CN111615477A - 自动驾驶车辆中的非避开规划***的障碍物过滤的方法 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方式中，本文中描述的是用于过滤障碍物以减少自动驾驶车辆(ADV)在给定的规划阶段中处理的障碍物的数量的***和方法。ADV可以基于ADV正在行进的第一车道中的标准集来识别障碍物的第一集合，过滤掉第一车道中的剩余障碍物，并且从ADV的角度将每个识别的障碍物扩展到第一车道的宽度，使得ADV不能避开所识别的障碍物的第一集合中的任何障碍物。当从第一车道切换到第二车道时，ADV可以使用相同的标准集识别第二车道中的障碍物的第二集合，并且将障碍物的第二集合中的每个障碍物扩展到第二车道的宽度，同时保持跟踪所识别的障碍物的第一集合。当完成车道切换时，ADV可以停止跟踪所识别的障碍物的第一集合。

Description

自动驾驶车辆中的非避开规划***的障碍物过滤的方法
技术领域
本公开的实施方式总体上涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本公开的实施方式涉及在非避开规划***中过滤障碍物的方法。
背景技术
以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可以使用车载传感器和高分辨率的地图导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。
自动驾驶车辆(ADV)依赖于由传感器检测的实时交通和本地环境数据来规划每个规划阶段中的最佳路线。ADV的感知区域中的障碍物(例如，对象和附近的车辆)可以影响ADV的规划。感知区域中的障碍物越多，规划ADV下一步行动所需的时间就越多。因此，将期望过滤掉一些障碍物，以提高ADV的规划效率，同时不影响ADV的安全性。
发明内容
在本公开的一方面中，本公开的实施方式提供了一种用于操作自动驾驶车辆的计算机实施的方法，该方法包括：感知围绕自动驾驶车辆(ADV)的驾驶环境，包括感知ADV正行驶的第一车道内的障碍物的初始集合；基于预定标准的第一集合，将一个或多个障碍物的第一集合识别为来自障碍物的初始集合的子集；将障碍物的第一集合中的每个障碍物的尺寸扩展到第一车道的宽度，以防止ADV避开障碍物的第一集合中的任何障碍物；以及根据障碍物的第一集合中的扩展的障碍物而不考虑初始集合中的剩余障碍物规划ADV的轨迹以控制ADV导航通过第一车道。
在本公开的另一方面中，本公开的实施方式提供了一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时使处理器执行操作，所述操作包括：感知围绕自动驾驶车辆(ADV)的驾驶环境，包括感知ADV正行驶的第一车道内的障碍物的初始集合；基于预定标准的第一集合，将一个或多个障碍物的第一集合识别为来自障碍物的初始集合的子集；将障碍物的第一集合中的每个障碍物的尺寸扩展到第一车道的宽度，以防止ADV避开障碍物的第一集合中的任何障碍物；以及根据障碍物的第一集合中的扩展的障碍物而不考虑初始集合中的剩余障碍物规划ADV的轨迹以控制ADV导航通过第一车道。
在本公开的另一方面中，本公开的实施方式提供了一种数据处理***，该***包括处理器；以及存储器，联接到处理器以存储指令，所述指令在由处理器执行时使处理器执行操作，所述操作包括：感知围绕自动驾驶车辆(ADV)的驾驶环境，包括感知ADV正行驶的第一车道内的障碍物的初始集合；基于预定标准的第一集合，将一个或多个障碍物的第一集合识别为来自障碍物的初始集合的子集；将障碍物的第一集合中的每个障碍物的尺寸扩展到第一车道的宽度，以防止ADV避开障碍物的第一集合中的任何障碍物；以及根据障碍物的第一集合中的扩展的障碍物而不考虑初始集合中的剩余障碍物规划ADV的轨迹以控制ADV导航通过第一车道。
附图说明
本公开的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同的附图标记指代相似的元件。
图1是示出根据一个实施方式的网络化***的框图。
图2是示出根据一个实施方式的自动驾驶车辆的示例的框图。
图3A至图3B是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划***的示例的框图。
图4示出了根据实施方式的由ADV用来过滤掉障碍物的示例性***。
图5A至图5B是示出根据实施方式的如何在非避开场景中过滤掉障碍物的示例性图。
图6示出根据过滤掉障碍物的方法图6是示出根据实施方式的过滤掉障碍物的示例性过程的流程图。
图7是示出可以与本公开的一个实施方式一起使用的数据处理***的示例的框图。
具体实施方式
将参考以下所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，并且附图将示出各种实施方式。以下描述和附图是对本公开的说明，并且不应被解释为限制本公开。描述了许多特定细节以提供对本公开各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节以提供对本公开的实施方式的简洁讨论。
本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指相同的实施方式。
在实施方式中，本文中描述的是用于过滤障碍物以减少自动驾驶车辆(ADV)在给定的规划阶段中处理的障碍物的数量的***和方法。ADV可以基于ADV正在行进的第一车道中的标准集来识别障碍物的第一集合，过滤掉第一车道中的剩余障碍物，并且从ADV的角度将每个识别的障碍物扩展到第一车道的宽度，使得ADV不能避开所识别的障碍物的第一集合中的任何障碍物。
当从第一车道切换到第二车道时，ADV可以使用相同的标准集识别第二车道中的障碍物的第二集合，并且将障碍物的第二集合中的每个障碍物扩展到第二车道的宽度，同时保持跟踪所识别的障碍物的第一集合。通过扩展第二车道中的所识别的障碍物的第二集合中的每一个，防止ADV避开所识别的障碍物的第二集合中的任何一个。在实施方式中，当完成车道切换时，ADV可以停止跟踪所识别的障碍物的第一集合。
