一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法及装置与流程

本发明涉及车辆自动驾驶领域，更具体地说，涉及一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法及装置。

背景技术

随着adas技术的发展，车辆出现了一些高级辅助驾驶功能，如盲点识别技术、车道偏离预警、自适应巡航技术等。目前，自动驾驶车辆能稳定保持在单一车道内行驶，但是，现有的车道保持功能更多地关注位于本车道内前方车辆的状态，而对于位于本车道内的障碍物、位于本车道外但部分侵入本车道的障碍物，其避让或跟随策略会缺乏正确的决策，进而容易发生交通事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法及装置，欲解决考虑障碍物干扰时，自动驾驶车辆的车道保持问题。

为了解决上述问题，现提出的方案如下：

一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法，包括：

获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，所述第一类障碍物信息为本车不能绕过的障碍物信息，所述第二类障碍物信息为本车能绕过的障碍物信息；

根据所述第一类障碍物信息和所述第二类障碍物信息，生成本车的期望路径，使本车按照所述期望路径行驶。

优选的，所述根据所述第一类障碍物信息和所述第二类障碍物信息，生成本车的期望路径，使本车按照所述期望路径行驶，具体包括：

根据所述第一类障碍物信息判断是否存在本车不能绕过的第一类障碍物；

若存在所述第一类障碍物，则更新跟车目标为距离本车最近的第一类障碍物，根据所述第二类障碍物信息筛选出位于所述跟车目标与本车之间的第二类障碍物作为目标障碍物；

若不存在所述第一类障碍物，则将所述第二类障碍物信息包含的所有第二类障碍物作为目标障碍物；

判断本车两侧是否存在第三类障碍物；

若本车两侧存在所述第三类障碍物，则根据所述第三类障碍物的位置生成第一期望路径，判断所述目标障碍物是否阻挡所述第一期望路径，若是，则更新所述跟车目标为距离本车最近的目标障碍物，若否，则使本车按照所述第一期望路径行驶；

若本车两侧不存在所述第三类障碍物，则根据所述目标障碍物中距离本车最近的目标障碍物的位置生成第二期望路径，判断所述目标障碍物是否阻挡所述第二期望路径，若是，则更新所述跟车目标为所述距离本车最近的目标障碍物，若否，则使本车按照所述第二期望路径行驶。

优选的，在所述获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息前，还包括：

识别本车前方的障碍物；

对所述障碍物进行第一类障碍物和第二类障碍物筛选；

生成第一类障碍物信息和第二类障碍物信息。

优选的，所述识别本车前方的障碍物，具体为：

确定与本车距离小于预设距离阈值的第一目标物为所述障碍物；和/或，

若第二目标物的移动速度小于本车速度，且第二目标物距离本车的距离/(所述本车速度-所述移动速度)，计算得到的时间差小于预设时间阈值，则确定所述第二目标物为所述障碍物。

优选的，所述对所述障碍物进行第一类障碍物和第二类障碍物筛选，具体为：

判断障碍物是否压到预设的左禁止线和/或右禁止线，若是，则确定该障碍物为第一类障碍物，若否，则确定该障碍物为第二类障碍物。

一种应用于自动驾驶车辆的车道保持装置，包括：

障碍物信息获取单元，用于获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，所述第一类障碍物信息为本车不能绕过的障碍物信息，所述第二类障碍物信息为本车能绕过的障碍物信息；

期望路径生成单元，用于根据所述第一类障碍物信息和所述第二类障碍物信息，生成本车的期望路径，使本车按照所述期望路径行驶。

优选的，所述期望路径生成单元，具体包括：

第一判断子单元，用于根据所述第一类障碍物信息判断是否存在本车不能绕过的第一类障碍物，若是，则执行第一目标障碍物确定子单元，若否，则执行第二目标障碍物确定子单元，

所述第一目标障碍物确定子单元，用于更新跟车目标为距离本车最近的第一类障碍物，根据所述第二类障碍物信息筛选出的位于所述跟车目标与本车之间的第二类障碍物作为目标障碍物；

