路径规划方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本公开涉及人工智能技术领域，具体而言，涉及一种路径规划方法、装置、设备及可读存储介质。


背景技术：

2.目前，移动机器人技术发展迅捷，而随着近年来机器人应用场景和模式的不断扩展，各式各样的移动机器人层出不穷，例如无人物流配送车就是其中一种广泛应用的移动机器人。路径规划技术是无人物流配送车技术中不可或缺的一部分。在具备车道线的环境中，通常建立一条用于路径规划的参考线，基于该参考线对无人车进行速度、加速度的规划。
3.在一些道路上存在障碍物的情况下，相关技术对无人物流配送车进行路径规划时，采用绕过前方障碍物后返回原参考线的方法，当沿着道路存在一系列障碍物且障碍物与障碍物之间存在间隙时，无人物流配送车为回到车道中心线上，需要绕行进入障碍物与障碍物之间的间隙后再绕出，导致无人物流配送车行驶轨迹呈现“s”形，影响配送效率。
4.如上所述，如何提供更灵活的参考线以规划更合理的无人物流配送车的路径成为亟待解决的问题。
5.在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本公开的目的在于提供一种路径规划方法、装置、设备及可读存储介质，至少在一定程度上克服由于相关技术采用绕过前方障碍物后返回原参考线的路径规划方法导致的无人物流配送车工作效率低的问题。
7.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
8.根据本公开的一方面，提供一种路径规划方法，包括：获取道路坐标系中移动体的当前坐标和当前参考线，所述道路坐标系根据道路中心线获得纵轴；获取多个障碍物的边界点坐标；获取所述道路坐标系中的道路边缘线；获取对所述移动体进行路径规划的规划距离；基于所述移动体的当前坐标，根据所述道路边缘线和所述多个障碍物的边界点坐标从所述多个障碍物中确定与所述规划距离对应的规划范围内的参考障碍物；根据所述当前参考线和所述参考障碍物的边界点坐标获得所述移动体在所述规划距离内的局部参考线，以根据所述移动体的当前坐标和所述局部参考线规划所述移动体的路径。
9.根据本公开的一实施例，所述方法还包括：获取所述移动体的宽度和避障距离；所述根据所述当前参考线和所述参考障碍物的边界点坐标获得所述移动体在所述规划距离内的局部参考线包括：根据所述当前参考线、所述参考障碍物的边界点坐标、所述移动体的宽度和所述避障距离获得所述局部参考线。
10.根据本公开的一实施例，所述参考障碍物的数量为多个，所述道路边缘线包括参考边缘线，所述参考障碍物的边界点坐标包括所述参考障碍物的横轴正向边界点坐标；所述根据所述当前参考线、所述参考障碍物的边界点坐标、所述移动体的宽度和所述避障距离获得所述局部参考线包括：对于多个所述参考障碍物中的各个参考障碍物，将参考障碍物的横轴正向边界点坐标与所述移动体的宽度的一半和所述避障距离相加，获得各个参考障碍物的避障参考线；选取所述当前参考线与所述各个参考障碍物的避障参考线中与所述参考边缘线距离最远的参考线为所述局部参考线。
11.根据本公开的一实施例，所述参考障碍物的数量为多个，所述道路边缘线包括参考边缘线，所述参考障碍物的边界点坐标包括所述参考障碍物的横轴正向边界点坐标；所述根据所述当前参考线、所述参考障碍物的边界点坐标、所述移动体的宽度和所述避障距离获得所述局部参考线包括：根据多个所述参考障碍物的边界点坐标获得最大横向边界分量，所述最大横向边界分量为多个所述参考障碍物中横轴正向边界点坐标在所述道路坐标系中横轴的分量的最大值；将所述最大横向边界分量与所述移动体的宽度的一半和所述避障距离相加，获得所述规划距离内的避障参考线；选取所述当前参考线与所述规划距离内的避障参考线中与所述参考边缘线距离较远的参考线为所述局部参考线。
12.根据本公开的一实施例，所述规划距离包括向前避障距离和向后避障距离，所述多个障碍物的边界点坐标包括所述多个障碍物的纵轴正向边界点坐标和纵轴负向边界点坐标，所述移动体的当前坐标包括移动体当前纵坐标；所述基于所述移动体的当前坐标，根据所述道路边缘线和所述多个障碍物的边界点坐标从所述多个障碍物中确定与所述规划距离对应的规划范围内的参考障碍物包括：将所述多个障碍物存入障碍物集合；将满足第一过滤条件的障碍物从所述障碍物集合中排除，更新所述障碍物集合；从更新的障碍物集合中确定所述参考障碍物；其中，所述第一过滤条件为位置在所述规划范围以外，所述位置在所述规划范围以外为纵轴正向边界点坐标小于所述移动体当前纵坐标与所述向后避障距离的差，或纵轴负向边界点坐标大于所述移动体当前纵坐标与所述向前避障距离的和。
13.根据本公开的一实施例，所述多个障碍物的边界点坐标还包括所述多个障碍物的横轴正向边界点坐标和横轴负向边界点坐标；所述方法还包括：根据所述道路中心线和所述道路边缘线获得横轴正向最小道路宽度和横轴负向最小道路宽度；所述基于所述移动体的当前坐标，根据所述道路边缘线和所述多个障碍物的边界点坐标从所述多个障碍物中确定与所述规划距离对应的规划范围内的参考障碍物还包括：将满足第二过滤条件的障碍物从所述障碍物集合中排除，更新所述障碍物集合，其中，所述第二过滤条件为横轴负向边界点坐标大于所述移动体当前参考线横坐标与所述移动体的宽度的和，或横轴正向边界点坐标小于所述横轴负向最小道路宽度的相反数，或横轴正向边界点坐标大于横轴正向最小道路宽度与所述移动体的宽度的差。
