规划车辆变道路径的方法、装置、设备及可读存储介质与流程

本申请涉及人工智能技术，尤其涉及辅助驾驶技术。

背景技术：

目前，辅助驾驶技术已日趋成熟。很多车辆中都设置有辅助驾驶技术，从而可以基于该技术控制车辆自动行驶。

在车辆行驶过程中，车辆变道是常见的行驶方式。对于具有辅助驾驶技术的车辆来说，在需要控制车辆变道时，可以基于预设的路径规划方式规划车辆的变道路径。这里的辅助驾驶可以是有驾驶员参与的半自动驾驶，也可以是无驾驶员参与的全自动驾驶，也可以称作智能驾驶。

现有技术中的路径规划方法中，根据变道起始位置、目标位置拟合得到一条曲线，从而得到变道路径。但是，这种方式适用于直线车道，对于弯曲道路考虑不足，无法保证生成的变道路径符合驾驶习惯。

技术实现要素：

本公开提供一种规划车辆变道路径的方法、装置、设备及可读存储介质，从而在车辆变道时，能够规划出符合驾驶习惯的变道路径。

本公开第一个方面是提供一种车辆变道路径的方法，包括:

获取车辆当前的第一运动状态以及所述车辆所在车道的车道中心线信息；

将所述第一运动状态从所述车辆的车辆坐标系映射到以所述车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态；

根据所述第二运动状态在所述参考坐标系中确定参考变道路径；

将所述参考变道路径映射到所述车辆坐标系中，得到目标变道路径。

在一种可选的实施方式中，所述获取车辆当前的第一运动状态，包括：

获取所述车辆的车辆位置、车辆朝向、方向盘转角。

在这种可选的实施方式中，获取的车辆运动状态包括方向盘转角，从而基于车辆的运动时的高阶属性规划出更加平滑的路径。

在一种可选的实施方式中，所述将所述运动状态从所述车辆坐标系映射到以所述车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态，包括：

将所述车道中心线作为参考线构建一参考坐标系；

根据所述参考线，将所述车辆位置从所述车辆坐标系映射到所述参考坐标系，得到初始参考位置；

根据所述车辆位置、所述车辆朝向、所述方向盘转角，在所述参考坐标系中确定初始参考朝向。

在一种可选的实施方式中，所述根据所述参考线，将所述车辆位置从所述车辆坐标系映射到所述参考坐标系，得到初始参考位置，包括：

根据所述车辆位置确定在所述参考坐标系中，所述车辆相对于所述参考线的初始纵向距离、初始横向距离。

所述根据所述车辆位置、所述车辆朝向、所述方向盘转角，在所述参考坐标系中确定初始参考朝向，包括：

在一种可选的实施方式中，根据所述第一运动状态在所述道路中心线上确定初始投影点；

根据所述参考线上的所述初始投影点确定初始方向角和初始曲率；

根据所述车辆位置、所述车辆朝向、所述方向盘转角、所述初始方向角、所述初始曲率确定所述初始参考朝向。

在上述可选的实施方式中，将车辆的运动状态映射到参考坐标系中，从而可以在参考坐标系中规划车辆的变道路径，更便于计算，且映射过程中将道路中心线作为参考线，天然考虑了车道中心线的形状，使得在弯道变道时，能够规划出更符合用户驾驶习惯的变道路径。