所述第二目标障碍物确定子单元，用于将所述第二类障碍物信息包含的所有第二类障碍物作为目标障碍物；

第二判断子单元，用于判断本车两侧是否存在第三类障碍物，若是，则执行第一路径生成子单元，若否，则执行第二路径生成子单元；

所述第一路径生成子单元，用于根据所述第三类障碍物的位置生成第一期望路径；

第三判断子单元，用于判断所述目标障碍物是否阻挡所述第一期望路径，若是，则执行第一更新子单元，若否，则执行第一控制子单元；

所述第一更新子单元，用于更新所述跟车目标为距离本车最近的目标障碍物；

所述第一控制子单元，用于使本车按照所述第一期望路径行驶；

第二路径生成子单元，用于根据所述目标障碍物中距离本车最近的目标障碍物的位置生成第二期望路径；

第四判断子单元，用于判断所述目标障碍物是否阻挡所述第二期望路径，若是，则执行第二更新子单元，若否，则执行第二控制子单元；

所述第二更新子单元，用于更新所述跟车目标为所述距离本车最近的目标障碍物；

所述第二控制子单元，用于使本车按照所述第二期望路径行驶。

优选的，所述装置还包括：

障碍物识别单元，用于在所述获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息前，识别本车前方的障碍物；

障碍物分类单元，用于对所述障碍物进行第一类障碍物和第二类障碍物筛选；

障碍物信息生成单元，用于生成第一类障碍物信息和第二类障碍物信息。

优选的，所述障碍物识别单元，具体用于：

确定与本车距离小于预设距离阈值的第一目标物为所述障碍物；和/或，

若第二目标物的移动速度小于本车速度，且第二目标物距离本车的距离/(所述本车速度-所述移动速度)，计算得到的时间差小于预设时间阈值，则确定所述第二目标物为所述障碍物。

优选的，所述障碍物分类单元，具体用于：

判断障碍物是否压到预设的左禁止线和/或右禁止线，若是，则确定该障碍物为第一类障碍物，若否，则确定该障碍物为第二类障碍物。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法及装置，根据第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，生成相应的期望路径，使本车按照期望路径行驶，顺利绕过障碍物，为车辆提供了一种安全可靠的行驶方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明实施例涉及的名词说明图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种生成本车的期望路径的方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种应用于自动驾驶车辆的车道保持装置的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种期望路径生成单元的示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种应用于自动驾驶车辆的车道保持装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现结合图1对本发明涉及的名词进行解释，以便于对本发明方案的理解：

结构化道路环境：具有明确指示标线的行车道路环境。

车辆驾驶模式：车辆控制模式，包括人工驾驶模式和自动驾驶模式。

车辆行为状态：车辆在自动驾驶模式下的行驶行为，包括车道保持状态和换道状态，换道状态分为左换道以及右换道。

左车道线：本车所在车道的左侧车道线。

右车道线：本车所在车道的右侧车道线。

障碍物：障碍物均抽象为形状为矩形的车辆，根据矩形几何中心是否进入本车道内，障碍物分为车道内的障碍物及侵入本车道的障碍物两类。

车道网格(grid)：沿车道线方向等间距划分网格并编号。其中，从左到右：grid＝-n,...,-2,-1,0,1,2,...,n。结构化道路环境下，认为本车的期望路径即为某个grid对应的网格线，且本车及障碍物的尺寸均以网格数目计。

左禁止线：距离右车道线为本车车宽的网格线。

右禁止线：距离左车道线为本车车宽的网格线。

前切入线：车体前边界所在直线。

后切入线：车体后边界所在直线。

横向规划：自动驾驶模式下，本车的期望路径的选择。

纵向规划：自动驾驶模式下，本车的跟车目标的选择。

本发明的核心是，解决在结构化道路环境下，考虑障碍物干扰时，自动驾驶车辆的车道保持问题。在自动驾驶车辆行驶时，根据车载传感器获取车道线信息以及障碍物信息，为车辆提供一种安全可靠的车道保持方法。

