【技术实现步骤摘要】
本申请涉及控制，具体涉及一种基于模型预测控制的轨迹规划方法、装置和设备。
技术介绍
1、在自动驾驶领域，轨迹规划是重要的环节之一，在轨迹规划时，既要考虑生成轨迹的平滑性，也要保证生成轨迹的无碰撞；目前，自动驾驶的的轨迹规划常采用基于搜索的算法或基于采样择优的方法，在较为复杂的路况环境(如存在动态障碍物)中，会存在外部约束过多而导致轨迹求解时间较长，甚至无解的情况，从而降低轨迹的规划效率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提出了一种基于模型预测控制的轨迹规划方法、装置和设备，其在障碍物的安全距离上引入松弛变量，改善了复杂路况中轨迹求解困难的问题，提高了轨迹规划的效率。
2、本申请实施例是采用以下技术方案来实现的：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种基于模型预测控制的轨迹规划方法，方法包括：获取目标设备在目标时刻下的参考轨迹信息，参考轨迹信息包括距离目标时刻的预测时长内多个时刻分别对应的参考点信息，每个参考点信息包括对应时刻的参考输入量以及参考状态量，参考状态量基于预设运动学方程和对应的参考输入量确定；基于预设运动学方程和参考轨迹，确定预测时长内各时刻的预测状态变量与预测输入变量的对应关系；针对多个时刻中的每个时刻，基于对应关系和障碍物在该时刻下的安全距离，确定该时刻下预测输入变量与松弛变量的约束关系，松弛变量用于表征安全距离的取值范围；基于各时刻下的预测输入变量、预测状态变量、松弛变量确定用于选取预测输入变量的目标函数；基于目标函数、对应关系以及预测
4、第二方面，本申请实施例提供了一种基于模型预测控制的轨迹规划装置，装置包括：获取模块，用于获取目标设备在目标时刻下的参考轨迹信息，参考轨迹信息包括距离目标时刻的预测时长内多个时刻分别对应的参考点信息，每个参考点信息包括对应时刻的参考输入量以及参考状态量，参考状态量基于预设运动学方程和对应的参考输入量确定；第一计算模块，用于基于预设运动学方程和参考轨迹，确定预测时长内各时刻的预测状态变量与预测输入变量的对应关系；第二计算模块，用于针对多个时刻中的每个时刻，基于对应关系和障碍物在该时刻下的安全距离，确定该时刻下预测输入变量与松弛变量的约束关系，松弛变量用于表征安全距离的取值范围；构建模块，用于基于各时刻下的预测输入变量、预测状态变量、松弛变量确定用于选取预测输入变量的目标函数；输出模块，用于基于目标函数、对应关系以及预测输入变量与松弛变量的约束关系，确定预测输入量序列；执行模块，用于基于预测输入量序列和预设运动学方程得到预测轨迹，预测输入量序列包括预测时长内每一时刻的预测输入变量的取值，预测轨迹与障碍物之间的距离满足安全距离。
5、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器；存储器，存储器上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，实现上述的方法。
6、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括：计算机可读存储介质存储有程序代码，程序代码可被处理器调用执行上述方法。
7、本申请实施例提供的一种基于模型预测控制的轨迹规划方法、装置和设备，方法包括获取目标设备在目标时刻下的参考轨迹信息；基于预设运动学方程和参考轨迹，确定预测时长内各时刻的预测状态变量与预测输入变量的对应关系；针对多个时刻中的每个时刻，基于对应关系和障碍物在该时刻下的安全距离，确定该时刻下预测输入变量与松弛变量的约束关系；基于各时刻下的预测输入变量、预测状态变量、松弛变量确定用于选取预测输入变量的目标函数；基于目标函数、对应关系以及预测输入变量与松弛变量的约束关系，确定预测输入量序列；基于预测输入量序列和预设运动学方程得到预测轨迹；通过本申请提供的方法，引入松弛变量使障碍物在安全距离上的硬约束得到松弛，从而扩大了预测输入变量的可行性范围，改善了目标函数的求解性，从而避免了轨迹求解时间较长，甚至无解的情况，提高了轨迹的规划效率，同时，通过建立包含松弛变量的目标函数，使得规划出的规划路径与障碍物之间的距离满足松弛变量下的安全距离，确保了规划轨迹的无碰撞。
8、本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
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1.一种基于模型预测控制的轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述预设运动学方程和所述参考轨迹，确定预测时长内各时刻的预测状态变量与预测输入变量的对应关系，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各时刻下的所述预测输入变量、所述预测状态变量、所述松弛变量确定用于选取所述预测输入变量的目标函数，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标函数、所述对应关系以及所述预测输入变量与松弛变量的约束关系，确定预测输入量序列，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标函数的约束条件，包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标函数、所述对应关系、所述预测输入变量与松弛变量的约束关系以及所述目标函数的约束条件，确定预测输入量序列，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测状态变量包括位置变量，所述基于所述对应关系和障碍物在该时刻下的安全距离，确定该时刻下预测输入变量与松弛变量
8.一种基于模型预测控制的轨迹规划装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：计算机可读存储介质存储有程序代码，程序代码可被处理器调用执行如权利要求1-7中任意一项的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测控制的轨迹规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述预设运动学方程和所述参考轨迹，确定预测时长内各时刻的预测状态变量与预测输入变量的对应关系，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各时刻下的所述预测输入变量、所述预测状态变量、所述松弛变量确定用于选取所述预测输入变量的目标函数，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标函数、所述对应关系以及所述预测输入变量与松弛变量的约束关系，确定预测输入量序列，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标函数的约束条件，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：宋肖肖，李圆，钟国旗，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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