在一种可选的实施方式中，所述第一运动状态中还包括所述车辆的行驶速度；

所述方法还包括：

根据所述行驶速度，所述车辆前方的障碍物确定纵向变道距离；

所述根据所述第二运动状态在所述参考坐标系中确定参考变道路径，包括：

根据所述纵向变道距离、所述第二运动状态，在所述参考坐标系中确定参考变道路径。

在这种可选的实施方式中，可以根据车辆的运动状态以及车辆与前方障碍物间的距离规划变道路径，可以规划出一条纵向变道距离更优的变道路径。

在一种可选的实施方式中，所述根据所述纵向变道距离、所述第二运动状态，在所述参考坐标系中确定参考变道路径，包括：

构建横向距离关于纵向距离的路径函数，其中，所述函数中包括未知数；

根据所述变道距离、所述第二运动状态，确定所述路径函数中的所述未知数，得到所述参考变道路径。

所述路径函数为：l＝h(s)＝a*(1+cos(b*s+c))；

其中，h(s0)＝l0；s0为所述第二运动状态中的初始纵向距离，l0为所述第二运动状态中的初始横向距离；

h’(s0)＝dl0；dl0为所述第二运动状态中的初始参考朝向；

b＝2π/t；t＝2*l；l为所述纵向变道距离；

a、c为所述未知数。

这种可选的实施方式中，通过构建三角函数方程获得变道路径，具有求解方便、实时性强的优点。

在一种可选的实施方式中，将所述参考变道路径映射到所述车辆坐标系中，得到目标变道路径，包括：

根据所述参考变道路径中的参考位置在所述道路中心线上确定对应的参考投影点；

根据所述道路中心线上的参考投影点确定参考方向角、参考曲率、真实坐标；

根据所述参考变道路径、所述参考位置对应的所述参考方向角、所述参考曲率、所述投影点的真实坐标，确定所述目标变道路径。

在这种可选的实施方式中，可以将参考坐标系中的变道路径还原回车辆坐标系得到目标变道路径，使得电子设备可以根据目标变道路径控制车辆行驶。

在一种可选的实施方式中，

所述根据所述参考变道路径、所述参考位置对应的所述参考方向角、所述参考曲率、所述投影点的真实坐标，确定所述目标变道路径，包括：

根据所述参考变道路径中包括的所述参考位置及其对应的所述参考方向角、所述真实坐标，确定在所述车辆坐标系中与所述参考路径坐标对应的真实路径坐标；

根据所述参考变道路径中包括的所述参考位置确定对应的车辆参考朝向，根据所述车辆参考朝向、所述参考位置的坐标、所述参考方向角确定在所述车辆坐标系中的真实车辆朝向；

根据所述参考变道路径中包括的所述参考位置确定对应的车辆参考朝向变化率，根据所述车辆参考朝向变化率、所述车辆参考朝向、所述参考位置的坐标、所述参考方向角、所述参考曲率，确定在所述车辆坐标系中的真实方向盘转角。

在一种可选的实施方式中，在所述车辆的变道过程中，实时更新车辆的第一运动状态，并根据更新后的所述第一运动状态确定所述第二运动状态。

在这种可选的实施方式中，能够实时规划变道路径，提升了车辆对自身状态变化、环境变化的适应能力。

在一种可选的实施方式中，获取所述车辆所在车道的车道中心线信息，包括：

通过所述车辆内置的高精地图获取所述车辆所在车道的车道中心线位置信息。

本公开第二个方面是提供一种规划车辆变道路径的装置，包括:

获取模块，用于获取车辆当前的第一运动状态以及所述车辆所在车道的车道中心线信息；

映射模块，用于将所述第一运动状态从所述车辆的车辆坐标系映射到以所述车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态；

规划模块，用于根据所述第二运动状态在所述参考坐标系中确定参考变道路径；

还原模块，用于将所述参考变道路径映射到所述车辆坐标系中，得到目标变道路径。

本公开第三个方面是提供一种电子设备，包括:

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的任一种规划车辆变道路径的方法。

本公开第四个方面是提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行如第一方面所述的任一种规划车辆变道路径的方法。

本公开提供的规划车辆变道路径的方法、装置、设备及可读存储介质，包括：获取车辆当前的第一运动状态以及车辆所在车道的车道中心线信息；将第一运动状态从车辆的车辆坐标系映射到以车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态；根据第二运动状态在参考坐标系中确定参考变道路径；将参考变道路径映射到车辆坐标系中，得到目标变道路径。本实施例提供的方法、装置、设备及可读存储介质中，在参考坐标系中确定参考变道路径，更便于求解出参考变道路径。且参考坐标系是以车辆所在车道中心线构建的，天然的考虑了弯道情况，使得规划出的变道路径符合弯曲道路的变化趋势，更符合人类的驾驶习惯。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1为本申请一示例性实施例示出的应用场景图；

图2为本申请一示例性实施例示出的车辆示意图；

图3为本申请一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的方法的流程图；

图4为本申请一示例性实施例示出的车辆坐标系与参考坐标系的示意图；

图5为本申请另一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的方法的流程图；

图6为本申请一示例性实施例示出的车辆位置与参考位置的示意图；

图7为本申请一示例性实施例示出的投影点示意图；

图8为本申请一示例性实施例示出的纵向变道距离的示意图；

图9为本申请一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的装置的结构图；

图10为本申请另一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的装置的结构图；

图11为本申请一示例性实施例示出的电子设备的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

辅助驾驶技术是人工智能的应用场景之一，基于辅助驾驶技术能够控制车辆自动行驶，比如自动提速、减速，刹车等。

控制车辆变道是辅助驾驶应用中重要的部分，在很多情况下需要控制车辆变道。比如车辆需要转弯时，需要控制车辆行驶到转弯车道，再比如车辆前方有障碍物时，需要控制车辆变道。

可以基于辅助驾驶技术确定车辆变道时的目标位置，再拟合出一条以车辆当前位置为起点，以目标位置为终点的曲线，形成变道路径。但是，这种方式适用于直道情况，没有考虑弯曲道路情况，无法保证生成的变道路径符合驾驶习惯。

本实施例提供的方法中，基于车辆的运动状态以及车道中心线信息规划车辆的变道路径，当车辆处于弯道时本实施例提供的方法也能够适用，使生成的变道路径符合驾驶习惯。

图1为本申请一示例性实施例示出的应用场景图。

如图1所示，车辆11在行驶过程中，前方可能存在一障碍物12，此时，需要控制车辆11变道行驶，以越过障碍物12。比如控制车辆11行驶到旁边车道中。

图2为本申请一示例性实施例示出的车辆示意图。

图2所示的车辆可以应用在如图1所示的场景中，比如可以是车辆11。

如图2所示，车辆中可以设置用于感知周围环境的传感器，比如雷达21、摄像头22等，通过这些传感器能够采集周围的环境数据，并根据环境数据规划车辆的行驶路径，若在规划过程中，确定需要控制车辆变道，则可以基于本实施例提供的方法来确定车辆的变道路径。