14.根据本公开的一实施例，所述基于所述移动体的当前坐标，根据所述道路边缘线和所述多个障碍物的边界点坐标从所述多个障碍物中确定与所述规划距离对应的规划范围内的参考障碍物还包括：根据所述移动体的当前坐标获得所述移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离；将满足第三过滤条件的障碍物从所述障碍物集合中排除，更新所述障碍物集合，其中，所述第三过滤条件为纵轴负向边界点坐标大于所述移动体当前纵坐标与所述移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离的和。
15.根据本公开的再一方面，提供一种路径规划装置，包括：当前量获取模块，用于获取道路坐标系中移动体的当前坐标和当前参考线，所述道路坐标系根据道路中心线获得纵轴；障碍物边界获取模块，用于获取多个障碍物的边界点坐标；边缘线获取模块，用于获取所述道路坐标系中的道路边缘线；规划距离获取模块，用于获取对所述移动体进行路径规划的规划距离；参考障碍物确定模块，用于基于所述移动体的当前坐标，根据所述道路边缘线和所述多个障碍物的边界点坐标从所述多个障碍物中确定与所述规划距离对应的规划范围内的参考障碍物；局部路径规划模块，用于根据所述当前参考线和所述参考障碍物的边界点坐标获得所述移动体在所述规划距离内的局部参考线，以根据所述移动体的当前坐标和所述局部参考线规划所述移动体的路径。
16.根据本公开的一实施例，所述装置还包括：参数设定模块，用于获取所述移动体的宽度和避障距离；所述局部路径规划模块还用于：根据所述当前参考线、所述参考障碍物的边界点坐标、所述移动体的宽度和所述避障距离获得所述局部参考线。
17.根据本公开的一实施例，所述参考障碍物的数量为多个，所述道路边缘线包括参考边缘线，所述参考障碍物的边界点坐标包括所述参考障碍物的横轴正向边界点坐标；所述局部路径规划模块包括：第一避障参考线获得模块，用于对于多个所述参考障碍物中的各个参考障碍物，将参考障碍物的横轴正向边界点坐标与所述移动体的宽度的一半和所述避障距离相加，获得各个参考障碍物的避障参考线；第一局部参考线确定模块，用于选取所述当前参考线与所述各个参考障碍物的避障参考线中与所述参考边缘线距离最远的参考线为所述局部参考线。
18.根据本公开的一实施例，所述参考障碍物的数量为多个，所述道路边缘线包括参考边缘线，所述参考障碍物的边界点坐标包括所述参考障碍物的横轴正向边界点坐标；所述局部路径规划模块包括横向边界获得模块，用于：根据多个所述参考障碍物的边界点坐标获得最大横向边界分量，所述最大横向边界分量为多个所述参考障碍物中横轴正向边界点坐标在所述道路坐标系中横轴的分量的最大值；第二避障参考线获得模块，用于将所述最大横向边界分量与所述移动体的宽度的一半和所述避障距离相加，获得所述规划距离内的避障参考线；第二局部参考线确定模块，用于选取所述当前参考线与所述规划距离内的避障参考线中与所述参考边缘线距离较远的参考线为所述局部参考线。
19.根据本公开的一实施例，所述规划距离包括向前避障距离和向后避障距离，所述多个障碍物的边界点坐标包括所述多个障碍物的纵轴正向边界点坐标和纵轴负向边界点坐标，所述移动体的当前坐标包括移动体当前纵坐标；所述参考障碍物确定模块包括：障碍物集合获得模块，用于将所述多个障碍物存入障碍物集合；第一障碍物过滤模块，用于将满足第一过滤条件的障碍物从所述障碍物集合中排除，更新所述障碍物集合；所述参考障碍物确定模块还用于从更新的障碍物集合中确定所述参考障碍物；其中，所述第一过滤条件为位置在所述规划范围以外，所述位置在所述规划范围以外为纵轴正向边界点坐标小于所述移动体当前纵坐标与所述向后避障距离的差，或纵轴负向边界点坐标大于所述移动体当前纵坐标与所述向前避障距离的和。
20.根据本公开的一实施例，所述多个障碍物的边界点坐标还包括所述多个障碍物的横轴正向边界点坐标和横轴负向边界点坐标；所述装置还包括：道路宽度获得模块，用于根据所述道路中心线和所述道路边缘线获得横轴正向最小道路宽度和横轴负向最小道路宽
度；所述参考障碍物确定模块还包括：第二障碍物过滤模块，用于将满足第二过滤条件的障碍物从所述障碍物集合中排除，更新所述障碍物集合，其中，所述第二过滤条件为横轴负向边界点坐标大于所述移动体当前参考线横坐标与所述移动体的宽度的和，或横轴正向边界点坐标小于所述横轴负向最小道路宽度的相反数，或横轴正向边界点坐标大于横轴正向最小道路宽度与所述移动体的宽度的差。
21.根据本公开的一实施例，所述参考障碍物确定模块还包括：目标距离获得模块，用于根据所述移动体的当前坐标获得所述移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离；第三障碍物过滤模块，用于将满足第三过滤条件的障碍物从所述障碍物集合中排除，更新所述障碍物集合，其中，所述第三过滤条件为纵轴负向边界点坐标大于所述移动体当前纵坐标与所述移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离的和。
22.根据本公开的再一方面，提供一种设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的可执行指令，所述处理器执行所述可执行指令时实现如上述任一种方法。
23.根据本公开的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时实现如上述任一种方法。