如本文中所使用的，避开障碍物意味着采取行动以避免与障碍物碰撞或避免接触障碍物。避开动作的一个示例是与高速公路上的车辆错车。规划阶段可以包括多个驾驶周期，并且可以表示其间将由ADV基于规划和控制数据发出的一个或多个控制命令的时间段。预测窗是这样一种时间段，其由ADV的预测模块使用以根据地图/路线信息集和交通规则、基于感知数据来预测ADV的周围环境中的障碍物如何表现。
在实施方式中，所识别的障碍物的第一集合可以包括在预测窗的开始处第一车道中的最近的障碍物、在预测窗的结束处第一车道中的最近障碍物、以及在预测窗期间与第一车道交叉的一个或多个障碍物。同样，所识别的障碍物的第二集合可以包括在预测窗的开始处第二车道中的最近的障碍物、在预测窗的结束处第二车道中的最近的障碍物，以及在预测窗期间与第二车道交叉的一个或多个障碍物。
在实施方式中，障碍物的第一集合和障碍物的第二集合中的每一个是车辆、人、自行车、摩托车或其他移动对象中的一种，并且对ADV可以呈现为多边形。ADV基于由ADV至少基于地图信息生成的预测结果来确定是否改变车道。
通过识别较小的障碍物集合并基于较小的障碍物集合规划下一路线，ADV可以显着减少待处理的障碍物的数量，从而提高ADV在ADV不避开其他周围对象的驾驶环境中的规划效率。上述特征例如在ADV可能感知到大量障碍物的高峰时段的高速公路中特别有用。
自动驾驶车辆
图1是示出根据本公开的一个实施方式的自动驾驶车辆网络配置的框图。参考图1，网络配置100包括可以通过网络102通信地联接到一个或多个服务器103至104的自动驾驶车辆101。尽管示出一个自动驾驶车辆，但多个自动驾驶车辆可以通过网络102联接到彼此和/或联接到服务器103至104。网络102可以是任何类型的网络，例如，有线或无线的局域网(LAN)、诸如互联网的广域网(WAN)、蜂窝网络、卫星网络或其组合。服务器103至104可以是任何类型的服务器或服务器群集，诸如，网络或云服务器、应用服务器、后端服务器或其组合。服务器103至104可以是数据分析服务器、内容服务器、交通信息服务器、地图和兴趣点(MPOI)服务器或者位置服务器等。
自动驾驶车辆是指可以被配置成处于自动驾驶模式下的车辆，在所述自动驾驶模式下车辆在极少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自动驾驶车辆可以包括传感器***，所述传感器***具有被配置成检测与车辆运行环境有关的信息的一个或多个传感器。所述车辆和其相关联的控制器使用所检测的信息来导航通过所述环境。自动驾驶车辆101可以在手动模式下、在全自动驾驶模式下或者在部分自动驾驶模式下运行。
在一个实施方式中，自动驾驶车辆101包括，但不限于，感知与规划***110、车辆控制***111、无线通信***112、用户接口***113、信息娱乐***114和传感器***115。自动驾驶车辆101还可以包括普通车辆中包括的某些常用部件，诸如：发动机、车轮、方向盘、变速器等，所述部件可以由车辆控制***111和/或感知与规划***110使用多种通信信号和/或命令进行控制，该多种通信信号和/或命令例如，加速信号或命令、减速信号或命令、转向信号或命令、制动信号或命令等。
部件110至115可以经由互连件、总线、网络或其组合通信地联接到彼此。例如，部件110至115可以经由控制器局域网(CAN)总线通信地联接到彼此。CAN总线是被设计成允许微控制器和装置在没有主机的应用中与彼此通信的车辆总线标准。它是最初是为汽车内的复用电气布线设计的基于消息的协议，但也用于许多其它环境。
现在参考图2，在一个实施方式中，传感器***115包括但不限于一个或多个摄像机211、全球定位***(GPS)单元212、惯性测量单元(IMU)213、雷达单元214以及光探测和测距(LIDAR)单元215。GPS***212可以包括收发器，所述收发器可操作以提供关于自动驾驶车辆的位置的信息。IMU单元213可以基于惯性加速度来感测自动驾驶车辆的位置和定向变化。雷达单元214可以表示利用无线电信号来感测自动驾驶车辆的本地环境内的对象的***。在一些实施方式中，除感测对象之外，雷达单元214可以另外感测对象的速度和/或前进方向。LIDAR单元215可以使用激光来感测自动驾驶车辆所处环境中的对象。除其它***部件之外，LIDAR单元215还可以包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器。摄像机211可以包括用来采集自动驾驶车辆周围环境的图像的一个或多个装置。摄像机211可以是静物摄像机和/或视频摄像机。摄像机可以是可机械地移动的，例如，通过将摄像机安装在旋转和/或倾斜平台上。
传感器***115还可以包括其它传感器，诸如：声纳传感器、红外传感器、转向传感器、油门传感器、制动传感器以及音频传感器(例如，麦克风)。音频传感器可以被配置成从自动驾驶车辆周围的环境中采集声音。转向传感器可以被配置成感测方向盘、车辆的车轮或其组合的转向角度。油门传感器和制动传感器分别感测车辆的油门位置和制动位置。在一些情形下，油门传感器和制动传感器可以集成为集成式油门/制动传感器。
在一个实施方式中，车辆控制***111包括但不限于转向单元201、油门单元202(也被称为加速单元)和制动单元203。转向单元201用来调整车辆的方向或前进方向。油门单元202用来控制电动机或发动机的速度，电动机或发动机的速度进而控制车辆的速度和加速度。制动单元203通过提供摩擦使车辆的车轮或轮胎减速而使车辆减速。应注意，如图2所示的部件可以以硬件、软件或其组合实施。
