一种全局路径规划方法及装置与流程

本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种全局路径规划方法及装置。

背景技术：

无人驾驶汽车作为现代高科技与汽车技术相结合的产物，是汽车工业今后发展的主流方向。全局路径规划能为行驶在道路网中的车辆从当前位置到目的位置提供一条有效、精确、快速的行车路线，并引导车辆到达目的地。

现有的无人驾驶汽车一般搭载两台车载电脑，一台为microautobox，用于规划决策，一台为drivepx2，用于图像及激光数据处理。由于无人驾驶汽车搭载的microautobox存储能力和计算能力有限，无人驾驶汽车通过microautobox实现全局路径规划算法存在困难，需要额外搭载一台计算能力强的电脑用于实现全局路径规划。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种全局路径规划方法及装置，用以解决现有技术中由于无人驾驶汽车搭载的microautobox存储能力和计算能力有限,无人驾驶汽车通过microautobox实现全局路径规划算法存在困难，需要额外搭载一台计算能力强的电脑用于实现全局路径规划的问题。具体方案如下：

一种全局路径规划方法，包括：

获取目标区域道路的关键点信息；

依据通行方向和所述目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图；

依据目标车辆的当前坐标和终点坐标，确定所述关键点地图中的所述当前坐标后方的起始关键点和所述终点坐标前方的终止关键点；

采用路径规划算法对所述起始关键点到所述终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；

将所述目标全局路径下发给所述目标车辆。

上述的方法，可选的，获取所述目标区域道路的关键点信息，包括：

获取所述关键点的坐标和车辆朝向角；

分别获取所述目标车辆距左侧车道线和右侧车道线的距离；

获取所述目标区域道路中关键点的限速信息。

上述的方法，可选的，依据通行方向和所述目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图包括：

获取所述目标区域道路中的直道和弯道；

在所述关键点信息中，采用预设的多项式方程在对应的直道或弯道中选取目标关键点；

依据通行方向和所述目标区域道路的连接关系，构建由所述目标关键点组成的所述关键点地图。

上述的方法，可选的，还包括:

判断所述目标关键点中是否存在路径切换关键点；

若是，依据所述路径切换关键点对所述关键点地图进行路径切换规划。

上述的方法，可选的，依据目标车辆的当前坐标和终点坐标，确定所述关键点地图中的所述当前坐标后方的起始关键点和所述终点坐标前方的终止关键点，包括：

将所述关键点地图划分为由相邻的关键点组成的各个区域；

在所述各个区域中分别筛选出包含所述当前坐标的起点区域和包含所述终点坐标的终点区域；

分别在所述起点区域和所述终点区域中选取对应的关键点作为所述关键点地图中的起始关键点和终止关键点。

上述的方法，可选的，将所述目标全局路径下发给所述目标车辆包括：

获取所述目标全局路径中各个关键点的标识、所述终点坐标和各个关键点对应的限速信息，其中，所述标识用于对关键点进行区分；

将所述各个关键点的标识、所述终点坐标和所述各个关键点对应的限速信息发送给所述目标车辆。

一种全局路径规划装置，包括：

获取模块，用于获取所述目标区域道路的关键点信息；

构建模块，用于依据通行方向和所述目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图；

确定模块，用于依据目标车辆的当前坐标和终点坐标，确定所述关键点地图中的所述当前坐标后方的起始关键点和所述终点坐标前方的终止关键点；

规划模块，用于采用路径规划算法对所述起始关键点到所述终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；

