车辆轨迹优化方法、装置、电子设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请提供了一种车辆轨迹优化方法、装置、电子设备及可读存储介质，其中，该方法包括：针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，扩张出包含该第一初始轨迹点所在位置的第一无障碍区域；平面地图中还包含目标车辆及其周围的障碍物；第一初始轨迹和第一无障碍区域均与障碍物所在的障碍区域之间无重叠区域；基于待优化轨迹点的代价函数，求解最小化代价函数对应的各待优化轨迹点在平面地图中的目标位置，以确定目标行驶路径；待优化轨迹点满足在第一无障碍区域内的几何约束，以及满足动力学约束和边界值约束；边界值约束指目标车辆在初始位置及目的地位置的车辆状态满足预设条件。通过该方法有利于减少路径规划的复杂度。路径规划的复杂度。路径规划的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
车辆轨迹优化方法、装置、电子设备及可读存储介质


[0001]本申请涉及轨迹规划
，尤其是涉及一种车辆轨迹优化方法、装置、电子设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的发展，自动驾驶技术越发成熟。自动驾驶技术可以简要的分为感知、预测、定位、决策、规划与控制几个方面。规划，顾名思义，是根据上游的感知、预测、定位、决策等信息计算出一条无人车可安全、动力学可行、舒适的最优轨迹，然后传递给下游控制模块对车辆进行控制。
[0003]自动泊车是规划领域的一个重要场景，在复杂的非结构化场景(例如各式各样的停车场)下实现自动泊车是一项颇具挑战的工作。首先需要对无人车周围的环境建模，构造出所有障碍物相对无人车的相对位置关系，排除障碍的空间即为可行域，然后在可行域空间上利用具体轨迹规划方法实时规划出一条泊车轨迹。
[0004]自动泊车轨迹规划对实时性要求高，现有技术需要考虑无人车周围完整环境中的所有障碍物，这种方法增加了轨迹规划的负担，使路径规划的计算复杂度过高、规划时长较长，容易导致规划失效且浪费算力。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种车辆轨迹优化方法、装置、电子设备及可读存储介质，以减少路径规划的复杂度，减少规划时长，从而提高路径规划的实时性。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种车辆轨迹优化方法，包括：
[0007]针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，在所述平面地图中扩张出包含该第一初始轨迹点所在位置的第一无障碍区域；所述平面地图中还包含目标车辆及其周围的障碍物；所述第一初始轨迹是从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的轨迹；所述第一初始轨迹和各所述第一无障碍区域均与各所述障碍物所在的障碍区域之间无重叠区域；
[0008]基于构建出的待优化轨迹点的代价函数，求解最小化代价函数对应的各待优化轨迹点在所述平面地图中的目标位置，以确定目标行驶路径；其中，所述待优化轨迹点满足在所述第一无障碍区域内的几何约束，以及满足动力学约束和边界值约束；所述边界值约束指所述目标车辆在所述初始位置及所述目的地位置的车辆状态满足预设条件。
[0009]结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：针对所述平面地图中的每个所述障碍物，对该障碍物的边界做膨胀处理，得到该障碍物在所述平面地图中的膨胀区域，以将该障碍物对应的所述膨胀区域和该障碍物在所述平面地图中的正投影区域作为该障碍物所在的障碍区域；其中，所述目标车辆在所述平面地图中通过质点表示；
[0010]基于所述目标车辆在所述平面地图中的初始位置和目的地位置，以及各个所述障
碍区域在所述平面地图中的位置，在所述平面地图中为所述目标车辆规划出一条从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的第一初始轨迹。
[0011]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于所述目标车辆在所述平面地图中的初始位置和目的地位置，以及各个所述障碍区域在所述平面地图中的位置，在所述平面地图中为所述目标车辆规划出一条从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的第一初始轨迹，包括：