回到图1，无线通信***112允许自动驾驶车辆101与诸如装置、传感器、其它车辆等外部***之间的通信。例如，无线通信***112可以与一个或多个装置直接无线通信，或者经由通信网络进行无线通信，诸如，通过网络102与服务器103至104通信。无线通信***112可以使用任何蜂窝通信网络或无线局域网(WLAN)，例如，使用WiFi，以与另一部件或***通信。无线通信***112可以例如使用红外链路、蓝牙等与装置(例如，乘客的移动装置、显示装置、车辆101内的扬声器)直接通信。用户接口***113可以是在车辆101内实施的***装置的部分，包括例如键盘、触摸屏显示装置、麦克风和扬声器等。
自动驾驶车辆101的功能中的一些或全部可以由感知与规划***110控制或管理，尤其当在自动驾驶模式下操作时。感知与规划***110包括必要的硬件(例如，处理器、存储器、存储设备)和软件(例如，操作***、规划和路线安排程序)，以从传感器***115、控制***111、无线通信***112和/或用户接口***113接收信息，处理所接收的信息，规划从起始点到目的地点的路线或路径，随后基于规划和控制信息来驾驶车辆101。替代地，感知与规划***110可以与车辆控制***111集成在一起。
例如，作为乘客的用户可以例如经由用户接口来指定行程的起始位置和目的地。感知与规划***110获得行程相关数据。例如，感知与规划***110可以从MPOI服务器中获得位置和路线信息，所述MPOI服务器可以是服务器103至104的一部分。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI。替代地，此类位置和MPOI信息可以本地高速缓存在感知与规划***110的永久性存储装置中。
当自动驾驶车辆101沿着路线移动时，感知与规划***110也可以从交通信息***或服务器(TIS)获得实时交通信息。应注意，服务器103至104可以由第三方实体进行操作。替代地，服务器103至104的功能可以与感知与规划***110集成在一起。基于实时交通信息、MPOI信息和位置信息以及由传感器***115检测或感测的实时本地环境数据(例如，障碍物、对象、附近车辆)，感知与规划***110可以规划最佳路线并且根据所规划的路线例如经由控制***111来驾驶车辆101，以安全且高效到达指定目的地。
服务器103可为用于为各种客户端执行数据分析服务的数据分析***。在一个实施方式中，数据分析***103包括数据收集器121和机器学习引擎122。数据收集器121从多种车辆(自动驾驶车辆或由人类驾驶员驾驶的常规车辆)收集驾驶统计数据123。驾驶统计数据123包括表示在不同的时间点处由车辆的传感器捕获的所发出的驾驶命令(例如，油门命令、制动命令和转向命令)以及车辆的响应(例如，速度、加速度、减速度、方向)的信息。驾驶统计数据123还可包括描述不同的时间点处的驾驶环境的信息，诸如，例如，路线(包括起点位置和目的地位置)、MPOI、道路状况、天气状况等。
基于驾驶统计数据123，机器学习引擎122针对各种目的生成或训练规则集、算法和/或预测模型124，包括例如用于避开的算法。然后可以将算法124上传到ADV上以在自动驾驶期间实时使用
图3A和图3B是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划***的示例的框图。***300可实施为图1的自动驾驶车辆101的一部分，包括但不限于感知与规划***110、控制***111和传感器***115。参考图3A至图3B，感知与规划***110包括但不限于定位模块301、感知模块302、预测模块303、决策模块304、规划模块305、控制模块306、路线制定模块307和障碍物过滤模块309。
模块301至309中的一些或全部可以以软件、硬件或其组合实施。例如，这些模块可安装在永久性存储装置352中、加载到存储器351中，并且由一个或多个处理器(未示出)执行。应注意，这些模块中的一些或全部可通信地联接到图2的车辆控制***111的一些或全部模块或者与它们集成在一起。模块301至309中的一些可一起集成为集成模块。
定位模块301确定自动驾驶车辆300的当前位置(例如，利用GPS单元212)并管理与用户的行程或路线相关的任何数据。定位模块301(也被称为地图与路线模块)管理与用户的行程或路线相关的任何数据。用户可以例如经由用户接口登录并且指定行程的开始位置和目的地。定位模块301与自动驾驶车辆300的诸如地图和路线信息311的其它组件通信，以获得行程相关数据。例如，定位模块301可从位置服务器和地图与POI(MPOI)服务器获得位置和路线信息。位置服务器提供位置服务，以及MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI，这些可作为地图和路线信息311的一部分高速缓存。当自动驾驶车辆300沿着路线移动时，定位模块301也可从交通信息***或服务器获得实时交通信息。
基于由传感器***115提供的传感器数据和由定位模块301获得的定位信息，感知模块302确定对周围环境的感知。感知信息可以表示普通驾驶员在驾驶员正驾驶的车辆周围将感知到的东西。感知可以包括例如采用对象形式的车道配置、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行横道或其它交通相关标志(例如，停止标志、让行标志)等。车道配置包括描述一个或多个车道的信息，诸如例如车道的形状(例如，直线或弯曲)、车道的宽度、道路中的车道数量、单向车道或双向车道、合并车道或分离车道、离开车道等。
感知模块302可以包括计算机视觉***或计算机视觉***的功能，以处理并分析由一个或多个摄像机采集的图像，从而识别自动驾驶车辆环境中的对象和/或特征。所述对象可以包括交通信号、道路边界、其它车辆、行人和/或障碍物等。计算机视觉***可以使用对象识别算法、视频跟踪以及其它计算机视觉技术。在一些实施方式中，计算机视觉***可以绘制环境地图，跟踪对象，以及估算对象的速度等。感知模块302也可以基于由诸如雷达和/或LIDAR的其它传感器提供的其它传感器数据来检测对象。