下发模块，用于将所述目标全局路径下发给所述目标车辆。

上述的装置，可选的，所述构建模块包括：

第一选取单元，用于在所述关键点信息中，采用预设的多项式方程在所述目标区域中选取目标关键点；

构建单元，用于依据通行方向和所述目标区域道路的连接关系，构建由所述目标关键点组成的所述关键点地图。

上述的装置，可选的，所述确定模块包括：

划分单元，用于将所述关键点地图划分为由相邻的关键点组成的各个区域；

筛选单元，用于在所述各个区域中分别筛选出包含所述当前坐标的起点区域和包含所述终点坐标的终点区域；

第二选取单元，用于分别在所述起点区域和所述终点区域中选取对应的关键点作为所述关键点地图中的起始关键点和终止关键点。

上述的装置，可选的，所述下发模块包括：

获取单元，用于获取所述目标全局路径中各个关键点的标识、所述终点坐标和各个关键点对应的限速信息；

下发单元，用于将所述各个关键点的标识、所述终点坐标和所述各个关键点对应的限速信息发送给所述目标车辆。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明公开了一种全局路径规划方法，包括：获取目标区域道路的关键点信息，依据通行方向和所述目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图，获取目标车辆的当前坐标和终点坐标，依据所述当前坐标和所述终点坐标确定所述关键点地图中的所述当前坐标后方的起始关键点和所述终点坐标前方的终止关键点，采用路径规划算法对所述起始关键点到所述终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；将所述目标全局路径下发给目标车辆。上述的方法中，将所述目标全局路径规划完成后下发至所述目标车辆，不需要在所述目标车辆中额外搭载一台计算能力强的电脑用于实现全局路径规划。

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为本申请实施例公开的一种全局路径规划方法流程图；

图2为本申请实施例公开的一种全局路径规划方法又一方法流程图；

图3为本申请实施例公开的一种全局路径规划方法又一方法流程图；

图4为本申请公开的一种关键点地图示意图；

图5为本申请公开的一种换道路径规划示意图；

图6为本申请实施例公开的一种全局路径规划方法又一方法流程图；

图7为本申请实施例公开的一种全局路径规划装置结构框图。

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。

本发明公开了一种全局路径规划方法及装置，应用在无人驾驶汽车进行全局路径规划的过程中，为了节省无人驾驶车辆的存储和计算资源，规划方法是云端完成路径规划后，将路径下发到无人驾驶车辆中的，规划方法的执行流程如图1所示，包括步骤：

s101、获取目标区域道路的关键点信息；

本发明实施例中，目标区域道路为封闭道路，关键点信息由安装在目标车辆的gps传感器进行扫描得到，关键点信息为多个，扫描完成后，需要将得到各个关键的gps信息转换到目标区域道路的相对坐标系下，优选的，为每一个关键点信息分配标识，令标识和关键点信息存在对应关系，标识可以为数字、字母、编号或者其它的优选标识，本发明实施例中，以标识为编号进行说明，获取扫描得到的关键点信息。

其中，在gps进行扫描过程中，可以依据目标区域道路的实际情况，设置扫描的范围或者约束条件等，对目标道路区域中不满足行驶条件的点，不进行扫描。

s102、依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图；

本发明实施例中，通行方向和目标区域道路的连接关系是预先给定的，在各个关键点信息中依据通行方向和目标区域道路的连接关系选取对应的关键点信息，依据对应的关键点信息构建关键点地图。

s103、依据目标车辆的当前坐标和终点坐标，确定关键点地图中的当前坐标后方的起始关键点和终点坐标前方的终止关键点；

本发明实施例中，目标车辆为无人驾驶车辆，目标车辆的当前坐标和终点坐标是已知的，但当前坐标和终点坐标可能并不存在于关键点地图中，将关键点地图划分为由相邻的关键点组成的各个区域，根据两个相邻关键点及两个相邻关键点之间的道路宽度信息生成一个矩形，此矩形代表一段真实的道路，针对当前坐标，通过判断当前坐标在哪个矩形内从而判断出目标车辆处于哪个路段并获取当前坐标后方的起始关键点，终点坐标与当前坐标的处理方式相同，其中，终止关键点位于终点坐标前方。

s104、采用路径规划算法对起始关键点到终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；

本发明实施例中，采用迪杰斯特拉算法进行路径的规划，路径规划过程中，通过每两个关键点之间的权重来表示该段道路的通行状况，若该路段不可通行，则其权重设置为无穷大，若此路段可通行，则根据道路长度来设定该路段权重，若希望优先选择该路段通行，则将其权重调低，最终得到目标全局路径。

s105、将目标全局路径下发给目标车辆。

本发明实施例中，由于云端的和本地车辆中关键点信息是同步的，为了减少传输的数据量，在目标全局路径下发过程中，可以只对目标全局路径中关键点信息的标识进行下发。

本发明公开了一种全局路径规划方法，包括：获取目标区域道路的关键点信息，依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图，获取目标车辆的当前坐标和终点坐标，依据当前坐标和终点坐标确定关键点地图中的当前坐标后方的起始关键点和终点坐标前方的终止关键点，采用路径规划算法对起始关键点到终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；将目标全局路径下发给目标车辆。上述的方法中，将目标全局路径规划完成后下发至目标车辆，不需要在目标车辆中额外搭载一台计算能力强的电脑用于实现全局路径规划。

