无人车编队轨迹规划控制方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种无人车编队轨迹规划控制方法、装置、设备及存储介质。该方法应用于无人车、无人驾驶设备或自动驾驶设备，包括：获取头车前方预设范围内的道路边界信息和障碍物信息，利用障碍物之间的横向间隔和纵向间隔构造可行驶通道，并确定可行驶通道边界；对头车和各个跟随车的行驶轨迹点与可行驶通道边界之间的第一约束关系进行构建；对头车与各个跟随车的规划轨迹中任意连续点之间的第二约束关系进行构建；依据第一约束关系和第二约束关系构建二次规划问题函数，并对二次规划问题函数进行求解，得到头车的规划轨迹，以控制头车沿规划轨迹行驶。本申请提升无人车协同编队规划控制方法的鲁棒性，提高复杂场景下的轨迹规划控制效果。控制效果。控制效果。

【技术实现步骤摘要】
无人车编队轨迹规划控制方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及自动驾驶
，尤其涉及一种无人车编队轨迹规划控制方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着无人车自动驾驶系统的不断发展，自动驾驶系统协同编队规划控制研究的重要性在各个领域得到越来越多的重视。
[0003]目前，已知的无人车协同编队规划控制方法主要包括以下三种：领航跟随法，基于行为法和虚拟结构法；其中，领航跟随法虽然有较强的扩展性，简单易行，但是编队的鲁棒性十分依赖领航者的鲁棒性，很难达到预期效果；基于行为法虽然在复杂环境下也能快速得出控制结论，但是在融合各个行为时不确定是否存在不相融的情况，融合后的方法难以满足各个条件；虚拟结构法的优点是跟踪轨迹的精度高且易于观察，但是队形单一难以运用到更多场景。
[0004]因此，导致现有的无人车协同编队规划控制方法存在鲁棒性差，无法应用于硬连接的无人车编队轨迹规划控制中，复杂场景下的轨迹规划控制效果较差的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请实施例提供了一种无人车编队轨迹规划控制方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术存在的无人车协同编队规划控制方法的鲁棒性差，无法应用于硬连接的无人车编队轨迹规划中，复杂场景下的轨迹规划控制效果较差的问题。
[0006]本申请实施例的第一方面，提供了一种无人车编队轨迹规划控制方法，无人车编队包括头车和跟随车，相邻车辆之间采用硬连接，该方法包括：获取头车前方预设范围内的道路边界信息和障碍物信息，利用障碍物之间的横向间隔和纵向间隔构造可行驶通道，并确定可行驶通道边界；对头车和各个跟随车的行驶轨迹点与可行驶通道边界之间的第一约束关系进行构建；对头车与各个跟随车的规划轨迹中任意连续点之间的第二约束关系进行构建；依据第一约束关系和第二约束关系构建二次规划问题函数，并对二次规划问题函数进行求解，得到头车的规划轨迹，以控制头车沿规划轨迹行驶。
[0007]本申请实施例的第二方面，提供了一种无人车编队轨迹规划控制装置，包括：获取模块，被配置为获取头车前方预设范围内的道路边界信息和障碍物信息，利用障碍物之间的横向间隔和纵向间隔构造可行驶通道，并确定可行驶通道边界；第一构建模块，被配置为对头车和各个跟随车的行驶轨迹点与可行驶通道边界之间的第一约束关系进行构建；第二构建模块，被配置为对头车与各个跟随车的规划轨迹中任意连续点之间的第二约束关系进行构建；规划控制模块，被配置为依据第一约束关系和第二约束关系构建二次规划问题函数，并对二次规划问题函数进行求解，得到头车的规划轨迹，以控制头车沿规划轨迹行驶。
[0008]本申请实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述方法的步骤。
[0009]本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0010]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0011]通过获取头车前方预设范围内的道路边界信息和障碍物信息，利用障碍物之间的横向间隔和纵向间隔构造可行驶通道，并确定可行驶通道边界；对头车和各个跟随车的行驶轨迹点与可行驶通道边界之间的第一约束关系进行构建；对头车与各个跟随车的规划轨迹中任意连续点之间的第二约束关系进行构建；依据第一约束关系和第二约束关系构建二次规划问题函数，并对二次规划问题函数进行求解，得到头车的规划轨迹，以控制头车沿规划轨迹行驶。本申请能够应用于硬连接的无人车编队轨迹规划控制中，提升无人车协同编队规划控制方法的鲁棒性，提高复杂场景下的轨迹规划控制效果。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0013]图1是本申请实施例提供的无人车编队轨迹规划控制方法的流程示意图；
[0014]图2是本申请实施例生成的可行驶通道的示意图；
[0015]图3是本申请实施例提供的自行车运动学模型的示意图；
[0016]图4是本申请实施例提供的无人车编队车辆的运动学约束关系示意图；