可选的，在车辆中还可以设置电子设备23，电子设备23用于提供辅助驾驶的技术支持，控制车辆自动行驶。车辆上设置的传感器可以将采集的数据发送给该电子设备，通过电子设备23根据这些数据制定行驶策略。

在一种可选的实施方式中，电子设备23还可以与路侧单元交互，接收路侧单元发送的数据，从而感知车辆周围的环境。

图3为本申请一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的方法的流程图。

如图3所示，本申请提供的规划车辆变道路径的方法，包括：

步骤301，获取车辆当前的第一运动状态以及车辆所在车道的车道中心线信息。

其中，本实施例提供的方法可以由具备计算能力的电子设备执行，该电子设备可以设置在车辆中，例如，可以是图2中所示出的电子设备23。

具体的，当需要控制车辆变道行驶时，可以执行本实施例提供的方法。比如，电子设备根据接收的车辆周围的环境数据规划行驶路径时，确定车辆需要变道行驶，则电子设备可以基于本实施例提供的方法规划具体的变道路径。

实际应用时，在很多应用场景下可能会触发车辆变道行驶。比如车辆前方存在障碍物时，再比如在车辆需要拐弯时可以触发车辆行驶到转弯车道，再比如用户按下车辆的转向灯，也可以触发车辆变道。具体如何确定车辆需要变道可以采用多种方式，本实施例提供的方法不对此进行限制。

进一步的，当确定车辆需要变道时，电子设备可以获取车辆当前的第一运动状态以及车辆所在车道的车道中心线信息。比如，确定车辆需要变道后，可以获取当前时刻车辆的第一运动状态。可以认为车辆的变道路径是一条曲线段，车辆当前时刻所在位置就是该曲线段的起点位置。

实际应用时，电子设备还可以基于路径规划策略确定目标车道，即需要控制车辆行驶到哪条车道上。

其中，本实施例提供的方法中，基于车辆的运动状态以及车道信息，规划车辆的变道路径。

具体的，第一运动状态可以包括车辆的行驶速度、车辆的位置、车辆的朝向、车辆方向盘的转角等。

进一步的，车辆的速度会影响具体的变道路线，比如车辆速度很快时，规划的变道路径应该更加平滑，速度较慢时，规划的变道路径的弯曲程度可以大一些。

实际应用时，车辆朝向也会影响变道路线，变道路径的起始段应当与车辆朝向相符，以免车辆出现急转弯的情况。方向盘转角能够影响车辆的朝向，因此，本实施例提供的方法中，还可以考虑车辆方向盘的转角。

其中，一般来说，车辆行驶时应当位于所在车道中间行驶，即可以认为车辆中心线与车道中心线的相对距离为0。

具体的，获取的第一运动状态是基于车辆的车辆坐标系得到的数据。比如第一运动状态可以是参考车辆坐标系得到的数据，该车辆坐标系例如可以是以车辆当前位置为原点构建的笛卡尔坐标系。

步骤302，将第一运动状态从车辆的车辆坐标系映射到以车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态。

进一步的，可以根据获取的车辆所在车道的车道中心线构建一参考坐标系，具体可以将该中心线作为参考系构建一参考坐标系。比如，该参考坐标系可以是frenet坐标系。可以利用车道中心线，将车辆坐标系中的第一运动状态映射到参考坐标系中。

在参考坐标系中，可以利用与车道中心线之间的相对位置关系来表达该坐标系中点的位置。比如，参考坐标系中可以包括两个垂直的轴，纵轴用于表示沿参考线的距离，横轴用于表示垂直于参考线方向、与该参考线之间的距离。在车辆坐标系中，不便于表达车辆与车道中心线之间的位置关系，但是在参考坐标系中，能够通过一个点的坐标值直接确定与车道中心线之间的位置关系。通过参考线关联两个坐标系，能够使得两个坐标系中的位置进行转换。比如，在车辆坐标系中存在一个点，可以确定该点与车辆坐标系中车道中心线之间的位置关系，再基于这一位置关系能够在参考坐标系中映射得到对应的点。反之亦然。

实际应用时，车辆坐标系中各个点的位置可以用(x，y)来表示，参考坐标系中的各个点的位置可以用(s，l)来表示。s用于表示道路的纵向距离，l用于表示横向距离，可以认为是一个点与道路中心线的距离，通过参考坐标系能够更加直观的表示出一个点与道路中心线之间的位置关系。

图4为本申请一示例性实施例示出的车辆坐标系与参考坐标系的示意图。

图4左边示出的是车辆坐标系，右边示出的是参考坐标系。

如图4所示，在车辆坐标系中，横轴为x轴，纵轴为y轴，曲线段41代表一条道路中心线，从中可以看出，如果通过数学方式表示该道路中心线，则需要使用一个函数来描述该曲线段。在该坐标系中，车辆的位置用(x，y)来表示，那么若在该坐标系中表示车辆与车道中心线之间的相对位置则比较困难。