针对每个对象，预测模块303预测该对象在此情形下将表现什么。根据一组地图/路线信息311和交通规则312，基于该时间点的感知驾驶环境的感知数据来执行预测。例如，如果对象是处于相反方向的车辆并且当前驾驶环境包括十字路口，则预测模块303将预测车辆是将可能直线向前移动还是进行转弯。如果感知数据表明十字路口没有交通灯，则预测模块303可预测车辆在进入十字路口之前可能需要完全停止。如果感知数据表明车辆当前处于仅左转弯车道或仅右转弯车道，则预测模块303可分别预测车辆将更可能向左转弯或向右转弯。
针对每个对象，决策模块304作出关于如何处置对象的决定。例如，针对特定对象(例如，交叉路线中的另一车辆)以及描述对象的元数据(例如，速度、方向、转弯角度)，决策模块304决定如何与所述对象相遇(例如，超车、让行、停止、超过)。决策模块304可根据诸如交通规则或驾驶规则312的规则集来作出此类决定，所述规则集可存储在永久性存储装置352中。
路线制定模块307配置成提供从起点到目的地点的一个或多个路线或路径。对于从开始位置到目的地位置的给定行程(例如，从用户接收的)，路线制定模块307获得路线和地图信息311，并且确定从开始位置至到达目的地位置的所有可能的路线或路径。路线制定模块307可以以地形图的形式生成用于其确定的从开始位置至到达目的地位置的路线中的每个的参考线。参考线指的是理想的路线或路径，而不受诸如其他车辆、障碍物或交通状况的其他事物的任何干扰。即，如果道路上不存在其他车辆、行人或障碍物，则ADV应该精确地或紧密地遵循参考线。然后，地形图被提供至决策模块304和/或规划模块305。根据由其它模块提供的其它数据(诸如，来自定位模块301的交通状况、由感知模块302感知的驾驶环境和由预测模块303预测的交通状况)，决策模块304和/或规划模块305检查所有可能的路线以选择和修改最优路线中的一个。用于控制ADV的实际路径或路线可与由路线制定模块307提供的参考线接近不同，这取决于该时间点的特定驾驶环境。
基于针对所感知到的对象中的每个的决定，规划模块305使用由路线制定模块307提供的参考线作为基础来为自动驾驶车辆规划路径或路线以及驾驶参数(例如，距离、速度和/或转弯角度)。即，针对给定的对象，决策模块304决定对该对象做什么，而规划模块305确定如何去做。例如，针对给定的对象，决策模块304可以决定超过所述对象，而规划模块305可以确定在所述对象的左侧还是右侧超过。规划和控制数据由规划模块305生成，包括描述车辆300在下一移动循环(例如，下一路线/路径段)中将如何移动的信息。例如，规划和控制数据可以指示车辆300以30英里每小时(mph)的速度移动10米，随后以25mph的速度变到右侧车道。
基于规划和控制数据，控制模块306根据由规划和控制数据限定的路线或路径通过将适当的命令或信号发送到车辆控制***111来控制并驾驶自动驾驶车辆。所述规划和控制数据包括足够的信息，以沿着路径或路线在不同的时间点使用适当的车辆设置或驾驶参数(例如，油门、制动和转向命令)将车辆从路线或路径的第一点驾驶到第二点。
在一个实施方式中，在多个规划周期(也被称为行驶周期)(诸如，例如，在每100毫秒(ms)的时间间隔中)中执行规划阶段。针对规划周期或行驶周期中的每一个，将基于规划数据和控制数据发出一个或多个控制命令。即，对于每个100ms，规划模块305规划下一路线段或路径段，例如，包括目标位置和ADV到达目标位置所需的时间。替代地，规划模块305还可指定具体速度、方向和/或转向角等。在一个实施方式中，规划模块305为下一预定时间段(诸如5秒)规划路线段或路径段。对于每个规划周期，规划模块305基于先前周期中规划的目标位置来规划当前周期(例如，接下来的5秒)的目标位置。然后，控制模块306基于当前周期的规划数据和控制数据生成一个或多个控制命令(例如，油门命令、制动命令、转向控制命令)。
应注意，决策模块304和规划模块305可以集成为集成模块。决策模块304/规划模块305可以包括导航***或导航***的功能，以确定自动驾驶车辆的驾驶路径。例如，导航***可以确定用于影响自动驾驶车辆沿着以下路径移动的一系列速度和前进方向：所述路径在使自动驾驶车辆沿着通往最终目的地的基于车行道的路径前进的同时，基本上避免感知到的障碍物。目的地可以根据经由用户接口***113进行的用户输入来设定。导航***可以在自动驾驶车辆正在运行的同时动态地更新驾驶路径。导航***可以将来自GPS***和一个或多个地图的数据合并，以确定用于自动驾驶车辆的驾驶路径。
障碍物过滤模块309可用于识别ADV的感知区域中的障碍物集合，并过滤掉感知区域中的剩余障碍物。所识别的障碍物集合中的每个障碍物可以扩展到ADV正在行进的车道的宽度，使得ADV不能避开任何所识别的障碍物。当ADV感知到超过预定数量的障碍物时，可以自动调用障碍物过滤模块309，并且一旦感知到的障碍物低于预定数量，障碍物过滤模块309就可以自动地将ADV的规划函数传递给规划模块305。
应注意，如上文示出和描述的部件中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如，此类部件可以实施为安装并存储在永久性存储装置中的软件，所述软件可以通过处理器(未示出)加载在存储器中并在存储器中执行以实施贯穿本公开所述的过程或操作。替代地，此类部件可以实施为编程或嵌入到专用硬件(诸如，集成电路(例如，专用集成电路或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))中的可执行代码，所述可执行代码可以经由来自应用的相应驱动程序和/或操作***来访问。此外，此类部件可以实施为处理器或处理器内核中的专用硬件逻辑，作为可由软件部件通过一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。
障碍物过滤