本发明实施例中，获取目标区域道路的关键点信息的方法流程如图2所示，包括步骤：

s201、获取关键点的坐标和车辆朝向角；

本发明实施例中，目标车辆上安装的高精度gps传感器设备对目标区域道路进行扫描，扫描完成后，选取目标区域道路内一个点作为原点，将gps坐标系转换成目标区域道路相对坐标系并生成关键点信息keypoint＝(x,y,θ)，其中，x,y表示坐标，θ表示车辆朝向角。gps点转换成(x,y)坐标系下坐标的计算公式如下：

1)首先选取一个gps坐标点作为相对坐标系的坐标原点：

(gps_inilong,gps_inilat)

2)设定gps坐标系到xy坐标系的转换系数：

r_earthr_earth＝6371004；

其中，r_earth为地球半径，factor_x为经度每变化1度所变化的绝对距离，factor_y为纬度每变化1度所变化的绝对距离。

3)最后计算出xy坐标分别为：

x＝long×factor_x-gps_inilong×factor_x(3)

y＝lat×factor_y-gps_inilat×factor_y(4)

其中，long、lat为所求点处的经纬度坐标。

s202、分别获取目标车辆距左侧车道线和右侧车道线的距离；

本发明实施例中，为了描绘道路的宽度信息，需要在每个关键点中添加两个维度，分别是距左侧车道线距离、距右侧车道线距离，别获取目标车辆距左侧车道线和右侧车道线的距离，即keypoint＝(x,y,θ,c1,c2)。

s203、获取目标区域道路中关键点的限速信息。

对于不同的目标区域道路，限速信息不同，对于同一目标区域道路中的不同道路，限速信息也不同，为了使得该方法能够适用于其它园区，在关键点中添加限速信息，不同路段的限速信息目标区域道路提供。每个关键点中的速度代表该点到下一个点之间路段的限速信息，即keypoint＝(x,y,θ,c1,c2,speedlimit)。

本发明实施例中，依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图的方法流程如图3所示，包括步骤：

s301、在关键点信息中，采用预设的多项式方程在目标区域中选取目标关键点；

本发明实施例中，目标区域道路中包含直道和弯道，对目标区域道路进行识别，确定目标区域道路中的直道和弯道，无人驾驶汽车需要根据提供的关键点中的(x,y)位置及朝向角信息,通过多项式来描述路径曲线，从而生成车辆的参考路径。三次多项式可以描述绝大多数的路径：

y＝ax³+bx²+cx+d(5)

其中，x表示车辆当前的x坐标，y表示车辆当前的y坐标，a、b、c和d的取值取决于历史驾驶轨迹数据，其中，历史驾驶轨迹数据是由驾驶员预先依据通行方向和目标道路区域的连接关系进行驾驶得到的。在历史驾驶轨迹数据中选取关键点，用于确定a、b、c和d，公式(5)确定后，在关键点信息中，选择与公式(5)匹配的目标关键点，选取原则：在直道上选取目标关键点时，要求两个目标关键点之间的距离小于200米。在弯道处选取目标关键点时，为了保证能够还原出关键点采集时车辆行驶的路线，要求关键点个数最少为3个。

s302、依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由目标关键点组成的关键点地图。

本发明实施例中，以目标关键点为基础，通过获取目标区域道路的道路通行方向和路口处道路之间的连接关系，建立关键点地图。如图4所示，目标关键点0依次连接到目标关键点7，在路口处根据车道的连接关系及道路的通行方向，目标关键点7既与目标关键点8相连，也与目标关键点24相连。其中，目标关键点7为路径切换关键点，如图5所示，此时在进行路径规划时，为了实现车道间的路径切换，需要增加道路间及车道间关键点的连接关系，同时为了保证车辆能够顺利换道，要求换道过程中使用到的关键点之间保持一定的距离。例如，图4中增加目标关键点11和目标关键点27的连接关系。