24.本公开的实施例提供的路径规划方法，通过根据道路坐标系中的道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与对移动体进行路径规划的规划距离对应的规划范围内的参考障碍物，根据道路坐标系中移动体的当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体在道路坐标系中的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径，从而可在移动体需绕过多个障碍物时为其规划更合理的路径，提高了移动体的工作效率。
25.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
26.通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
27.图1示出本公开实施例中一种系统结构的示意图。
28.图2示出本公开实施例中一种路径规划方法的流程图。
29.图3示出本公开实施例中一种坐标转换示意图。
30.图4示出本公开实施例中一种障碍物的边界点在道路坐标系中的坐标示意图。
31.图5示出本公开实施例中一种道路坐标系中的道路边缘线的示意图。
32.图6示出本公开实施例中一种障碍物过滤方法的流程图。
33.图7示出本公开实施例中另一种障碍物过滤方法的流程图。
34.图8示出本公开实施例中再一种障碍物过滤方法的流程图。
35.图9示出本公开实施例中一种局部参考线生成方法的流程图。
36.图10示出本公开实施例中一种路径规划装置的框图。
37.图11示出本公开实施例中另一种路径规划装置的框图。
38.图12示出本公开实施例中一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
39.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
40.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
41.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。符号“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
42.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
43.无人物流配送车通常行驶在非机动车道或最右侧机动车道上。对无人物流配送车进行路径规划的局部参考线可为车道中心线、靠车道右边缘一定安全的距离的右参考线等等。如上所述，当沿着车道靠道路边缘(如右边缘)存在一系列障碍物且障碍物与障碍物间存在间隙时，无人物流配送车为回到原参考线上，需要绕行进入间隙后再绕出，导致无人物流配送车行驶轨迹呈现“s”形，影响配送效率。因此，本公开提供了一种路径规划方法，通过根据道路坐标系中的道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与对移动体进行路径规划的规划距离对应的规划范围内的参考障碍物，根据道路坐标系中移动体的当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体在道路坐标系中的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径，从而可在移动体需绕过多个障碍物时为其规划更合理的路径，提高了移动体的工作效率。
44.图1示出了可以应用本公开的路径规划方法或路径规划装置的示例性系统架构10。
45.如图1所示，系统架构10可以包括终端设备102、网络104、服务器106和数据库108。终端设备102可以是具有显示屏并且支持输入、输出的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机、台式计算机、可穿戴设备、虚拟现实设备、智能家居、移动机器人等等。网络104用以在终端设备102和服务器106之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。服务器106可以是提供各种服务的服务器或服务器集群等。数据库108可以为置于服务器上的大型数据库软件，也可以为安装在计算机上的小型数据库软件，用于存储数据。
46.终端设备102可以通过网络104与服务器106和数据库108交互，以接收或发送数据
等。例如用户可在终端设备102上进行操作，通过网络104将生成路径规划的配置参数发送到服务器106上，以便服务器106根据配置参数对连接的移动机器人进行路径规划。再例如服务器106将实时规划的移动机器人的速度、加速度通过网络104发送到终端设备102上，以便终端设备102对移动机器人进行移动控制。再例如终端设备102的实时移动数据可通过网络104上传到数据库108进行存储，以便用于下一时间点的路径规划。
47.在服务器106也可通过网络104从数据库108接收数据或向数据库108发送数据等。例如服务器106可为后台处理服务器，用于通过网络104从数据库108获取移动机器人的移动数据后，对移动机器人进行实时路径规划。又例如服务器106可用于将规划的移动机器人的速度、加速度等数据通过网络104发送到数据库108进行存储，以便用于下一时间点的路径规划。