[0017]图5是本申请实施例提供的无人车编队轨迹规划控制装置的结构示意图；
[0018]图6是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0019]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0020]如
技术介绍
所述，无人驾驶车辆，也称自动驾驶车辆、无人车或轮式移动机器人，是融合环境感知、路径规划、状态识别和车辆控制等多元一体的集成化、智能化的新时代技术产物。无人车自动驾驶系统主要由传感器驱动，感知系统，融合系统，决策系统，运动规划系统，控制系统等系统组成。随着无人车自动驾驶系统的不断发展，自动驾驶系统协同编队规划控制研究的重要性在各个领域得到越来越多的重视。与单一无人车相比较，多无人车编队协同规划控制主要有以下几个方面的优越性：
[0021](1)在空间和时间两个维度能够更好地利用资源；
[0022](2)多个无人车共享感知信息，可以获得更多的信息以及更大的感知范围；
[0023](3)功能较弱的无人车也能利用功能较强的无人车来提高自身的能力；
[0024](4)通过编队中无人车之间的配合，编队系统能够完成更高难度的任务。
[0025]由于多无人车编队协同规划控制存在以上优点，所以无人车编队系统在多个领域
都得到广泛应用，协同编队规划控制方法已经成为目前无人车研发领域的重点和热点。
[0026]无人车编队规划控制任务描述：编队问题是多无人车协同控制中的一个基本问题，在特定的应用场景中，如工厂安防巡检场景，需要多辆无人车以编队形式通过诸多障碍，在明确任务约束和编队约束情况下，则需要设计整个编队系统运动规则及控制方式，使得无人车编队在规定的时间到达规定的地点。
[0027]现有的无人车编队规划控制方法主要包含以下三种：领航跟随法，基于行为法和虚拟结构法。下面对这三种无人车编队规划控制方法的优缺点进行详细说明，具体可以包括以下内容：
[0028]领航跟随法是指在多无人车编队中，设定一个或多个无人车作为编队的领航者，其他无人车作为跟随者。领航跟随法的主要优点是有较强的扩展性，节约成本，简单易行，但是领航跟随法也存在一些不足，主要体现在编队的鲁棒性十分依赖领航者的鲁棒性，很难达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人车编队轨迹规划控制方法，无人车编队包括头车和跟随车，相邻车辆之间采用硬连接，其特征在于，包括：获取所述头车前方预设范围内的道路边界信息和障碍物信息，利用障碍物之间的横向间隔和纵向间隔构造可行驶通道，并确定可行驶通道边界；对所述头车和各个所述跟随车的行驶轨迹点与所述可行驶通道边界之间的第一约束关系进行构建；对所述头车与各个所述跟随车的规划轨迹中任意连续点之间的第二约束关系进行构建；依据所述第一约束关系和所述第二约束关系构建二次规划问题函数，并对所述二次规划问题函数进行求解，得到所述头车的规划轨迹，以控制所述头车沿规划轨迹行驶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用障碍物之间的横向间隔和纵向间隔构造可行驶通道，并确定可行驶通道边界，包括：依据所述道路边界信息和障碍物信息，在障碍物地图中生成Frenet坐标系，并在所述Frenet坐标系中标记道路边界、静态障碍物以及动态障碍物，计算所述Frenet坐标系中所有障碍物之间的横向间隔和纵向间隔；基于所述Frenet坐标系中所有障碍物之间的横向间隔和纵向间隔，在所述障碍物地图中选择所述可行驶通道，并将所述可行驶通道处理成平滑的可行驶通道；依据所述平滑的可行驶通道中道路边界、静态障碍物以及动态障碍物的位置，确定所述可行驶通道边界。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述头车和各个所述跟随车的行驶轨迹点与所述可行驶通道边界之间的第一约束关系进行构建，包括：基于地图参考线将所述头车和各个所述跟随车的行驶轨迹对应的点集转换成Frenet坐标系下的点集；根据所述可行驶通道边界中左边界和右边界分别对应Frenet坐标系下的点集，建立所述头车和各个所述跟随车的行驶轨迹对应的点集与所述左边界和右边界对应的点集之间的第一约束关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述头车与各个所述跟随车的规划轨迹中任意连续点之间的第二约束关系进行构建，包括：构建所述头车的运动学模型，所述运动学模型用于根据头车在行进方向上的线速度以及前轮转角的角速度，确定头车在全局坐标系下的位置和朝向；在所述头车的行驶轨迹规划过程中，基于所述运动学模型建立头车的规划轨迹点之间的位置和朝向的第一推导关系，并建立跟随车的规划轨迹点之间的位置和朝向的第二推导关系；将所述第一推导关系和所述第二推导关系共同作为所述第二约束关系。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕强，苗乾坤，
申请(专利权)人：新石器慧通北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：