本发明实施例中将目标全局路径下发给目标车辆的方法流程如图6所示，包括步骤：

s401、获取目标全局路径中各个关键点的标识、终点坐标和各个关键点对应的限速信息；

本发明实施例中，遍历目标全局路径中的各个关键点，获取各个关键点的标识和对应关键点的限速信息以及终点坐标。

s402、将各个关键点的标识、终点坐标和各个关键点对应的限速信息发送给目标车辆。

本发明实施例中，在目标车辆本地存有关键点标识及对应的关键点信息，后台下发的路径信息包含路径关键点标识信息、终点坐标信息和每个关键点对应的限速信息。例如：关键点标识为关键点编号，关键点标识和终点坐标如下：

1,2,3,4,0,(xend,yend,θend)，n

其中，初始坐标在关键点1和关键点2之间。

各个关键点对应的限速信息如下：

v1,v2,v3,…,vn

目标车辆根据收到的路径关键点编号解析出每个编号对应的路径关键点坐标，根据路径关键点坐标生成车辆的参考轨迹，同时根据关键点包含的限速信息进行速度规划。

本发明提出一种全局路径规划方法，该方法通过云端强大的计算能力进行路径规划，可以通过车载智能终端控制器设备将路径规划结果发送给车端无人驾驶控制器。路径信息除终点为坐标信息外，其他均为关键点编号信息，减少了数据传输量，增加了数据传输效率。通过为每个关键点增加一个限速信息，使得该方法能够适应不同封闭区域的限速要求，具有更高的灵活性。

基于上述的一种全局路径的规划方法，本发明实施例中，还提供了一种全局路径规划装置，规划装置的结构框图如图7所示，包括：

获取模块501、构建模块502、确定模块503、规划模块504和下发模块505。

其中，

获取模块501，用于获取目标区域道路的关键点信息；

构建模块502，用于依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图；

确定模块503，用于依据目标车辆的当前坐标和终点坐标，确定关键点地图中的所述当前坐标后方的起始关键点和所述终点坐标前方的终止关键点；

规划模块504，用于采用路径规划算法对起始关键点到终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；

下发模块505，用于将目标全局路径下发给目标车辆。

本发明公开了一种全局路径规划装置，包括：获取目标区域道路的关键点信息，依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由对应的关键点信息组成的关键点地图，获取目标车辆的当前坐标和终点坐标，依据当前坐标和终点坐标确定关键点地图中的当前坐标后方的起始关键点和终点坐标前方的终止关键点，采用路径规划算法对起始关键点到终止关键点的全局路径进行规划，得到目标全局路径；将目标全局路径下发给目标车辆。上述的装置中，将目标全局路径规划完成后下发至目标车辆，不需要在目标车辆中额外搭载一台计算能力强的电脑用于实现全局路径规划。

本发明实施例中，构建模块502包括：

获取单元、第一选取单元和构建单元。

其中，

获取单元，用于获取目标区域道路中的直道和弯道；

第一选取单元，用于在关键点信息中，采用预设的多项式方程在对应的直道或弯道中选取目标关键点；

构建单元，用于依据通行方向和目标区域道路的连接关系，构建由目标关键点组成的关键点地图。

本发明实施例中，确定模块503包括：

划分单元、筛选单元和第二选取单元。

其中，

划分单元，用于将关键点地图划分为由相邻的关键点组成的各个区域；

筛选单元，用于在各个区域中分别筛选出包含当前坐标的起点区域和包含终点坐标的终点区域；

第二选取单元，用于分别在起点区域和终点区域中选取对应的关键点作为关键点地图中的起始关键点和终止关键点。

本发明实施例中，下发模块505包括：

获取单元和下发单元。

其中，

获取单元，用于获取目标全局路径中各个关键点的标识、终点坐标和各个关键点对应的限速信息；

下发单元，用于将各个关键点的标识、终点坐标和各个关键点对应的限速信息发送给目标车辆。

对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。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，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。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明所提供的一种全局路径规划方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。