[0012]将所述目标车辆在所述平面地图中的初始位置和目的地位置，以及各个所述障碍区域在所述平面地图中的位置输入至A
*
/Hybrid A
*
算法中，利用A
*
/Hybrid A
*
算法在所述平面地图中为所述目标车辆规划出一条从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的第一初始轨迹。
[0013]结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，在所述平面地图中扩张出包含该第一初始轨迹所在位置的第一无障碍区域，包括：
[0014]针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，以该第一初始轨迹点为中心确定出一个与各个所述障碍区域之间无重叠区域的第一矩形区域；
[0015]以所述第一矩形区域的任一边为起始边，顺时针或逆时针依次螺旋扩张出预设宽度的第一矩形扩张区域；每次螺旋扩张出的第一矩形扩张区域的长度延长至上一次螺旋扩张出的第一矩形扩张区域的外侧边；
[0016]若第一矩形扩张区域与任一所述障碍区域发生重叠，则停止对应边所在方向的扩张，以及，若任一边所在方向的扩张距离超过预设距离，则停止该边所在方向的扩张，以在完成扩张后，将所述第一矩形区域以及与各所述障碍区域之间无重叠区域的各第一矩形扩张区域作为该第一初始轨迹点的第一无障碍区域，以使每次扩张完成后的第一无障碍区域为矩形；其中，所述扩张距离为所述第一初始轨迹点与该方向最后螺旋扩张形成的第一矩形扩张区域的外侧边的垂直距离。
[0017]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，当所述目标车辆在所述平面地图中通过包含所述目标车辆所在矩形区域的单质点表示时，所述目标车辆的初始位置和目的地位置为所述单质点的初始位置和目的地位置，所述第一初始轨迹是从所述单质点的初始位置到目的地位置的轨迹；所述矩形区域的四个顶点在所述单质点的边缘线上；所述膨胀区域的膨胀宽度与所述单质点的半径相同。
[0018]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述目标车辆在所述平面地图中通过包含所述目标车辆所在矩形区域的双质点表示，所述双质点包含部分重叠且大小相同的第一圆形模型和第二圆形模型，所述矩形区域的四个顶点中，相邻且距离相近的两个顶点位于所述第一圆形模型的边缘线上，另外两个顶点位于所述第二圆形的边缘线上；所述膨胀区域的膨胀宽度与所述第一圆形模型和所述第二圆形模型的半径相同；所述目标车辆的初始位置和目的地位置是由所述第一圆形模型的初始位置和目的地位置以及所述第二圆形模型的初始位置和目的地位置构成的；
[0019]其中，所述第一圆形模型和所述第二圆形模型的半径通过以下公式计算：
[0020][0021]其中，R
d2
为第一圆形模型和第二圆形模型的半径，L
R
为车辆后悬长度，L
W
为车辆轴距，L
F
为车辆前悬长度，L
B
为车辆宽度。
[0022]结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，各待优化轨迹点的坐标的取值范围为各所述第一无障碍区域；
[0023]所述动力学约束为：
[0024][0025][0026]‑
v
max
≤v(t
k
)≤v
max
[0027]‑
α
max
≤α(t
k
)≤α
max
[0028]‑
ω
max
≤ω(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆轨迹优化方法，其特征在于，包括：针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，在所述平面地图中扩张出包含该第一初始轨迹点所在位置的第一无障碍区域；所述平面地图中还包含目标车辆及其周围的障碍物；所述第一初始轨迹是从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的轨迹；所述第一初始轨迹和各所述第一无障碍区域均与各所述障碍物所在的障碍区域之间无重叠区域；基于构建出的待优化轨迹点的代价函数，求解最小化代价函数对应的各待优化轨迹点在所述平面地图中的目标位置，以确定目标行驶路径；其中，所述待优化轨迹点满足在所述第一无障碍区域内的几何约束，以及满足动力学约束和边界值约束；所述边界值约束指所述目标车辆在所述初始位置及所述目的地位置的车辆状态满足预设条件；所述针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，在