一种车辆避障轨迹规划方法、系统、车辆及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及车辆自动驾驶技术领域，提供了一种车辆避障轨迹规划方法、系统、车辆及存储介质，方法包括根据车辆定位信息，获取车道线的坐标点信息和车道中心线的坐标点信息；以本车所在车道的车道中心线作为参考线，将本车位置、航向、速度、加速度换成frenet坐标系中的纵向位置、横向偏移、横向速度、纵向速度、横向加速度和纵向加速度；取障碍物信息，若存在障碍物时，将障碍物坐标转换成frenet坐标系中的S

【技术实现步骤摘要】
一种车辆避障轨迹规划方法、系统、车辆及存储介质


[0001]本专利技术涉及车辆自动驾驶
，具体涉及一种车辆避障轨迹规划方法、系统、车辆及存储介质。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的兴起，以自动驾驶车辆为研究对象的运动轨迹规划问题越来越受到重视，而避障轨迹规划是自动驾驶汽车的关键部分，对自动驾驶汽车的研究具有重大意义。在自动驾驶汽车行驶过程中，准确，安全，实时避开障碍物，不仅能够提高智能车的安全性，对于出行效率也有一定提高，所以智能车的避障问题也成为了一个研究的热点。
[0003]在进行换道规划时，目前主流的规划方法有搜索法、采样法；其中，申请公布号为CN114194215A的专利公开了一种智能车辆避障换道轨迹规划方法及系统，根据道路环境、障碍物信息以及当前车速，基于操稳性极限起始回正点以及多项式曲线生成可行轨迹簇，对可行轨迹簇中的换道轨迹进行预碰撞检测，筛选并剔除出不满足预碰撞检测条件的轨迹得到无碰撞轨迹簇；在无碰撞轨迹簇的基础上建立关于舒适性、避障效率、侧滑这三个评价指标的代价函数；并采用模糊推理来确定三个评价指标的权重，通过求解多目标优化问题，搜索出最优的避障换道回正点，即规划出最终的避障换道轨迹。
[0004]上述专利文件的技术方案可以在兼顾安全性、实时性以及曲率连续的同时，使得轨迹的性能指标如舒适性、避障效率等最大化，有效改善乘员的乘坐体验；但是其评价指标着重于舒适性、避障效率、侧滑等指标，针对车辆避障的方法的计算复杂，成本较高，较难商业化运用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种车辆避障轨迹规划方法、系统、车辆及存储介质，能够更简单的对车辆避障轨迹进行规划，整个计算过程简单，成本更低，易于商业化应用。
[0006]为实现上述技术目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供了一种车辆避障轨迹规划方法，包括以下步骤，
[0008]S1、获取车辆定位信息，并根据所述车辆定位信息，获取高精度地图中的车道线自然坐标系的坐标点信息和车道中心线自然坐标系的坐标点信息；
[0009]S2、以本车所在车道的所述车道中心线作为参考线，将本车位置、航向、速度、加速度换成frenet坐标系s，l中的纵向位置s、横向偏移l、横向速度纵向速度l'、横向加速度和纵向加速度l”；
[0010]S3、获取障碍物信息，若不存在障碍物时，车辆根据所述参考线行驶；若存在障碍物时，将障碍物坐标转换成frenet坐标系中的S
obs
,L
obs
，若存在多个障碍物，将每个障碍物坐标都转换成frenet坐标系中的S
obsi
,L
obsi
，通过撒点采样经由动态规划计算出目标点；
[0011]S4、将计算出的目标点通过坐标变换转换成自然坐标系中的坐标，然后通过平滑
算法进行平滑得到轨迹点集；
[0012]S5、对轨迹点集进行拟合，生成轨迹方程。
[0013]进一步，所述以本车所在车道的车道中心线作为参考线包括：根据本车的坐标以及航向，确定本车所在车道，然后将本车所在车道的中心线平滑后作为所述参考线；将自然坐标系中的参考线点坐标(x
i
,y
i
)转换成frenet坐标系中的(s
i
,l
i
)。
[0014]进一步，所述将本车位置、航向、速度、加速度换成frenet坐标系s，l中的纵向位置s、横向偏移l、横向速度纵向速度l'、横向加速度和纵向加速度l”的方法包括：
[0015]s＝s
r
[0016][0017][0018][0019]l'＝(1
‑
k
r
l)tan(θ
x
‑
θ
r
)
[0020][0021]其中，下标x表示本车，下标r表示本车在参考线上的投影点，k表示曲率，θ表示航向角，v表示速度，a表示加速度。
[0022]进一步，所述通过撒点采样经由动态规划计算出目标点包括：通过两采样点的纵向位置、横向偏移、横纵向速度，横纵向加速度得到连接两个采样点的五次多项式系数，然后求得两个采样点之间五次多项式曲线的代价函数；所述代价函数为偏离参考线的距离代价，或者横向速度代价，或者横向加速度代价，或者横向加加速度代价，或者偏离参考线的距离代价、横向速度代价、横向加速度代价、横向加加速度代价的任一个与静态障碍物的危险度代价之和。