图4示出了根据实施方式由的ADV用来过滤掉障碍物的示例性***。在实施方式中，障碍物过滤模块309可以作为替代模块提供给规划模块305，以用于规划ADV的轨迹。当规划ADV的轨迹时，障碍物过滤模块309可以首先基于地图信息和所感知的交通状况和/或从ADV的预测模块生成的预测结果来确定是否需要车道改变。如果不需要车道改变，则障碍物过滤模块309可以调用相同车道障碍物过滤器401以识别ADV正在行进的当前车道中的一个或多个障碍物，并过滤掉任何其他障碍物。
在实施方式中，在ADV的给定规划阶段期间，ADV将不处理过滤掉的障碍物。一个或多个所识别的障碍物中的每一个将由ADV扩展以看起来完全阻挡当前车道，这防止ADV避开(例如，通过)任何所识别的障碍物。
可以使用不同的过程来识别ADV要跟踪的一个或多个障碍物。作为一个示例，可以通过配置成选择在预测时间窗(例如，8秒)的开始处最接近ADV的障碍物、在预测窗的结束处最接近ADV的障碍物以及在预测窗期间与当前车道交叉的一个或多个障碍物的过程来识别ADV的障碍物集合。也就是说，在预测窗期间被预测到出现或占据当前车道的至少一部分的任何障碍物将被视为用于避开目的。换句话说，如果在预测窗期间障碍物的任何部分(例如，物理尺寸)在当前车道内，则将考虑该障碍物。位于当前车道中但位于预测窗之外的任何其他障碍物(例如，障碍物513)将被忽略或过滤掉，仅留下所识别的障碍物集合供ADV在规划下一最佳路径时进行处理。因此，可以在规划过程期间减少时间和资源消耗。
替代地，ADV可以配置成基于障碍物到ADV的距离以及在ADV前面与车道交叉的任何障碍物而不管其到ADV的距离来在预测窗期间识别固定数量的障碍物(例如，3个障碍物)。
如果ADV确定需要车道改变，则可以调用跨车道障碍物过滤器403。在这种情况下，ADV可以识别ADV切换到的新车道中的一个或多个障碍物。新车道中的一个或多个障碍物可以与由ADV所识别的当前车道中的障碍物集合类似地识别，以用于追踪。
在实施方式中，新车道或当前车道中的每个识别的障碍物将被扩展到它们各自车道的宽度，使得ADV在车道改变过程期间不能避开任何识别的障碍物。一旦完成车道改变，ADV就可以停止跟踪前一车道(即，在完成车道改变之前的当前车道)中的障碍物集合。
图5A至图5B是示出根据实施方式的如何在非避开场景中过滤掉障碍物的示例性图。图5A示出了在三车道道路上的车道B 514中行驶的主ADV 501，三车道道路还包括车道A512和车道C 516。三车道道路包括多个车道边界505至511。
主ADV 501可以识别障碍物的集合，该障碍物扩展使得主ADV501将不会避开任何障碍物。在该示例中，障碍物B 515、障碍物C 517和障碍物D 519已被识别为待扩展的障碍物。障碍物C 517可以是在预测窗开始时到主ADV 501最近的障碍物。障碍物B515可以是在预测窗结束时到主ADV 501最近的障碍物。障碍物D 519可以是在从车道A 512到车道C 516的预测窗期间与车道B 514交叉的障碍物。
如图中所示，障碍物B 515、障碍物C 517和障碍物D 519被扩展到车道B 514的宽度，使得每个扩展的障碍物阻挡整个车道，并且不允许主ADV 501避开任何扩展的障碍物。
图5B示出了主ADV 501的车道改变情形。在这种情形下，主ADV501将从车道B 514切换到车道A 512。在当前预测窗期间，主ADV可以继续跟踪已经扩展到车道B 514的宽度的已识别的障碍物的集合。主ADV可以使用用于识别车道B 514中的障碍物集合的相同标准进一步识别车道A 512中的障碍物的另一集合。
例如，车道A 512中的障碍物G 522、障碍物521和障碍物H 525可以被识别并扩展到车道A 512的宽度。障碍物G 522可以是在预测窗开始时到主ADV 501最近的障碍物。障碍物F 521可以是在预测窗结束时到主ADV 501最近的障碍物。障碍物H 525可以是越过车道A512进入到车道B 514的道路上的障碍物。
在实施方式中，主ADV 501可以在改变车道的过程期间跟踪车道A 512和车道B514中的所识别的障碍物的两个集合。一旦完成车道改变，主ADV 501就可以停止跟踪车道B514中所识别的障碍物集合。
图6是示出根据实施方式的过滤掉障碍物的示例性过程的流程图。过程600可以由处理逻辑执行，处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、处理器、处理装置、中央处理单元(CPU)、片上***(SoC)等)、软件(例如，在处理装置上运行/执行的指令)、固件(例如，微代码)或其组合。在一些实施方式中，过程600可以由图3A和图3B中所示的感知模块302、规划模块305、路线制定模块307和障碍物过滤模块309中的一个或多个来执行。
参考图6，在操作601中，处理逻辑感知ADV周围的驾驶环境，包括感知ADV正在其中移动的第一车道内的一个或多个障碍物的初始集合。在操作602中，处理逻辑将一个或多个障碍物的第一集合识别为初始集合的子集合以在规划阶段期间进行跟踪。该障碍物的集合在第一车道中被识别，并且可以包括在ADV的预测窗的开始处到ADV最近的障碍物、在预测时间窗结束处到ADV最近的障碍物、以及在预测窗期间与第一车道交叉的一个或多个障碍物。这样的过程实际上过滤掉与ADV的下一规划周期直接相关的任何障碍物。也就是说，在规划阶段期间，ADV过滤掉除了第一车道中识别出的障碍物之外的剩余障碍物。通过过滤掉剩余的障碍物，ADV在规划其下一路线时不会考虑这些对象如何表现，而只关注已识别的障碍物的集合。
在操作603中，ADV将每个识别的障碍物的尺寸扩展到第一车道的宽度，使得每个扩展的障碍物阻挡ADV以防止ADV避开任何扩展的障碍物。在操作604中，处理逻辑根据扩展的障碍物规划轨迹以控制ADV导航通过车道，而不考虑或使用初始集合中的剩余障碍物。通过过滤掉大量的障碍物，ADV仅需要处理对ADV的规划至关重要的较少的障碍物的集合，从而提高ADV的规划效率。在拥挤的道路段中，例如在高峰时段的高速公路中，本文中描述的方法可以大大提高ADV的规划性能。