本实施例提供了一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法，参见图2，该方法可以包括：

步骤s11：获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息；

本发明将本车不能绕过的障碍物设定为第一类障碍物，本车不能绕过的障碍物的信息为第一类障碍物信息为本车不能绕过的障碍物信息；本车能绕过的障碍物设定为第二类障碍物，第二本车能绕过的障碍物的信息为第二类障碍物信息。第一类障碍物信息或第二类障碍物信息包括但不限于：障碍物的位置、障碍物的移动速度、障碍物距离本车的距离。

在结构化道路环境下，每个车道的宽度是固定的，若障碍物所占的车道宽度较大，那么本车将无法绕过障碍物。对于本车在车道保持时无法超越的第一类障碍物，认为对本车在车道内横向规划无影响，仅对本车的纵向规划有影响。例如，参见图1所示，本车不能绕过的第一类障碍物分别为前压禁止线车、前车。本车能绕过的第二类障碍物分别为前未压禁止线车、前侧车。当第二类障碍物个数为单数时，本车在车道保持时可以超越，认为其对本车的纵向规划无影响，仅对本车的横向规划有影响；当第二类障碍物的个数不止一个时，对纵向规划是否有影响需要根据具体情况判定。若本车无法绕过前方的第一障碍物，则以距离本车最近的第一障碍物为跟车目标。

步骤s12：根据第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，生成本车的期望路径，使本车按照所述期望路径行驶。

若第一类障碍物和第二类障碍物同时存在，则将第一类障碍物中距离本车最近的第一类障碍物作为跟车目标，并生成绕过跟车目标与本车之间的第二类障碍物的期望路径；若仅存在第一类障碍物，则将第一类障碍物中距离本车最近的第一类障碍物作为跟车目标，进行自动驾驶；若仅存在第二类障碍物，则生成能绕过第二类障碍物的期望路径。

本实施例提供的一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法，根据第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，生成相应的期望路径，使本车按照期望路径行驶，顺利绕过障碍物，为车辆提供了一种安全可靠的行驶方法。

本实施例提供一种生成本车的期望路径的方法，参见图3，该方法可以包括：

步骤s221：根据第一类障碍物信息判断是否存在本车不能绕过的第一类障碍物，若存在，则执行步骤s222，若不存在，则执行，步骤s223；

步骤s222：更新跟车目标为距离本车最近的第一类障碍物，根据第二类障碍物信息筛选出位于所述跟车目标与本车之间的第二类障碍物作为目标障碍物；

若第一类障碍物存在，例如，图1中示出的前压禁止线车和前车，则将跟车目标更新为距离本车最近的第一类障碍物，即前压禁止线车。位于前压禁止线车与本车之间的第二类障碍物即为前侧车，将该前侧车作为目标障碍物。

步骤s223：将第二类障碍物信息包含的所有第二类障碍物作为目标障碍物；

若第一类障碍物不存在，例如，图1中示出的前压禁止线车和前车，实际上均不存在，则将所有第二类障碍物即前侧车和前未压禁止线车，作为目标障碍物。

步骤s224：判断本车两侧是否存在第三类障碍物，若是，则执行步骤s225，若否，则执行步骤s229；

在前切入线和后切入线之间的障碍物，根据几何中心是否在车道内，分为后车和后侵入车两类，认为其对本车的纵向规划无影响，仅对车辆的横向规划有影响，定义其为第三类障碍物。在本车需要绕过前方目标障碍物时，需要先判断本车两侧是否存在第三类障碍物，以便进行相应的路径规划。