继续参考图4，在参考坐标系中，横轴为l轴，纵轴为s轴。s轴即为需要表示的道路中心线，此时，车辆的位置可以用(s,l)，这种表示方式能够直接体现出车辆与道路中心线的相对位置，更加便捷。

其中，若第一运动状态中包括车辆的位置、车辆朝向、车辆方向盘的转角、速度等信息，则可以根据这些数据在参考坐标系中确定对应的初始参考位置、车辆参考朝向。

具体的，本实施例提供的方法用于规划车辆的变道路径，一般情况下，可以认为车辆变道时行驶方向与车辆朝向相符，因此，在参考坐标系中可以直接采用车辆的行驶速度，将车辆的朝向作为车辆行驶方向，即该速度的方向。

步骤303，根据第二运动状态在参考坐标系中确定参考变道路径。

请继续参考图3，进一步的，本实施例提供的方法中，先根据车辆的第二运动状态在参考坐标系中确定参考变道路径。由于在参考坐标系中表达车辆与道路中心线的相对位置关系更加简便，因此，可以参考坐标系中确定参考变道路径。此外，参考坐标系是以道路中心线作为参考系构建的，在该坐标系中确定参考变道路径，便于确定该参考路径与道路中心线之间的相对位置。

实际应用时，在确定参考变道路径之前，还可以确定目标车道，即希望车辆行驶到的目标车道，可以确定该目标车道的车道中心线，从而规划一条参考变道路径，该参考变道路径的起点在参考坐标系中的参考线上，终点在目标车道的车道中心线上。由于相邻车道之间是平行的关系，因此，目标车道的车道中心线与参考线平行。

其中，还可以根据车辆采集的环境数据识别车辆前方的障碍物，并根据车辆的行驶速度、车辆与前方障碍物的间距确定纵向变道距离，即在道路中心线的方向上，车辆变道所需要跨越的距离。可以预先设置根据车辆速度、间距确定纵向变道距离的方法，在确定参考变道路径时可以直接基于该方法确定出纵向变道距离。

具体的，在参考坐标系中确定参考变道路径时，可以参考确定的纵向变道距离确定该参考变道路径，使得确定的参考变道路径中，车辆沿参考线方向行驶的距离与纵向变道距离一致。

在一种可选的实施方式中，还可以根据车辆采集的环境数据，在参考坐标系中确定障碍物的位置，从而可以在参考坐标系中规划出一条能够躲避障碍物的参考变道路径。该参考变道路径能够躲避障碍物，且起点在车辆当前所在车道的中心线上，终点在目标车道的中心线上。

步骤304，将参考变道路径映射到车辆坐标系中，得到目标变道路径。

进一步的，可以将参考变道路径在映射回车辆坐标系中，从而得到需要的目标变道路径。

实际应用时，可以对参考变道路径进行采样得到多个位置，比如，每隔半米采样一个位置，将每个位置都映射到车辆坐标系中，从而得到目标变道路径。

其中，还可以根据参考变道路径确定车辆在每个位置对应的车辆参考朝向，比如，可以根据参考变道路径中每个采样位置对应的曲线变化程度，确定车辆参考朝向。再将这一数据映射到车辆坐标系中，从而得到在车辆坐标系中的车辆朝向。

具体的，车辆朝向的变化情况与方向盘转角的大小相关。本实施例提供的方法，还可以根据参考变道路径确定车辆在每个位置对应的方向盘参考转角，再将这一数据映射到车辆坐标系中，从而能够得到车辆坐标系中车辆的方向盘转角。

进一步的，本实施例提供的方法中先在以车辆所在车道中心线为参考线的参考坐标系中确定参考变道路径，便于确定出该参考变道路径，且天然地考虑了弯道的形状，参考变道路径还原回车辆坐标系后，变道路径符合弯曲道路的变化趋势，更符合人类的驾驶习惯。

本实施例提供的方法用于规划车辆的变道路径，该方法由设置有本实施例提供的方法的设备执行，该设备通常以硬件和/或软件的方式来实现。

本实施例提供的规划车辆变道路径的方法，包括：获取车辆当前的第一运动状态以及车辆所在车道的车道中心线信息；将第一运动状态从车辆的车辆坐标系映射到以车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态；根据第二运动状态在参考坐标系中确定参考变道路径；将参考变道路径映射到车辆坐标系中，得到目标变道路径。本实施例提供的方法中，在参考坐标系中确定参考变道路径，更便于求解出参考变道路径。且参考坐标系是以车辆所在车道中心线构建的，天然的考虑了弯道情况，使得规划出的变道路径符合弯曲道路的变化趋势，更符合人类的驾驶习惯。