48.应该理解，图1中的终端设备、网络、服务器和数据库的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络、服务器和数据库。
49.图2是根据一示例性实施例示出的一种路径规划方法的流程图。如图2所示的方法例如可以应用于上述系统的服务器端，也可以应用于上述系统的终端设备。
50.参考图2，本公开实施例提供的方法20可以包括以下步骤。
51.在步骤s202中，获取道路坐标系中移动体的当前坐标和当前参考线，道路坐标系根据道路中心线获得纵轴。移动体可以为无人驾驶的机器人，例如清扫机器人、物流机器人等等。在实际情况中，机器人行驶的道路通常不是笔直的，而是弯弯曲曲的，因此机器人的行驶路线也通常为曲线。在笛卡尔坐标系中，曲线的表示及计算较为繁琐；而且即使给出了移动体在笛卡尔坐标系中的位置，但也不知道道路在什么位置，难以知道移动体移动了多少距离，也难以确定移动体是否偏离了参考线。因此在对机器人等移动体进行路径规划时，通常采用道路坐标系。道路坐标系为直角坐标系，在道路坐标系中，使用沿道路的距离变化(纵向位移)和道路上的左右位置(横向位移)两个变量来描述其中的点的位置，例如可以道路中心线为纵轴，以道路中心线的法线向量为横轴。可在移动体的行驶过程中以一定的时间周期进行路径规划，则在进行路径规划时获得其在道路坐标系中移动体的当前位置的坐标，以及当前用于路径规划的参考线在坐标系中的方程。
52.在一些实施例中，例如道路坐标系可为弗莱奈特(frenet)坐标系，其以道路中心线的切线向量为纵轴，以道路中心线的法线向量为横轴。可先获取移动体的笛卡尔坐标，然后对其进行坐标转换获得移动体在frenet坐标系中的坐标。具体实施方式可参照图3。参考图3，若以t表示当前时刻，1(t)表示当前时刻参考线的横坐标，在移动体的当前参考线为道路中心线时，当前参考线方程为1(t)＝0；以右侧通行为例，在移动体的当前参考线为靠右参考线时，当前参考线方程为l(t)＝
‑
(|l
right
|
‑
0.5
×
w
‑
d0)，式中，|l
right
|为道路中心线右侧的道路宽度，w为移动体的宽度，d0为设定的距离道路边缘的安全距离。
53.在步骤s204中，获取多个障碍物的边界点坐标。可获取来自无人物流配送车感知模块的所有障碍物，例如所有静态障碍物、速度较慢的动态障碍物等等，这些为可考虑绕过的障碍物。其他的如速度较快的动态障碍物可考虑通过调整速度等方式跟在其后面行驶。在表示障碍物的边界点时，可将障碍物近似为由一系列顶点按一定顺序连接而成的多边形，可以从障碍物的顶点中确定各个障碍物的边界点坐标。
54.在一些实施例中，例如，图4示出了障碍物的边界点在frenet坐标系中的坐标示意
图。具体实施方式可参照图4。
55.在步骤s206中，获取道路坐标系中的道路边缘线。道路边缘线可以包括道路左边缘线和右边缘线，用于确定参考障碍物。
56.在一些实施例中，例如，道路边缘线的表示可参照图5。
57.在步骤s208中，获取对移动体进行路径规划的规划距离。对移动体进行路径规划的规划距离用于以一定周期为移动体进行路径规划时，考虑与当前移动体位置相距设定规划距离的障碍物。
58.在一些实施例中，例如，规划距离可以为沿移动体前进方向(即道路坐标系纵轴正方向)的预设距离(即向前避障距离)，可以为沿移动体前进方向的反方向(即道路坐标系纵轴负方向)的预设距离(即向后避障距离)。考虑向后避障距离的原因是绕到障碍物前面时，不是在(移动体尾部)经过障碍物(前部)后就马上拐弯，而是再向前一段向后避障距离，以保证绕行的安全。规划距离例如可以设置为40米、50米或60米等等，向前避障距离与向后避障距离可以设置为相等或不等，例如向前避障距离与向后避障距离可都设置为50米，也可向前避障距离设置为45米，向后避障距离设置为55米等等。
59.在步骤s210中，基于移动体的当前坐标，根据道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与规划距离对应的规划范围内的参考障碍物。根据障碍物的边界点坐标和道路边缘线之间的关系，可以将多个障碍物中不会影响到移动体行驶的障碍物过滤掉，只考虑剩余的参考障碍物，在生成用于避障的局部参考线时不对过滤掉的障碍物进行考虑，以提高计算效率。
60.在一些实施例中，例如，可根据障碍物的纵轴正向边界点坐标和纵轴负向边界点坐标，将规划距离对应的规划范围以外的障碍物排除。具体实施方式可按照图6。
61.在一些实施例中，例如，还可根据障碍物的横轴正向边界点坐标和横轴负向边界点坐标、横轴正向最小道路宽度和横轴负向最小道路宽度，将横向距离移动体路线较远(不挡路)的障碍物和绕不过去的障碍物排除。具体实施方式可按照图7。
62.在一些实施例中，例如，还可将移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离以外的障碍物排除。具体实施方式可按照图8。
63.在步骤s212中，根据当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径。可获取移动体的宽度w和避障距离db，根据当前参考线、参考障碍物的边界点坐标、移动体的宽度和避障距离获得局部参考线为与道路边缘具有固定的预设参考距离的线，期望移动体沿着参考线移动，可基于道路坐标系规定的坐标轴的位置，根据移动体的可行宽度和预设参考距离获得参考线的坐标。用于避障的局部参考线的坐标计算完成后，可根据局部参考线坐标获得移动体的期望坐标，根据移动体在道路坐标系中的实时坐标、实时速度与加速度、期望速度与加速度来获得移动体的速度、加速度与时间的关系时，即对移动体进行路径规划。