应注意，如上文示出和描述的部件中的一些或全部可以在软件、硬件或其组合中实施。例如，此类部件可以实施为安装并存储在永久性存储装置中的软件，所述软件可以通过处理器(未示出)加载在存储器中并在存储器中执行以实施贯穿本公开所述的过程或操作。替代地，此类部件可以实施为编程或嵌入到专用硬件(诸如，集成电路(例如，专用集成电路或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))中的可执行代码，所述可执行代码可以经由来自应用的相应驱动程序和/或操作***来访问。此外，此类部件可以实施为处理器或处理器内核中的特定硬件逻辑，作为可由软件部件通过一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。
图7是示出可以与本公开的一个实施方式一起使用的数据处理***的示例的框图。例如，***1500可以表示以上所述的执行上述过程或方法中的任一个的任何数据处理***，例如，图1的障碍物过滤模块309。***1500可以包括许多不同的部件。这些部件可以实施为集成电路(IC)、集成电路的部分、分立电子装置或适用于电路板(诸如，计算机***的主板或***卡)的其它模块或者实施为以其它方式并入计算机***的机架内的部件。
还应注意，***1500旨在示出计算机***的许多部件的高阶视图。然而，应当理解的是，某些实施方式中可以具有附加的部件，此外，其它实施方式中可以具有所示部件的不同布置。***1500可以表示台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、移动电话、媒体播放器、个人数字助理(PDA)、智能手表、个人通信器、游戏装置、网络路由器或集线器、无线接入点(AP)或中继器、机顶盒或其组合。此外，虽然仅示出了单个机器或***，但是术语“机器”或“***”还应当被理解为包括单独地或共同地执行一个(或多个)指令集以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的机器或***的任何集合。
在一个实施方式中，***1500包括通过总线或互连件1510连接的处理器1501、存储器1503以及装置1505至1508。处理器1501可以表示其中包括单个处理器内核或多个处理器内核的单个处理器或多个处理器。处理器1501可以表示一个或多个通用处理器，诸如，微处理器、中央处理单元(CPU)等。更具体地，处理器1501可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、或实施其它指令集的处理器、或实施指令集组合的处理器。处理器1501还可以是一个或多个专用处理器，诸如，专用集成电路(ASIC)、蜂窝或基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、通信处理器、加密处理器、协处理器、嵌入式处理器、或者能够处理指令的任何其它类型的逻辑。
处理器1501(其可以是低功率多核处理器套接口，诸如超低电压处理器)可以充当用于与所述***的各种部件通信的主处理单元和中央集线器。这种处理器可以实施为片上***(SoC)。处理器1501被配置成执行用于执行本文所讨论的操作和步骤的指令。***1500还可以包括与可选的图形子***1504通信的图形接口，图形子***1504可以包括显示控制器、图形处理器和/或显示装置。
处理器1501可以与存储器1503通信，存储器1503在一个实施方式中可以经由多个存储器装置实施以提供给定量的***存储。存储器1503可以包括一个或多个易失性存储(或存储器)装置，诸如，随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)或者其它类型的存储装置。存储器1503可以存储包括由处理器1501或任何其它装置执行的指令序列的信息。例如，各种操作***、装置驱动程序、固件(例如，输入输出基本***或BIOS)和/或应用的可执行代码和/或数据可以加载到存储器1503中并由处理器1501执行。操作***可以是任何类型的操作***，例如，机器人操作***(ROS)、来自
Figure BDA0002200777490000161
公司的
Figure BDA0002200777490000162
操作***、来自苹果公司的
Figure BDA0002200777490000163
来自
Figure BDA0002200777490000164
公司的
Figure BDA0002200777490000165
LINUX、UNIX，或者其它实时或嵌入式操作***。
***1500还可以包括IO装置，诸如装置1505至1508，包括网络接口装置1505、可选的输入装置1506，以及其它可选的IO装置1507。网络接口装置1505可以包括无线收发器和/或网络接口卡(NIC)。所述无线收发器可以是WiFi收发器、红外收发器、蓝牙收发器、WiMax收发器、无线蜂窝电话收发器、卫星收发器(例如，全球定位***(GPS)收发器)或其它射频(RF)收发器或者它们的组合。NIC可以是以太网卡。
输入装置1506可以包括鼠标、触摸板、触敏屏幕(其可以与显示装置1504集成在一起)、指针装置(诸如，手写笔)和/或键盘(例如，物理键盘或作为触敏屏幕的一部分显示的虚拟键盘)。例如，输入装置1506可以包括联接到触摸屏的触摸屏控制器。触摸屏和触摸屏控制器例如可以使用多种触敏技术(包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术)中的任一种，以及其它接近传感器阵列或用于确定与触摸屏接触的一个或多个点的其它元件来检测其接触和移动或间断。