图5为本申请另一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的方法的流程图。

如图5所示，本申请提供的规划车辆变道路径的方法，包括：

步骤501，获取车辆当前的第一运动状态，第一运动状态包括车辆位置、车辆朝向、方向盘转角。

其中，本实施例提供的方法可以由具备计算能力的电子设备执行，该电子设备可以设置在车辆中，例如，可以是图2中所示出的电子设备23。

具体的，当电子设备确定车辆需要变道行驶时，可以获取车辆当前的第一运动状态，该第一运动状态中可以包括车辆位置(x0，y0)、车辆朝向(θ0)、方向盘转角(κ0)。

进一步的，获取的第一运动状态可以认为是车辆在变道路径中起点位置的运动状态。在规划变道路径时，需要参考车辆的第一运动状态。

实际应用时，车辆位置(x0，y0)决定了变道路径的起点位置，车辆朝向(θ0)以及方向盘转角(κ0)决定了变道路径起始段的走向。

其中，获取的第一运动状态可以是基于车辆坐标系的，例如，可以根据某一时刻车辆所在的位置构建车辆坐标系。比如可以通过车辆上设置的定位装置获取车辆当前的位置，通过车辆上设置的传感器获取车辆朝向和方向盘转角。获取的这些数据均是在车辆的车辆坐标系中的数据，比如车辆位置(x0，y0)是在车辆坐标系中的一个位置。

步骤502，通过车辆内置的高精地图获取车辆所在车道的车道中心线位置信息。

具体的，在需要控制车辆变道行驶时，还可以获取车辆所在车道的车道中心线信息。具体可以利用车辆内置的高精地图，获取车辆所在车道的车道中心线位置信息。

进一步的，具有辅助驾驶技术的车辆中设置有高精地图，高精地图可以是一三维的地图，可以结合车辆采集的位置数据、周围的环境数据等多种数据，确定其在高精地图中的相对位置，进而能够确定车辆所处的车道。在高精地图中包括车道的具体的信息，比如车道的边界位置、中心线位置，因此，可以直接从高精地图中读取车道中心线位置信息。

步骤503，将车道中心线作为参考线构建一参考坐标系。

实际应用时，步骤502之后可以执行步骤503。

其中，电子设备可以将获取的车道中心线作为参考线，构建以参考坐标系，该参考坐标系具体可以是frenet坐标系。

frenet坐标系是一种以比传统x，y笛卡尔坐标系更直观的方式表示道路位置的方式。在frenet坐标系中，使用s表示沿道路中心线的距离，也可以认为是纵向距离，用l表示与道路中心线之间的横向距离，即通过s、l可以表示出一个点相对于道路中心线的相对位置，s是该点沿道路中心线的位置，l是该点与道路中心线之间的距离。

可以将获取的第一运动状态映射到构建的参考坐标系中。

步骤501与步骤502-503的执行时序不做限制。

步骤504，根据参考线，将车辆位置从车辆坐标系映射到参考坐标系，得到初始参考位置。

具体的，可以在车辆坐标系中，确定车辆位置与参考线的相对位置关系。根据车辆位置(x0,y0)确定在参考坐标系中，车辆相对于参考线的初始纵向距离s0、初始横向距离l0。

比如，在构建参考坐标系时，将车道中心线的a点作为坐标系原点，则在车辆坐标系中，可以将a点作为该车道中心线的起点，再确定车辆位置(x0，y0)相对于该车道中心线的初始纵向距离s0、初始横向距离l0，从而得到参考坐标系中的初始参考位置(s0，l0)。

图6为本申请一示例性实施例示出的车辆位置与初始参考位置的示意图。

如图6所示，左边为车辆坐标系中表示出的车辆位置(x0，y0)，61表示一车道中心线。右边为参考坐标系中表示出的车辆的初始参考位置(s0，l0)，s轴用于表示车道中心线。从图中可以看出，基于参考坐标系能够更加直观的表达车辆与车道中心线之间的位置关系。

此外，还可以根据车辆位置、车辆朝向、方向盘转角，在参考坐标系中确定初始参考朝向。

其中，还可以根据车辆在车辆坐标系中的运动状态，确定车辆在参考坐标系中的初始参考朝向dl0。具体可以基于步骤505提供的实现方式进行确定。

步骤505，根据第一运动状态在道路中心线上确定初始投影点；根据参考线上的初始投影点确定初始方向角和初始曲率；根据车辆位置、车辆朝向、方向盘转角、初始方向角、初始曲率确定初始参考朝向。

具体的，还可以根据获取的第一运动状态在道路中心线上确定初始投影点，这一过程可以在车辆坐标系中实现。具体可以根据第一运动状态中的车辆位置在车道中心线上确定投影点。

进一步的，可以确定一条与车道中心线相交且通过车辆位置的直线，该直线与车道中心线的交点即为投影点。

图7为本申请一示例性实施例示出的投影点示意图。

如图7所示，在车辆坐标系中存在一车辆位置71，该车辆位置71对应的投影点为72。

可以确定道路中心线上该投影点位置对应的初始方向角θ0ref和初始曲率κ0ref。

获取道路中心线上该投影点处的初始方向角θ0ref和初始曲率κ0ref之后，可以根据车辆坐标系中的车辆位置(x0,y0)、车辆朝向(θ0)、方向盘转角(κ0)，以及确定的初始方向角θ0ref、初始曲率κ0ref确定初始参考朝向dl0。