[0023]进一步，所述静态障碍物的危险度代价与静态障碍物的距离成负相关，当本车至静态障碍物距离小于limitdown时，则认为会碰撞，代价函数设定为无穷大；当本车至静态障碍物距离大于limitup时，则不会碰撞，代价函数为0，当本车至静态障碍物距离大于limitdown，小于limitup时，代价函数与本车至静态障碍物距离呈负相关；其中limitdown表示认为存在危险的判断下限阈值，limitup表示认为存在危险的判断上限阈值。
[0024]进一步，所述将计算出的目标点通过坐标变换转换成自然坐标系中的坐标，然后通过平滑算法进行平滑得到轨迹点集包括：将在frenet坐标系下计算出的目标点通过坐标变换转换成自然坐标系中的坐标：
[0025]x
x
＝x
r
‑
lsin(θ
r
)
[0026]y
x
＝y
r
+lcos(θ
r
)
[0027]其中，下标x表示采样点，下标r表示采样点在参考线上的投影点，θ表示航向角；
[0028]然后通过平滑算法进行平滑得到轨迹点集。
[0029]进一步，所述对轨迹点集进行拟合，生成轨迹方程包括：运用最小二乘方法对平滑后的轨迹点集进行拟合，生成3次多项式轨迹方程。
[0030]第二方面，本专利技术还公开了一种自动驾驶系统，所述自动驾驶系统使用了上述的车辆避障轨迹规划方法。
[0031]第三方面，本专利技术还公开了一种车辆，所述车辆包括车辆本体和上述的自动驾驶系统，所述自动驾驶系统搭载于所述车辆本体上。
[0032]第四方面，本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述的方法。
[0033]采用上述技术方案的专利技术，具有如下优点：
[0034]本专利技术通过高精度地图的车道信息，车道中心线信息；以平滑后的中心线作为参考线建立frenet坐标系，同时将静态障碍物投影到frenet坐标系中，在撒点采样后通过动态规划计算合适的采样点；将frenet坐标系下选取的采样点坐标转换到自然坐标系下并进行平滑处理；最后通过最小二乘方法对平滑处理后的采样点进行拟合生成参考轨迹方程，整个计算过程简单，成本更低，易于商业化应用。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆避障轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、获取车辆定位信息，并根据所述车辆定位信息，获取高精度地图中的车道线自然坐标系的坐标点信息和车道中心线自然坐标系的坐标点信息；S2、以本车所在车道的所述车道中心线作为参考线，将本车位置、航向、速度、加速度换成frenet坐标系s，l中的纵向位置s、横向偏移l、横向速度纵向速度l'、横向加速度和纵向加速度l”；S3、获取障碍物信息，若不存在障碍物时，车辆根据所述参考线行驶；若存在障碍物时，将障碍物坐标转换成所述frenet坐标系中的S
obs
,L
obs
，若存在多个障碍物，将每个障碍物坐标都转换成所述frenet坐标系中的S
obsi
,L
obsi
，通过撒点采样经由动态规划计算出目标点；S4、将计算出的所述目标点通过坐标变换转换成自然坐标系中的坐标，然后通过平滑算法进行平滑得到轨迹点集；S5、对所述轨迹点集进行拟合，生成轨迹方程。2.根据权利要求1所述的一种车辆避障轨迹规划方法，其特征在于：所述以本车所在车道的车道中心线作为参考线包括：根据本车的坐标以及航向，确定本车所在车道，然后将本车所在车道的中心线平滑后作为所述参考线；将自然坐标系中的参考线点坐标(x
i
,y
i
)转换成frenet坐标系中的(s
i
,l
i
)。3.根据权利要求2所述的一种车辆避障轨迹规划方法，其特征在于：所述将本车位置、航向、速度、加速度换成frenet坐标系s，l中的纵向位置s、横向偏移l、横向速度纵向速度l'、横向加速度和纵向加速度l”，包括：s＝s
rrr
l'＝(1
‑
k
r
l)tan(θ
x
‑
θ
r
)其中，下标x表示本车，下标r表示本车在参考线上的投影点，k表示曲率，θ表示航向角，v表示速度，a表示加速度。4.根据权利要求3所述的一种车辆避障轨迹规划方法，其特征在于：所述通过撒点采样经由动态规划计算出目标点，包括：通过两采样点的纵向位置、横向偏移、横纵向速度，横纵向加速度得到连接两个采样点的五次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铖，王月强，贺勇，任凡，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：