64.在一些实施例中，例如，参考障碍物的数量为多个，道路边缘线包括参考边缘线(如右侧通行时参考边缘线为道路右边缘线)，参考障碍物的边界点坐标包括参考障碍物的横轴正向边界点坐标l
end
，对于多个参考障碍物中的各个参考障碍物，将参考障碍物的横轴正向边界点坐标与移动体的宽度w的一半和避障距离相加，获得各个参考障碍物的避障参考线，然后选取当前参考线与各个参考障碍物的避障参考线中与参考边缘线距离最远的参
考线为局部参考线。即局部参考线l1(t)可由下式表示：
65.l1(t)＝max(l(t)，l
end
+0.5*w+d
b
)
ꢀꢀ
(1)
66.在一些实施例中，例如，可根据多个参考障碍物的边界点坐标获得最大横向边界分量l
end，max
，最大横向边界分量为多个参考障碍物中横轴正向边界点坐标在道路坐标系中横轴的分量的最大值，再将最大横向边界分量与移动体的宽度的一半和避障距离相加，获得规划距离内的避障参考线，然后选取当前参考线与规划距离内的避障参考线中与参考边缘线距离较远的参考线为局部参考线，即局部参考线l2(t)可由下式表示：
67.l2(t)＝max(l(t)，l
end，max
+0.5*w+d
b
)
ꢀꢀ
(2)。
68.本公开的实施例提供的路径规划方法，通过根据道路坐标系中的道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与对移动体进行路径规划的规划距离对应的规划范围内的参考障碍物，根据道路坐标系中移动体的当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体在道路坐标系中的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径，可实现在frenet坐标系下自适应生成局部参考线，从而可在移动体需绕过多个障碍物时为其规划更合理的路径，解决了物流配送车用于路径规划的参考线不可根据路边障碍物自适应调整的技术问题，提高了移动体的工作效率。
69.图3示出本公开实施例中一种坐标系转换示意图。如图3所示，xmy为笛卡尔坐标系，sol为frenet坐标系，os为frenet坐标系的纵轴，纵轴正方向为直线os与移动体前进的方向夹角较小的方向(如图3中向右)，ol为frenet坐标系的横轴，横轴正方向向左。图3中道路为理想中的笔直状态，道路的中心线为直线，因此道路中心线即为纵轴os。在道路中心线为曲线时，道路中心线的切线向量为纵轴os。道路中心线是由一系列离散点组成的。若移动体在笛卡尔坐标系中所在位置的坐标为p(x
p
，y
p
)，则可在道路中心线上找到距离点p最近的两个离散点r(x
r
，y
r
)和e(x
e
y
e
)。若点r在frenet坐标系下坐标为(s
r
，0)，点e在frenet坐标系下坐标为(s
e
，0)，则可推导出点p在frenet坐标系下的坐标(s
p
，l
p
)与其在笛卡尔坐标系下的坐标(x
p
，y
p
)间的关系：
[0070][0071]
式中，为以点p为起点、点r为终点的向量，为以点e为起点、点r为终点的向量，δ为线段pr的长度与向量与向量之间的夹角的余弦值的乘积，λ为为线段pr的长度与线段re的长度的比值与向量与向量之间的夹角的余弦值的乘积。由于δ对应的线段与线段or(其长度为s
e
)的和为点射线op在os轴上的投影(其长度为s
p
)，因此可推导出(2)式中s
p
的
表达式；由于l
p
为以向量与向量为相邻边的平行四边形的高，因此可根据平行四边形面积公式可推导出(2)式中l
p
的表达式。
[0072]
根据本公开实施例提供的道路坐标系与笛卡尔坐标系的坐标转换方法，通过在道路坐标系的坐标轴即道路中心线上选取离散的两个转换参考点，根据几何关系进行坐标转换，从而可获得移动体在道路坐标系中的坐标，该方法可适用于道路中心线为直线、曲线的情况，适用性较强。
[0073]
图4中示出了一种障碍物边界点坐标的示意图。如图4所示，障碍物(obstacle)例如可以是四边形，其四个顶点在frenet坐标系中的坐标分别为(s1，l1)、(s2，l2)、(s3，l3)和(s4，l4)，将该四个顶点分别向s轴和l轴方向进行投影，可以确定该障碍物的边界点坐标(s
start
，s
end
，l
start
，l
end
)，其中：
[0074][0075]
式中，i为1～4之间的任意正整数。由frenet坐标系下障碍物边界点坐标生成规则可以看出，与笛卡尔坐标系相比，其可以更好的描述障碍物多边形在道路上的分布情况。
[0076]
图5中示出了一种道路场景的示意图。如图5所示，道路两个边缘(curb)分别在道路中心线(纵轴os)的两侧，在靠道路右侧有两个障碍物：障碍物1(obj1)和障碍物2(obj2)，道路左边缘线在横轴ol上的投影点坐标为(0，l
lefft
)，道路右边缘线在横轴ol上的投影点坐标为(0，l
right
)。
[0077]
图6是根据一示例性实施例示出的一种障碍物过滤方法的流程图。如图6所示的方法例如可以应用于上述系统的服务器端，也可以应用于上述系统的终端设备。
[0078]
参考图6，本公开实施例提供的方法60可以包括以下步骤。
[0079]