其中，可以预先设置一函数，用于根据车辆位置(x0,y0)、车辆朝向(θ0)、方向盘转角(κ0)，以及确定的初始方向角θ0ref、初始曲率κ0ref确定初始参考朝向dl0，即设置一函数dl0＝f(x0,y0,θ0,κ0,θ0ref,κ0ref)。

步骤504、505的执行时序不做限制。

基于步骤504和步骤505，可以得到车辆在参考坐标系中的初始状态，即初始参考位置以及初始朝向，在参考坐标系中规划参考变道路径时，该初始状态即为参考变道路径中的车辆起始状态。

步骤506，根据行驶速度，车辆前方的障碍物确定纵向变道距离，第一运动状态包括行驶速度。

具体的，本实施例提供的方法还包括步骤506。步骤506与步骤502-505的执行时序不做限制。

进一步的，电子设备可以根据车辆采集的环境数据识别障碍物信息，比如车辆前方包括的障碍物数量，各个障碍物的类型是静止障碍物还是移动障碍物，障碍物与车辆之间的距离等。

实际应用时，电子设备获取的第一运动状态中还可以包括车辆速度v0，由于车辆行驶的方向与车辆朝向相关，因此，可以不将车辆速度映射到参考坐标系中，可以直接使用该速度具体的数值，而不关心速度的方向。

其中，可以预先设置一算法，基于该算法可以根据车辆与障碍物的间距d以及车辆行驶速度v0确定一纵向变道距离s，也就是车辆为了躲避该障碍物变道时，需要沿着车道中心线方向跨越的距离。例如，预设方法可以是l＝g(v0,d)。

图8为本申请一示例性实施例示出的纵向变道距离的示意图。

如图8所示，在车辆81所在的车道内存在一障碍物82，可以根据车辆81与障碍物82之间的距离d，确定一纵向变道距离s。s的值与车辆速度和间距d相关。比如d不变的情况下，车速越快，s越大；车速越小，车速越慢，s越大。

步骤507，根据纵向变道距离、第二运动状态，在参考坐标系中确定参考变道路径；第二运动状态为将第一运动状态从车辆坐标系映射到参考坐标系得到的运动状态。

具体的，可以在参考坐标系中确定一条参考变道路径，该参考变道路径在参考坐标系中的纵向跨越距离与纵向变道距离一致，参考变道路径的起始状态与第二运动状态相符。

进一步的，第二运动状态包括步骤504、505中确定的初始参考位置和初始参考朝向。

实际应用时，可以构横向距离关于纵向距离的路径函数，通过该函数描述车辆的变道路径。其中，函数中包括未知数；可以根据纵向变道距离、第二运动状态，确定路径函数中的未知数，得到参考变道路径。

其中，构建的路径函数可以是在参考坐标系中，纵向距离l关于横向距离s的函数，即通过该路径函数能够表示出车辆在变道时在参考坐标系中车辆所经过的位置。例如，路径函数可以是l＝h(s)＝a*(1+cos(b*s+c))。

其中，l用于表示参考坐标系中的纵向距离，s用于表示参考坐标系中的横向距离。可以确定上述路径函数中的未知数，从而得到l与s的对应关系。

具体的，参考路径起点的位置应当与车辆的初始参考位置(s0，l0)一致，即车辆应当从该处出发，因此，可以利用初始参考位置约束上述路径函数，即h(s0)＝l0。

进一步的，参考路径起点位置处路径的曲线变化程度，能够体现车辆的行驶朝向。由于车辆的初始参考朝向(dl0)是与车辆实际运动状态相关的，因此，可以利用这一数据约束上述路径函数。具体将函数在起始位置处的导数作为起始位置的车辆朝向，即h’(s0)＝dl0。

实际应用时，上述函数中的b＝2π/t；t＝2*s；s为步骤506确定的纵向变道距离。a、c为所述未知数。

其中，基于上述约束条件，能够确定出路径函数中的未知数，从而得到不包括未知数的路径函数，该路径函数能够在参考坐标系中表征出车辆变道时经过的路线。

步骤508，根据参考变道路径中的参考位置在道路中心线上确定对应的参考投影点。

具体的，参考变道路径中包括多个参考位置，针对每个参考位置可以在道路中心线上确定对应的参考投影点。

进一步的，可以根据参考变道路径在参考坐标系中确定各个参考位置的坐标，再将其转换到车辆坐标系中，得到真实位置的坐标，进而可以根据该真实位置向道路中心线进行投影，得到对应的参考投影点。具体确定参考投影点的方式可以参考确定初始投影点的方式。

步骤509，根据道路中心线上的参考投影点确定参考方向角、参考曲率、真实坐标。

可以根据确定在道路中心线上，该参考投影点位置处该中心线的参考方向角θref、参考曲率κref。还可以获取该参考投影点在真实坐标系中的真实坐标(xref，yref)。