步骤s225：根据第三类障碍物的位置生成第一期望路径；

若第三类障碍物在本车左右两侧均存在，本车左侧的第三类障碍物右侧的grid为grid_right，本车右侧的第三类障碍物左侧的grid为grid_left。那么生成的第一期望路径(target_grid)为(grid_right+grid_left)/2。即本车将以(grid_right+grid_left)/2对应的网格线为中心线行驶。

若第三类障碍物只在本车左侧存在，本车左侧的第三类障碍物右侧的grid为grid_right，那么target_grid＝(grid_right+n)/2。即本车以(grid_right+n)/2对应的网格线为中心线行驶。

若第三类障碍物只在本车右侧存在，本车右侧的第三类障碍物左侧的grid为grid_left，那么target_grid＝(-n+grid_left)/2。即本车以(-n+grid_left)/2对应的网格线为中心线行驶。

步骤s226：判断目标障碍物是否阻挡第一期望路径，若是，则执行步骤s227，若否，则执行步骤s228；

步骤s227：更新跟车目标为距离本车最近的目标障碍物；

若有目标障碍物阻挡的第一期望路径，则将目标障碍物中距离本车最近的目标障碍物作为跟车目标。

步骤s228：使本车按照第一期望路径行驶；

若目标障碍物不阻挡第一期望路径，则控制本车按照第一期望路径进行行驶。

步骤s229：根据目标障碍物中距离本车最近的目标障碍物的位置生成第二期望路径；

若距离本车最近的目标障碍物在本车前方的左右两侧均存在，左侧的目标障碍物的右侧grid为grid_right，右侧的目标障碍物的左侧grid为grid_left。那么第二期望路径(target_grid)为(grid_left+grid_right)/2。

若目标障碍物只在本车前方的右侧存在，右侧的目标障碍物的左侧grid为grid_left。那么target_grid＝(-n+grid_left)/2。

若目标障碍物只在本车前方的左侧存在，左侧的目标障碍物的右侧grid为grid_right，那么target_grid＝(n+grid_right)/2。

步骤s230：判断目标障碍物是否阻挡第二期望路径，若是，则执行步骤s231，若否，则执行步骤s232；

步骤s231：更新跟车目标为距离本车最近的目标障碍物；

若有目标障碍物阻挡的第二期望路径，则将目标障碍物中距离本车最近的目标障碍物作为跟车目标。

步骤s232：使本车按照所述第二期望路径行驶。

若目标障碍物不阻挡第二期望路径，则控制本车按照第二期望路径进行行驶。

本实施例提供了另一种应用于自动驾驶车辆的车道保持方法，参见图4，该方法可以包括：

步骤s41：识别本车前方的障碍物；

根据目标物的危险性筛选出危险的目标物，即障碍物。指结合本车速度、目标物的移动速度以及本车与目标物的距离，筛选出对本车驾驶决策会产生影响的车辆，定义为障碍物。具体的，识别障碍物的过程包括但不限于：

(1)确定与本车距离小于预设距离阈值的第一目标物为所述障碍物；和/或，

(2)若第二目标物的移动速度小于本车速度，且第二目标物距离本车的距离/(所述本车速度-所述移动速度)，计算得到的时间差小于预设时间阈值，则确定所述第二目标物为所述障碍物。

例如，目标物距离本车的距离小于10m，则认为该目标物为障碍物；本车速度大于目标物的移动速度，且两者距离/(本车速度-目标物的移动速度)＜7.5秒，则认为该目标物为障碍物。

步骤s42：对障碍物进行第一类障碍物和第二类障碍物筛选；

对障碍物的分类过程，具体的可以为：判断障碍物是否压到预设的左禁止线和/或右禁止线，若是，则确定该障碍物为第一类障碍物，若否，则确定该障碍物为第二类障碍物。在判断障碍物是否压到禁止线(左禁止线和/或右禁止线)时，需要将矩形的角点匹配到最近的grid上进行判断，此时，为了防止角点位置的微小扰动引起匹配的网格线发生变化，采取如下计算方案：

a：假设上一时刻，角点所处的网格线为grid_previons；

b：计算得到当前时刻，该角点的网络偏移量为delta_grid；

c：当前时刻，该角点所处的网格线grid_current＝grid_previons+int(delta_grid)，其中int(delta_grid)表示对delta_grid进行取整处理，例如int(0.5)＝0，int(-2.3)＝-2。