在步骤s602中，获取向前避障距离和向后避障距离。可将向前避障距离表示为d
f
，向后避障距离表示为d
r
。
[0080]
在步骤s604中，获取多个障碍物的纵轴正向边界点坐标和纵轴负向边界点坐标。根据图4，可将障碍物的纵轴正向边界点坐标表示为s
end
，将障碍物的纵轴负向边界点坐标表示为s
start
。
[0081]
在步骤s606中，获取移动体当前纵坐标。可将移动体当前纵坐标记为s0。
[0082]
在步骤s608中，将多个障碍物存入障碍物集合。可获取障碍物集合中各个障碍物的纵轴正向边界点坐标为s
end
和障碍物的纵轴负向边界点坐标s
start
。
[0083]
在步骤s610中，将满足第一过滤条件的障碍物从障碍物集合中排除，更新障碍物集合。第一过滤条件为位置在规划范围以外，位置在规划范围以外为纵轴正向边界点坐标小于移动体当前纵坐标与向后避障距离的差，或纵轴负向边界点坐标大于移动体当前纵坐标与向前避障距离的和。即对于障碍物集合中的各个障碍物，满足s
end
＜s0‑
d
r
||s
start
＞s0+d
f
的障碍物为在规划范围以外的障碍物，可在生成局部参考线时不予考虑。
[0084]
在步骤s612中，从更新的障碍物集合中确定参考障碍物。还可从更新的障碍物集合中通过其他过滤条件进一步进行过滤，获得剩余的参考障碍物，例如可选择横向边界点
坐标l
end
、l
start
在一定范围内的障碍物。
[0085]
根据本公开实施例提供的障碍物过滤方法，通过在根据障碍物边界生成局部参考线之前，过滤掉由向前避障距离和向后避障距离组成规划范围以外的障碍物，可减小生成局部参考线的计算量，提高路径规划的效率。
[0086]
图7是根据图6示出的另一种障碍物过滤方法的流程图。如图7所示的方法例如可以应用于上述系统的服务器端，也可以应用于上述系统的终端设备。图7为在图6的基础上，对障碍物集合中的障碍物的进一步过滤。
[0087]
参考图7，本公开实施例提供的方法70可以包括以下步骤。
[0088]
在步骤s702中，多个障碍物的横轴正向边界点坐标和横轴负向边界点坐标。根据图4，可将障碍物的横轴正向边界点坐标记为l
end
，将障碍物的横轴负向边界点坐标记为l
start
。
[0089]
在步骤s704中，根据道路中心线和道路边缘线获得横轴正向最小道路宽度和横轴负向最小道路宽度。根据图5，可将横轴正向最小道路宽度记为l
right
，将横轴负向最小道路宽度记为l
left
。
[0090]
在步骤s706中，将满足第二过滤条件的障碍物从障碍物集合中排除，更新障碍物集合。其中，第二过滤条件为横轴负向边界点坐标大于移动体当前参考线横坐标与移动体的宽度的和，或横轴正向边界点坐标小于横轴负向最小道路宽度的相反数，或横轴正向边界点坐标大于横轴正向最小道路宽度与移动体的宽度的差。若将移动体的宽度记为w，对于障碍物集合中的各个障碍物，满足l
start
＞l(t)+w或l
end
＜
‑
l
right
或l
end
＞l
left
‑
w的障碍物为在规划范围以外的障碍物，可在生成局部参考线时不予考虑，即以移动体靠右侧通行、沿障碍物左侧绕过为例，在移动体当前参考线左侧一个宽度的障碍物、在道路右边缘以外的障碍物和障碍物与道路左边缘距离不足一个宽度的障碍物不考虑进行绕过处理(例如对于动态障碍物可考虑跟车行驶，静态障碍物可进行停止并提示处理)。
[0091]
根据本公开实施例提供的障碍物过滤方法，通过在根据障碍物边界生成局部参考线之前，过滤掉由横向不挡路以及绕不过的障碍物，进一步减小生成局部参考线的计算量并提高路径规划的效率。
[0092]
图8是根据图6示出的再一种障碍物过滤方法的流程图。如图8所示的方法例如可以应用于上述系统的服务器端，也可以应用于上述系统的终端设备。图8为在图6的基础上，对障碍物集合中的障碍物的进一步过滤。
[0093]
参考图8，本公开实施例提供的方法80可以包括以下步骤。
[0094]
在步骤s802中，根据移动体的当前坐标获得移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离。可将移动体的当前坐标获得移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离记为d。
[0095]
在步骤s804中，将满足第三过滤条件的障碍物从障碍物集合中排除，更新障碍物集合。其中，第三过滤条件为纵轴负向边界点坐标大于移动体当前纵坐标与移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离的和。若将移动体的宽度记为w，对于障碍物集合中的各个障碍物，满足s
start
＞s0+d的障碍物，可在生成局部参考线时不予考虑，即不在目标行驶路段的障碍物不考虑进行绕过处理。
[0096]
根据本公开实施例提供的障碍物过滤方法，通过在根据障碍物边界生成局部参考
线之前，过滤掉不在目标行驶路段的障碍物，进一步减小生成局部参考线的计算量并提高路径规划的效率。
[0097]
图9根据本公开实施例示出一种局部参考线生成过程的流程示意图。记无人物流配送车当前在frenet坐标系下的纵坐标为s0，距离目的地剩余里程距离为d，向前考虑障碍物最大距离为d
f
，向后考虑障碍物最大距离为d
r
，车体宽度为w，当前参考线坐标为l(t)，自适应调节的局部参考线坐标为l1(t)，参考线距离障碍物最小距离为d
b
，frenet坐标系下道路左边最小宽度为l