比如，存在一参考位置p1(s，l)，则可以将其转换到车辆坐标系中得到对应的真实位置p2(x，y)，再基于真实位置p2(x，y)向道路中心线进行投影得到投影点p3，可以基于投影结果确定p3对应的真实坐标、参考方向角、参考曲率。

步骤510，根据参考变道路径、所述参考位置对应的参考方向角、参考曲率、真实坐标，确定目标变道路径。

实际应用时，可以基于投影点的参考方向角θref、参考曲率κref、真实坐标(xref，yref)，将参考变道路径还原到车辆坐标系中，进而得到目标变道路径。

在一种实施方式中，可以对参考变道路径进行采样，得到多个采样的参考位置，再确定这些参考位置对应的投影点，并确定投影点的参考方向角、参考曲率、真实坐标。此后，可以利用一投影点的参考方向角、真实坐标将该投影点对应的参考位置映射到车辆坐标系中得到真实位置，从而形成包括多个真实位置的目标变道路径。

具体的，可以根据参考变道路径中包括的参考位置坐标(s，l)及其对应的参考方向角θref、真实坐标(xref，yref)，确定在车辆坐标系中与参考路径坐标对应的真实路径坐标(x，y)。参考位置即为参考变道路径中包括的多个位置。

例如，可以预先设置将参考位置坐标还原到车辆坐标系中的算法。比如x＝λ1(xref,yref,θref,s,l)；y＝λ2(xref,yref,θref,s,l)。

进一步的，还可以根据参考变道路径确定出在参考坐标系中，车辆的参考朝向，从而可以将该参考朝向也还原到车辆坐标系中，得到车辆在变道时的朝向，比如确定在每个采样的参考位置处的车辆参考朝向，进而得到与每个真实位置对应的车辆朝向。

可以根据参考变道路径中包括的参考位置(s，l)确定对应的车辆参考朝向dl，根据车辆参考朝向dl、参考位置的坐标(s，l)、参考方向角θref确定在车辆坐标系中的真实车辆朝向θ。

其中，车辆参考朝向dl可以通过对参考变道路径进行求导得到，即h’(s)＝dl。假如存在一参考位置的坐标(sn，ln)，则可以将sn带到求导函数h’(s)中，进而得到dln。

具体的，可以预先设置将车辆参考朝向还原到车辆坐标系中的算法。比如θ＝λ3(θref,s,l,dl)。

进一步的，还可以根据参考变道路径确定出在参考坐标系中，车辆的方向盘参考转角，从而可以将该参数还原到车辆坐标系中，得到车辆在变道时的方向盘真实转角。比如确定在每个采样参考位置处的方向参考盘转角，进而得到与每个真实位置对应的方向盘真实转角。

实际应用时，可以根据参考变道路径中包括的参考位置(s，l)确定对应的车辆参考朝向变化率ddl，根据车辆参考朝向变化率ddl、车辆参考朝向dl、参考位置的坐标(s，l)、参考方向角θref、参考曲率κref，确定在车辆坐标系中的真实方向盘转角κ。

其中，本实施例提供的方法，用车辆参考朝向变化率ddl来表征车辆的方向盘转角，ddl＝h”(s)。

具体的，可以预先设置将参考朝向变化率ddl还原到车辆坐标系中的算法。比如κ＝λ4(θref,κref,s,l,dl,ddl)。

进一步的，在一种可选的实施方式中，车辆变道过程中，可以根据实际情况更新所述车辆的第一运动状态，比如车辆位置、车辆速度、车辆朝向、方向盘转角等信息，并根据更新后的第一运动状态确定对应的第二运动状态，再基于第二运动状态在参考坐标系中确定新的参考变道路径，进而基于该新的参考变道路径实时更新目标变道路径。

本实施例提供的方法中，在变道执行过程中，每次都以车辆当时的运动状态作为新的规划起点，结合当前速度和与前方障碍物之间的距离计算纵向变道距离，进行实时规划，算法对环境变化、自身状态变化的适应能力更强。

图9为本申请一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的装置的结构图。

如图9所示，本实施例提供的规划车辆变道路径的装置，包括：

获取模块91，用于获取车辆当前的第一运动状态以及所述车辆所在车道的车道中心线信息；

映射模块92，用于将所述第一运动状态从所述车辆的车辆坐标系映射到以所述车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态；

规划模块93，用于根据所述第二运动状态在所述参考坐标系中确定参考变道路径；

还原模块94，用于将所述参考变道路径映射到所述车辆坐标系中，得到目标变道路径。

本实施例提供的规划车辆变道路径的装置，包括获取模块，用于获取车辆当前的第一运动状态以及车辆所在车道的车道中心线信息；映射模块，用于将第一运动状态从车辆的车辆坐标系映射到以车道中心线为参考线的参考坐标系中，得到第二运动状态；规划模块，用于根据第二运动状态在参考坐标系中确定参考变道路径；还原模块，用于将参考变道路径映射到车辆坐标系中，得到目标变道路径。本实施例提供的装置中，在参考坐标系中确定参考变道路径，更便于求解出参考变道路径。且参考坐标系是以车辆所在车道中心线构建的，天然的考虑了弯道情况，使得规划出的变道路径符合弯曲道路的变化趋势，更符合人类的驾驶习惯。