所述平面地图中扩张出包含该第一初始轨迹所在位置的第一无障碍区域，包括：针对平面地图中的第一初始轨迹中包含的每个第一初始轨迹点，以该第一初始轨迹点为中心确定出一个与各个所述障碍区域之间无重叠区域的第一矩形区域；以所述第一矩形区域的任一边为起始边，顺时针或逆时针依次螺旋扩张出预设宽度的第一矩形扩张区域；每次螺旋扩张出的第一矩形扩张区域的长度延长至上一次螺旋扩张出的第一矩形扩张区域的外侧边；若第一矩形扩张区域与任一所述障碍区域发生重叠，则停止对应边所在方向的扩张，以及，若任一边所在方向的扩张距离超过预设距离，则停止该边所在方向的扩张，以在完成扩张后，将所述第一矩形区域以及与各所述障碍区域之间无重叠区域的各第一矩形扩张区域作为该第一初始轨迹点的第一无障碍区域，以使每次扩张完成后的第一无障碍区域为矩形；其中，所述扩张距离为所述第一初始轨迹点与该方向最后螺旋扩张形成的第一矩形扩张区域的外侧边的垂直距离；每个第一初始轨迹点对应一个待优化轨迹点，各个待优化轨迹点的坐标的取值范围为：为：其中，x(t
k
)表示第k个第一初始轨迹点对应的待优化轨迹点的横坐标，y(t
k
)表示第k个第一初始轨迹点对应的待优化轨迹点的纵坐标，表示第k个第一初始轨迹点对应的第一无障碍区域在横轴的取值区间，表示第k个第一初始轨迹点对应的第一无障碍区域在纵轴的取值区间。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括：针对所述平面地图中的每个所述障碍物，对该障碍物的边界做膨胀处理，得到该障碍物在所述平面地图中的膨胀区域，以将该障碍物对应的所述膨胀区域和该障碍物在所述平面地图中的正投影区域作为该障碍物所在的障碍区域；其中，所述目标车辆在所述平面地图中通过质点表示；基于所述目标车辆在所述平面地图中的初始位置和目的地位置，以及各个所述障碍区
域在所述平面地图中的位置，在所述平面地图中为所述目标车辆规划出一条从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的第一初始轨迹。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述基于所述目标车辆在所述平面地图中的初始位置和目的地位置，以及各个所述障碍区域在所述平面地图中的位置，在所述平面地图中为所述目标车辆规划出一条从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的第一初始轨迹，包括：将所述目标车辆在所述平面地图中的初始位置和目的地位置，以及各个所述障碍区域在所述平面地图中的位置输入至A
*
/Hybrid A
*
算法中，利用A
*
/Hybrid A
*
算法在所述平面地图中为所述目标车辆规划出一条从所述目标车辆的初始位置到目的地位置的第一初始轨迹。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，当所述目标车辆在所述平面地图中通过包含所述目标车辆所在矩形区域的单质点表示时，所述目标车辆的初始位置和目的地位置为所述单质点的初始位置和目的地位置，所述第一初始轨迹是从所述单质点的初始位置到目的地位置的轨迹；所述矩形区域的四个顶点在所述单质点的边缘线上；所述膨胀区域的膨胀宽度与所述单质点的半径相同。5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述目标车辆在所述平面地图中通过包含所述目标车辆所在矩形区域的双质点表示，所述双质点包含部分重叠且大小相同的第一圆形模型和第二圆形模型，所述矩形区域的四个顶点中，相邻且距离相近的两个顶点位于所述第一圆形模型的边缘线上，另外两个顶点位于所述第二圆形的边缘线上；所述膨胀区域的膨胀宽度与所述第一圆形模型和所述第二圆形模型的半径相同；所述目标车辆的初始位置和目的地位置是由所述第一圆形模型的初始位置和目的地位置以及所述第二圆形模型的初始位置和目的地位置构成的；其中，所述第一圆形模型和所述第二圆形模型的半径通过以下公式计算：其中，R
d2
为第一圆形模型和第二圆形模型的半径，L
R
为车辆后悬长度，L
W
为车辆轴距，L
F
为车辆前悬长度，L
B
为车辆宽度。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述几何约束为：各待优化轨迹点的坐标的取值...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓刚林，黄云华，吕强，苗乾坤，
申请(专利权)人：新石器中研上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：