left
，道路右边最小宽度为l
right
。如图9所示，首先获取来自无人物流配送车感知模块的所有静态障碍物，并计算获得各个静态障碍物的边界点坐标，将各个边界点坐标信息的障碍物存入集合v中(s902)；遍历集合v中的所有障碍物b
j
(s904)，其中j为大于0且小于或等于集合v中障碍物总个数的正整数，如果b
j
满足s
start
＞s0+d成立，则过滤掉该障碍物，更新集合v(continue)(s906)；如果b
j
满足s
end
＜s0‑
d
r
||s
start
＞s0+d
f
成立，则continue(s906)；如果b
j
满足l
start
＞l(t)+w或l
end
＜
‑
l
right
或l
end
＞l
left
‑
w，则continue(s906)；计算局部参考线l1(t)(s908)，l1(t)＝max(l(t)，l
end
+0.5*w+d
b
)。
[0098]
图10是根据一示例性实施例示出的一种路径规划装置的框图。如图10所示的装置例如可以应用于上述系统的服务器端，也可以应用于上述系统的终端设备。
[0099]
参考图10，本公开实施例提供的路径规划装置100可以包括当前量获取模块1002、障碍物边界获取模块1004、边缘线获取模块1006、规划距离获取模块1008、参考障碍物确定模块1010和局部路径规划模块1012。
[0100]
当前量获取模块1002可用于获取道路坐标系中移动体的当前坐标和当前参考线，道路坐标系根据道路中心线获得纵轴。
[0101]
障碍物边界获取模块1004可用于获取多个障碍物的边界点坐标。
[0102]
边缘线获取模块1006可用于获取道路坐标系中的道路边缘线。
[0103]
规划距离获取模块1008可用于获取对移动体进行路径规划的规划距离。
[0104]
参考障碍物确定模块1010可用于基于移动体的当前坐标，根据道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与规划距离对应的规划范围内的参考障碍物。
[0105]
局部路径规划模块1012可用于根据当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径。
[0106]
图11是根据一示例性实施例示出的一种路径规划装置的框图。如图11所示的装置例如可以应用于上述系统的服务器端，也可以应用于上述系统的终端设备。
[0107]
参考图11，本公开实施例提供的路径规划装置110可以包括当前量获取模块1102、障碍物边界获取模块1104、边缘线获取模块1106、规划距离获取模块1108、道路宽度获得模块1109、参考障碍物确定模块1110、参数设定模块1111和局部路径规划模块1112，其中，参考障碍物确定模块1110可以包括障碍物集合获得模块11102、第一障碍物过滤模块11104、第二障碍物过滤模块11106、目标距离获得模块11107、第三障碍物过滤模块11108，局部路径规划模块1112可以包括：第一避障参考线获得模块11122、第一局部参考线确定模块11124、横向边界获得模块11125、第二避障参考线获得模块11126、第二局部参考线确定模块11128。
[0108]
当前量获取模块1102可用于获取道路坐标系中移动体的当前坐标和当前参考线，
道路坐标系根据道路中心线获得纵轴。移动体的当前坐标包括移动体当前纵坐标。
[0109]
障碍物边界获取模块1104可用于获取多个障碍物的边界点坐标。多个障碍物的边界点坐标包括多个障碍物的纵轴正向边界点坐标和纵轴负向边界点坐标、横轴正向边界点坐标和横轴负向边界点坐标。
[0110]
边缘线获取模块1106可用于获取道路坐标系中的道路边缘线。
[0111]
规划距离获取模块1108可用于获取对移动体进行路径规划的规划距离。规划距离包括向前避障距离和向后避障距离。
[0112]
道路宽度获得模块1109可用于根据道路中心线和道路边缘线获得横轴正向最小道路宽度和横轴负向最小道路宽度。
[0113]
参考障碍物确定模块1110可用于基于移动体的当前坐标，根据道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与规划距离对应的规划范围内的参考障碍物。
[0114]
参考障碍物确定模块1110还可用于从更新的障碍物集合中确定参考障碍物。
[0115]
障碍物集合获得模块11102可用于将多个障碍物存入障碍物集合。
[0116]
第一障碍物过滤模块11104可用于将满足第一过滤条件的障碍物从障碍物集合中排除，更新障碍物集合。其中，第一过滤条件为位置在规划范围以外，位置在规划范围以外为纵轴正向边界点坐标小于移动体当前纵坐标与向后避障距离的差，或纵轴负向边界点坐标大于移动体当前纵坐标与向前避障距离的和。
[0117]
第二障碍物过滤模块11106可用于将满足第二过滤条件的障碍物从障碍物集合中排除，更新障碍物集合，其中，第二过滤条件为横轴负向边界点坐标大于移动体当前参考线横坐标与移动体的宽度的和，或横轴正向边界点坐标小于横轴负向最小道路宽度的相反数，或横轴正向边界点坐标大于横轴正向最小道路宽度与移动体的宽度的差。
[0118]
目标距离获得模块11107可用于根据移动体的当前坐标获得移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离。
[0119]