本实施例提供的规划车辆变道路径的装置的具体原理和实现方式均与图3所示的实施例类似，此处不再赘述。

图10为本申请另一示例性实施例示出的规划车辆变道路径的装置的结构图。

如图10所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的规划车辆变道路径的装置中,可选的，所述获取模块91具体用于：

获取所述车辆的车辆位置、车辆朝向、方向盘转角。

可选的，所述映射模块92，包括：

坐标系构建单元921，用于将所述车道中心线作为参考线构建一参考坐标系；

位置映射单元922，用于根据所述参考线，将所述车辆位置从所述车辆坐标系映射到所述参考坐标系，得到初始参考位置；

朝向映射单元923，用于根据所述车辆位置、所述车辆朝向、所述方向盘转角，在所述参考坐标系中确定初始参考朝向。

可选的，所述位置映射单元922具体用于：

根据所述车辆位置(x0,y0)确定在所述参考坐标系中，所述车辆相对于所述参考线的初始纵向距离s0、初始横向距离l0。

可选的，所述朝向映射单元923具体用于：

根据所述第一运动状态在所述道路中心线上确定初始投影点；

根据所述参考线上的所述初始投影点确定初始方向角和初始曲率；

根据所述车辆位置、所述车辆朝向、所述方向盘转角、所述初始方向角、所述初始曲率确定所述初始参考朝向。

可选的，所述第一运动状态中还包括所述车辆的行驶速度；

所述装置还包括：

距离确定模块95，用于根据所述行驶速度，所述车辆前方的障碍物确定纵向变道距离；

所述规划模块93具体用于：

根据所述纵向变道距离、所述第二运动状态，在所述参考坐标系中确定参考变道路径。

可选的，所述规划模块93包括：

函数构建单元931，用于构建横向距离关于纵向距离的路径函数，其中，所述函数中包括未知数；

路径确定单元932，用于根据所述变道距离、所述第二运动状态，确定所述路径函数中的所述未知数，得到所述参考变道路径。

可选的，所述路径函数为：l＝h(s)＝a*(1+cos(b*s+c))；

其中，h(s0)＝l0；s0为所述第二运动状态中的初始纵向距离，l0为所述第二运动状态中的初始横向距离；

h’(s0)＝dl0；dl0为所述第二运动状态中的初始参考朝向；

b＝2π/t；t＝2*l；l为所述纵向变道距离；

a、c为所述未知数。

可选的，所述还原模块94，包括：

投影点确定单元941，用于根据所述参考变道路径中的参考位置在所述道路中心线上确定对应的参考投影点；

坐标还原单元942，用于根据所述道路中心线上的参考投影点确定参考方向角、参考曲率、真实坐标；

路径还原单元943，用于根据所述参考变道路径、所述参考位置对应的所述参考方向角、所述参考曲率、所述投影点的真实坐标，确定所述目标变道路径。

可选的，所述路径还原单元943具体用于：

根据所述参考变道路径中包括的所述参考位置及其对应的所述参考方向角、所述真实坐标，确定在所述车辆坐标系中与所述参考路径坐标对应的真实路径坐标；

根据所述参考变道路径中包括的所述参考位置确定对应的车辆参考朝向，根据所述车辆参考朝向、所述参考位置的坐标、所述参考方向角确定在所述车辆坐标系中的真实车辆朝向；

根据所述参考变道路径中包括的所述参考位置确定对应的车辆参考朝向变化率，根据所述车辆参考朝向变化率、所述车辆参考朝向、所述参考位置的坐标、所述参考方向角、所述参考曲率，确定在所述车辆坐标系中的真实方向盘转角。

可选的，在所述车辆的变道过程中，所述获取模块91实时更新车辆的第一运动状态，所述映射模块92根据更新后的所述第一运动状态确定所述第二运动状态。

可选的，所述获取模块91具体用于：

通过所述车辆内置的高精地图获取所述车辆所在车道的车道中心线位置信息。

根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。

如图11所示，是根据本申请实施例的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。

如图11所示，该电子设备包括：一个或多个处理器1101、存储器1102，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示gui的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图11中以一个处理器1101为例。

存储器1102即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的规划车辆变道路径的方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的规划车辆变道路径的方法。

存储器1102作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的规划车辆变道路径的方法对应的程序指令/模块(例如，附图9所示的获取模块91、映射模块92、规划模块93和还原模块94)。处理器1101通过运行存储在存储器1102中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的规划车辆变道路径的方法。

存储器1102可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器1102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器1102可选包括相对于处理器1101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

电子设备还可以包括：输入装置1103和输出装置1104。处理器1101、存储器1102、输入装置1103和输出装置1104可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。

输入装置1103可接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置1104可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，led)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。

此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、专用asic(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(pld))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。