IO装置1507可以包括音频装置。音频装置可以包括扬声器和/或麦克风，以促进支持语音的功能，诸如语音识别、语音复制、数字记录和/或电话功能。其它IO装置1507还可以包括通用串行总线(USB)端口、并行端口、串行端口、打印机、网络接口、总线桥(例如，PCI-PCI桥)、传感器(例如，诸如加速度计运动传感器、陀螺仪、磁强计、光传感器、罗盘、接近传感器等)或者它们的组合。装置1507还可以包括成像处理子***(例如，摄像机)，所述成像处理子***可以包括用于促进摄像机功能(诸如，记录照片和视频片段)的光学传感器，诸如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光学传感器。某些传感器可以经由传感器集线器(未示出)联接到互连件1510，而诸如键盘或热传感器的其它装置可以根据***1500的具体配置或设计由嵌入式控制器(未示出)控制。
为了提供对诸如数据、应用、一个或多个操作***等信息的永久性存储，大容量存储设备(未示出)也可以联接到处理器1501。在各种实施方式中，为了实现更薄且更轻的***设计并且改进***响应性，这种大容量存储设备可以经由固态装置(SSD)来实施。然而，在其它实施方式中，大容量存储设备可以主要使用硬盘驱动器(HDD)来实施，其中较小量的SSD存储设备充当SSD高速缓存以在断电事件期间实现上下文状态以及其它此类信息的非易失性存储，从而使得在***活动重新启动时能够实现快速通电。另外，闪存装置可以例如经由串行***接口(SPI)联接到处理器1501。这种闪存装置可以提供***软件的非易失性存储，所述***软件包括所述***的BIOS以及其它固件。
存储装置1508可以包括计算机可访问的存储介质1509(也被称为机器可读存储介质或计算机可读介质)，其上存储有体现本文所述的任何一种或多种方法或功能的一个或多个指令集或软件(例如，模块、单元和/或逻辑1528)。处理模块/单元/逻辑1528可以表示上述部件中的任一个，例如，规划模块305、控制模块306以及障碍物过滤模块309。处理模块/单元/逻辑1528还可以在其由数据处理***1500、存储器1503和处理器1501执行期间完全地或至少部分地驻留在存储器1503内和/或处理器1501内，数据处理***1500、存储器1503和处理器1501也构成机器可访问的存储介质。处理模块/单元/逻辑1528还可以通过网络经由网络接口装置1505进行传输或接收。
计算机可读存储介质1509也可以用来永久性地存储以上描述的一些软件功能。虽然计算机可读存储介质1509在示例性实施方式中被示为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括存储所述一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应当被认为包括能够存储或编码指令集的任何介质，所述指令集用于由机器执行并且使得所述机器执行本公开的任何一种或多种方法。因此，术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括但不限于固态存储器以及光学介质和磁性介质，或者任何其它非暂时性机器可读介质。
本文所述的处理模块/单元/逻辑1528、部件以及其它特征可以实施为分立硬件部件或集成在硬件部件(诸如，ASICS、FPGA、DSP或类似装置)的功能中。此外，处理模块/单元/逻辑1528可以实施为硬件装置内的固件或功能电路。此外，处理模块/单元/逻辑1528可以以硬件装置和软件部件的任何组合来实施。
应注意，虽然***1500被示出为具有数据处理***的各种部件，但是并不旨在表示使部件互连的任何特定架构或方式；因为此类细节和本公开的实施方式没有密切关系。还应当认识到，具有更少部件或可能具有更多部件的网络计算机、手持计算机、移动电话、服务器和/或其它数据处理***也可以与本公开的实施方式一起使用。
前述详细描述中的一些部分已经根据在计算机存储器内对数据位的运算的算法和符号表示而呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员所使用的方式，以将他们的工作实质最有效地传达给本领域中的其他技术人员。本文中，算法通常被认为是导致所期望结果的自洽操作序列。这些操作是指需要对物理量进行物理操控的操作。
然而，应当牢记，所有这些和类似的术语均旨在与适当的物理量关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非在以上讨论中以其它方式明确地指出，否则应当了解，在整个说明书中，利用术语(诸如所附权利要求书中所阐述的术语)进行的讨论是指计算机***或类似电子计算装置的动作和处理，所述计算机***或电子计算装置操控计算机***的寄存器和存储器内的表示为物理(电子)量的数据，并将所述数据变换成计算机***存储器或寄存器或者其它此类信息存储设备、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。
本公开的实施方式还涉及用于执行本文中的操作的设备。这种计算机程序被存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何机构。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器装置)。
前述附图中所描绘的过程或方法可以由处理逻辑来执行，所述处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。尽管所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的，但是应当了解，所述操作中的一些可以按不同的顺序执行。此外，一些操作可以并行地执行而不是顺序地执行。
本公开的实施方式并未参考任何特定的编程语言进行描述。应认识到，可以使用多种编程语言来实施如本文描述的本公开的实施方式的教导。
在以上的说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述。将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的更宽泛精神和范围的情况下，可以对本公开作出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims (20)