第三障碍物过滤模块11108可用于将满足第三过滤条件的障碍物从障碍物集合中排除，更新障碍物集合，其中，第三过滤条件为纵轴负向边界点坐标大于移动体当前纵坐标与移动体的当前位置与目的地之间沿纵轴方向的距离的和。
[0120]
参数设定模块1111可用于获取移动体的宽度和避障距离。
[0121]
局部路径规划模块1112可用于根据当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径。参考障碍物的数量为多个，道路边缘线包括参考边缘线，参考障碍物的边界点坐标包括参考障碍物的横轴正向边界点坐标。
[0122]
第一避障参考线获得模块11122可用于对于多个参考障碍物中的各个参考障碍物，将参考障碍物的横轴正向边界点坐标与移动体的宽度的一半和避障距离相加，获得各个参考障碍物的避障参考线。
[0123]
第一局部参考线确定模块11124可用于选取当前参考线与各个参考障碍物的避障参考线中与参考边缘线距离最远的参考线为局部参考线。
[0124]
横向边界获得模块11125可用于根据多个参考障碍物的边界点坐标获得最大横向边界分量，最大横向边界分量为多个参考障碍物中横轴正向边界点坐标在道路坐标系中横轴的分量的最大值。
[0125]
第二避障参考线获得模块11126可用于将最大横向边界分量与移动体的宽度的一半和避障距离相加，获得规划距离内的避障参考线。
[0126]
第二局部参考线确定模块11128可用于选取当前参考线与规划距离内的避障参考线中与参考边缘线距离较远的参考线为局部参考线。
[0127]
局部路径规划模块1112还可用于根据当前参考线、参考障碍物的边界点坐标、移动体的宽度和避障距离获得局部参考线。
[0128]
本公开实施例提供的装置中的各个模块的具体实现可以参照上述方法中的内容，此处不再赘述。
[0129]
图12示出本公开实施例中一种电子设备的结构示意图。需要说明的是，图12示出的设备仅以计算机系统为示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0130]
如图12所示，设备1200包括中央处理单元(cpu)1201，其可以根据存储在只读存储器(rom)1202中的程序或者从存储部分1208加载到随机访问存储器(ram)1203中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 1203中，还存储有设备1200操作所需的各种程序和数据。cpu1201、rom 1202以及ram 1203通过总线1204彼此相连。输入/输出(i/o)接口1205也连接至总线1204。
[0131]
以下部件连接至i/o接口1205：包括键盘、鼠标等的输入部分1206；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分1207；包括硬盘等的存储部分1208；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1209。通信部分1209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1212也根据需要连接至i/o接口1205。可拆卸介质1211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1212上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1208。
[0132]
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)1201执行时，执行本公开的系统中限定的上述功能。
[0133]
需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于
由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0134]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0135]
描述于本公开实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括当前量获取模块、障碍物边界获取模块、边缘线获取模块、规划距离获取模块、参考障碍物确定模块和局部路径规划模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，当前量获取模块还可以被描述为“获取所连接的移动体的当前位置数据和路径规划数据的模块”。
[0136]
作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：
[0137]
获取道路坐标系中移动体的当前坐标和当前参考线，道路坐标系根据道路中心线获得纵轴；获取多个障碍物的边界点坐标；获取道路坐标系中的道路边缘线；获取对移动体进行路径规划的规划距离；基于移动体的当前坐标，根据道路边缘线和多个障碍物的边界点坐标从多个障碍物中确定与规划距离对应的规划范围内的参考障碍物；根据当前参考线和参考障碍物的边界点坐标获得移动体在规划距离内的局部参考线，以根据移动体的当前坐标和局部参考线规划移动体的路径。
[0138]
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。