该计算方案保证了在实际情况下，角点位置连续的微小变化不会引起其匹配网格位置的连续跳变，从而保证障碍物分类以及后续决策输出的鲁棒性。

步骤s43：生成第一类障碍物信息和第二类障碍物信息。

步骤s44：获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息；

步骤s45：根据第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，生成本车的期望路径，使本车按照所述期望路径行驶。

其中步骤s44和s45分别与步骤s11和s12一致。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。

本实施例提供一种应用于自动驾驶车辆的车道保持装置，参见图5，该装置可以包括：

障碍物信息获取单元11，用于获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息，所述第一类障碍物信息为本车不能绕过的障碍物信息，所述第二类障碍物信息为本车能绕过的障碍物信息；

期望路径生成单元12，用于根据所述第一类障碍物信息和所述第二类障碍物信息，生成本车的期望路径，使本车按照所述期望路径行驶。

参见图6，期望路径生成单12，具体可以包括：

第一判断子单元221，用于根据所述第一类障碍物信息判断是否存在本车不能绕过的第一类障碍物，若是，则执行第一目标障碍物确定子单元222，若否，则执行第二目标障碍物确定子单元223，

第一目标障碍物确定子单元222，用于更新跟车目标为距离本车最近的第一类障碍物，根据所述第二类障碍物信息筛选出的位于所述跟车目标与本车之间的第二类障碍物作为目标障碍物；

第二目标障碍物确定子单元223，用于将所述第二类障碍物信息包含的所有第二类障碍物作为目标障碍物；

第二判断子单元224，用于判断本车两侧是否存在第三类障碍物，若是，则执行第一路径生成子单元225，若否，则执行第二路径生成子单元229；

第一路径生成子单元225，用于根据所述第三类障碍物的位置生成第一期望路径；

第三判断子单元226，用于判断所述目标障碍物是否阻挡所述第一期望路径，若是，则执行第一更新子单元227，若否，则执行第一控制子单元228；

第一更新子单元227，用于更新所述跟车目标为距离本车最近的目标障碍物；

第一控制子单元228，用于使本车按照所述第一期望路径行驶；

第二路径生成子单元229，用于根据所述目标障碍物中距离本车最近的目标障碍物的位置生成第二期望路径；

第四判断子单元230，用于判断所述目标障碍物是否阻挡所述第二期望路径，若是，则执行第二更新子单元231，若否，则执行第二控制子单元232；

第二更新子单元231，用于更新所述跟车目标为所述距离本车最近的目标障碍物；

第二控制子单元232，用于使本车按照所述第二期望路径行驶。

本实施例还提供另一种应用于自动驾驶车辆的车道保持装置，参见图7，相对于图5提供的方案，该装置还可以包括：

障碍物识别单元21，用于在所述获取本车前方的第一类障碍物信息和第二类障碍物信息前，识别本车前方的障碍物；

障碍物分类单元22，用于对所述障碍物进行第一类障碍物和第二类障碍物筛选；

障碍物信息生成单元23，用于生成第一类障碍物信息和第二类障碍物信息。

优选的，障碍物识别单元21，具体用于：

确定与本车距离小于预设距离阈值的第一目标物为所述障碍物；和/或，

若第二目标物的移动速度小于本车速度，且第二目标物距离本车的距离/(所述本车速度-所述移动速度)，计算得到的时间差小于预设时间阈值，则确定所述第二目标物为所述障碍物。

优选的，障碍物分类单元22，具体用于：

判断障碍物是否压到预设的左禁止线和/或右禁止线，若是，则确定该障碍物为第一类障碍物，若否，则确定该障碍物为第二类障碍物。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。