行比较，若这两条路径中有一个路径到车辆的距离小于设定的最小距离阈值，则将该路径作为目标路径；若这两条路径到车辆的距离均大于设定的最小距离阈值，则将车头朝向的路径作为目标路径。3.根据权利要求2所述的车辆路径规划方法，其特征在于，所述目标点的坐标和航向角的确定过程包括：根据目标路径上与车辆距离最近的点的坐标和起始点的坐标，计算这两点之间的距离，将计算得到的距离作为目标点距起始点的横向距离；根据目标路径上与车辆距离最近的点的航向角和起始点的航向角以及车头朝向，确定目标点与起始点的相对角度；其中，当所述全局路径中仅包含一条路径时，若车头朝向目标路径，则将|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度，若车头背离目标路径，则将-|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度；所述α为起始点的航向角，所述α＇为目标路径上与车辆距离最近的点的航向角；当所述全局路径中包含多条路径时，若车辆在所有路径外侧，则当车头朝向目标路径时，将|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度，当车头背离目标路径时，将-|α-α＇|作为目标点与起始点的相对角度；若车...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹭萌，苏常军，黄琨，陈慧勇，王小娟，刘国荣，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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