1.一种用于操作自动驾驶车辆的计算机实施的方法，所述方法包括：
感知围绕自动驾驶车辆(ADV)的驾驶环境，包括感知所述ADV正行驶的第一车道内的障碍物的初始集合；
基于预定标准的第一集合，将一个或多个障碍物的第一集合识别为来自所述障碍物的初始集合的子集；
将所述障碍物的第一集合中的每个障碍物的尺寸扩展到所述第一车道的宽度，以防止所述ADV避开所述障碍物的第一集合中的任何障碍物；以及
根据所述障碍物的第一集合中的扩展的障碍物而不考虑所述初始集合中的剩余障碍物规划所述ADV的轨迹以控制所述ADV导航通过所述第一车道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述障碍物的第一集合包括在预测窗的开始处最接近所述ADV的障碍物、在所述预测窗的结束处最接近所述ADV的障碍物、以及在所述预测窗期间与所述第一车道交叉的一个或多个障碍物。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于所述ADV从所述第一车道切换到第二车道，基于预定标准的第二集合识别所述第二车道中的障碍物的第二集合；以及
将所述障碍物的第二集合中的每个障碍物扩展到所述第二车道的宽度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述ADV切换到所述第二车道后，所述ADV停止跟踪所述第一车道中的障碍物的第一集合。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述障碍物的第一集合和所述障碍物的第二集合中的每一个是车辆、人、自行车、摩托车或其他移动对象中的一种。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述障碍物的第一集合和所述障碍物的第二集合中的每一个对所述ADV呈现为多边形。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述ADV基于由所述ADV至少基于地图信息的预测结果来确定是否改变车道。
8.一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行操作，所述操作包括：
感知围绕自动驾驶车辆(ADV)的驾驶环境，包括感知所述ADV正行驶的第一车道内的障碍物的初始集合；
基于预定标准的第一集合，将一个或多个障碍物的第一集合识别为来自所述障碍物的初始集合的子集；
将所述障碍物的第一集合中的每个障碍物的尺寸扩展到所述第一车道的宽度，以防止所述ADV避开所述障碍物的第一集合中的任何障碍物；以及
根据所述障碍物的第一集合中的扩展的障碍物而不考虑所述初始集合中的剩余障碍物规划所述ADV的轨迹，以控制所述ADV导航通过所述第一车道。
9.根据权利要求8所述的机器可读介质，其中，所述障碍物的第一集合包括在预测窗的开始处最接近所述ADV的障碍物、在所述预测窗的结束处最接近所述ADV的障碍物、以及在所述预测窗期间与所述第一车道交叉的一个或多个障碍物。
10.根据权利要求8所述的机器可读介质，还包括：
响应于所述ADV从所述第一车道切换到第二车道，基于预定标准的第二集合识别所述第二车道中的障碍物的第二集合；以及
将所述障碍物的第二集合中的每个障碍物扩展到所述第二车道的宽度。
11.根据权利要求10所述的机器可读介质，其中，在所述ADV切换到所述第二车道后，所述ADV停止跟踪所述第一车道中的障碍物的第一集合。
12.根据权利要求10所述的机器可读介质，其中，所述障碍物的第一集合和所述障碍物的第二集合中的每一个是车辆、人、自行车、摩托车或其他移动对象中的一种。
13.根据权利要求12所述的机器可读介质，其中，所述障碍物的第一集合和所述障碍物的第二集合中的每一个对所述ADV呈现为多边形。
14.根据权利要求8所述的机器可读介质，其中，所述ADV基于由所述ADV至少基于地图信息的预测结果来确定是否改变车道。
15.一种数据处理***，包括：
处理器；以及
存储器，联接到所述处理器以存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行操作，所述操作包括：
感知围绕自动驾驶车辆(ADV)的驾驶环境，包括感知所述ADV正行驶的第一车道内的障碍物的初始集合，
基于预定标准的第一集合，将一个或多个障碍物的第一集合识别为来自所述障碍物的初始集合的子集，
将所述障碍物的第一集合中的每个障碍物的尺寸扩展到所述第一车道的宽度，以防止所述ADV避开所述障碍物的第一集合中的任何障碍物，以及
根据所述障碍物的第一集合中的扩展的障碍物而不考虑所述初始集合中的剩余障碍物规划所述ADV的轨迹以控制所述ADV导航通过所述第一车道。
16.根据权利要求15所述的***，其中，所述障碍物的第一集合包括在预测窗的开始处最接近所述ADV的障碍物、在所述预测窗的结束处最接近所述ADV的障碍物、以及在所述预测窗期间与所述第一车道交叉的一个或多个障碍物。
17.根据权利要求15所述的***，还包括：
响应于所述ADV从所述第一车道切换到第二车道，基于预定标准的第二集合识别所述第二车道中的障碍物的第二集合；以及
将所述障碍物的第二集合中的每个障碍物扩展到所述第二车道的宽度。
18.根据权利要求17所述的***，其中，在所述ADV切换到所述第二车道后，所述ADV停止跟踪所述第一车道中的障碍物的第一集合。
19.根据权利要求17所述的***，其中，所述障碍物的第一集合和所述障碍物的第二集合中的每一个是车辆、人、自行车、摩托车或其他移动对象中的一种。
20.根据权利要求19所述的***，其中，所述障碍物的第一集合和所述障碍物的第二集合中的每一个对所述ADV呈现为多边形。
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