CN112146667B - 一种车辆过渡轨迹的生成方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种车辆过渡轨迹的生成方法及装置，通过获取车辆的位置信息，以及针对车辆的起始参考线与终止参考线，接着从起始参考线中，确定与位置信息匹配的起点，并获取针对起点的起始信息，以及针对终止参考线的终止信息，然后根据起始信息与终止信息，生成从起点至终止参考线的过渡轨迹，使车辆沿过渡轨迹进行自动行驶，通过预先设置针对起点的起始信息，以及针对终点参考线的终止信息，使得车辆能够在获取当前的位置与终止参考线后，根据起始信息与终止信息，得到过渡轨迹，并沿该过渡轨迹进行行驶，能够实现变道、变道跟车以及车道保持等自动驾驶方式，不仅提高了计算效率，而且能够保证车辆行驶路径的合理性，避免车辆发生侧移。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆过渡轨迹的生成方法和一种车辆过渡轨迹的生成装置。
背景技术
随着自动驾驶技术的发展，车辆的自动驾驶功能越来越成熟，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。其中，自动驾驶的路径过渡规划，主要通过算法计算得到车辆的过渡轨迹。然而，当前算法所得的过渡轨迹，一方面无法保证所求解出来的路径为全局最优，另一方面虽然可以保证全局最优，但是需要进行大量的计算，计算耗时长，效率低下，无法应用于偏底层的无人驾驶控制器中，并且无法保证车辆不发生侧移。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆过渡轨迹的生成方法，以解决现有技术中车辆的自动驾驶中过渡轨迹计算效率低下，容易导致车辆发生侧移的问题。
相应的，本发明实施例还提供了一种车辆过渡轨迹的生成装置，用以保证上述方法的实现及应用。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种车辆过渡轨迹的生成方法，包括：
获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线；
从所述起始参考线中，确定与所述位置信息匹配的起点；
获取针对所述起点的起始信息，以及针对所述终止参考线的终止信息；
根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶。
可选地，所述起始信息包括与所述起点匹配的一阶导数与二阶导数，所述终止信息包括与所述终止参考线匹配的目标导数，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶，包括：
获取针对所述车辆的轨迹处理模型；
将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶。
可选地，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶之前，所述方法还包括：
获取所述起点的起点坐标与航向信息；
采用所述起点坐标与所述航向信息，建立与所述起点匹配的参考坐标系；
确定所述起点坐标在所述参考坐标系的一阶导数与二阶导数。
可选地，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶之前，所述方法还包括：
从所述终止参考线中，选取与所述终止信息匹配的若干个终点，并获取所述终点的终点坐标；
确定所述终点坐标在所述参考坐标系的目标导数。
可选地，所述获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线，包括：
获取世界坐标系下车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线，所述世界坐标系为所述车辆中预设地图对应的坐标系；
所述将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶，包括：
将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成所述参考坐标系下所述起点至所述终止参考线的初始过渡轨迹；
将所述参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与所述世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
可选地，所述初始过渡轨迹包括若干个路径点，所述将所述参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与所述世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶，包括：
获取针对所述参考坐标系与所述世界坐标系的坐标转换信息，以及所述路径点在所述参考坐标系中的路径坐标；
按照所述坐标转换信息，将所述初始过渡轨迹的路径坐标转换为与所述世界坐标系对应的目标路径坐标；
确定与所述目标路径坐标对应的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
可选地，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶，包括：
从所述终止参考线上，获取与所述终止信息匹配的若干个终点；
获取所述起点的起点坐标，以及所述终点的终点坐标；
确定所述终点坐标对应的坐标参数；
采用所述起点坐标、所述坐标参数以及所述起始信息，生成由所述起点至所述终点的若干条第一过渡轨迹；
获取针对所述第一过渡轨迹的路径筛选信息；
从所述若干条第一过渡轨迹中，选择与所述路径筛选信息匹配成功的第二过渡轨迹，使所述车辆沿所述第二过渡轨迹进行自动行驶。
本发明实施例还公开了一种车辆过渡轨迹的生成装置，包括：
数据获取模块，用于获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线；
起点确定模块，用于从所述起始参考线中，确定与所述位置信息匹配的起点；
路径信息获取模块，用于获取针对所述起点的起始信息，以及针对所述终止参考线的终止信息；
过渡轨迹生成模块，用于根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶。
可选地，所述起始信息包括与所述起点匹配的一阶导数与二阶导数，所述终止信息包括与所述终止参考线匹配的目标导数，所述过渡轨迹生成模块包括：
信息获取子模块，用于获取针对所述车辆的轨迹处理模型；
过渡轨迹生成子模块，用于将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶。
可选地，所述装置还包括：
起点信息获取模块，用于获取所述起点的起点坐标与航向信息；
坐标系建立模块，用于采用所述起点坐标与所述航向信息，建立与所述起点匹配的参考坐标系；
第一参数确定模块，用于确定所述起点坐标在所述参考坐标系的一阶导数与二阶导数。
可选地，所述装置还包括：
终点坐标获取模块，用于从所述终止参考线中，选取与所述终止信息匹配的若干个终点，并获取所述终点的终点坐标；
第二参数确定模块，用于确定所述终点坐标在所述参考坐标系的目标导数。
可选地，所述数据获取模块具体用于：
获取世界坐标系下车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线，所述世界坐标系为所述车辆中预设地图对应的坐标系；
所述过渡轨迹生成子模块包括：
初始路径生成单元，用于将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成所述参考坐标系下所述起点至所述终止参考线的初始过渡轨迹；
目标路径确定单元，用于将所述参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与所述世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
可选地，所述初始过渡轨迹包括若干个路径点，所述目标路径确定单元具体用于：
获取针对所述参考坐标系与所述世界坐标系的坐标转换信息，以及所述路径点在所述参考坐标系中的路径坐标；
按照所述坐标转换信息，将所述初始过渡轨迹的路径坐标转换为与所述世界坐标系对应的目标路径坐标；
确定与所述目标路径坐标对应的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
可选地，所述过渡轨迹生成模块包括：
终点确定子模块，用于从所述终止参考线上，获取与所述终止信息匹配的若干个终点；
坐标获取模块，用于获取所述起点的起点坐标，以及所述终点的终点坐标；
坐标参数确定模块，用于确定所述终点坐标对应的坐标参数；
过渡轨迹生成子模块，用于采用所述起点坐标、所述坐标参数以及所述起始信息，生成由所述起点至所述终点的若干条第一过渡轨迹；
路径筛选信息获取子模块，用于获取针对所述第一过渡轨迹的路径筛选信息；
路径筛选子模块，用于从所述若干条第一过渡轨迹中，选择与所述路径筛选信息匹配成功的第二过渡轨迹，使所述车辆沿所述第二过渡轨迹进行自动行驶。
本发明实施例还公开了一种车辆，包括：
一个或多个处理器；和
其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述车辆执行如上所述的一个或多个的方法。
本发明实施例还公开了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的一个或多个的方法。
本发明实施例包括以下优点：
在本发明实施例中，可以通过获取车辆的位置信息，以及针对车辆的起始参考线与终止参考线，接着从起始参考线中，确定与位置信息匹配的起点，并获取针对起点的起始信息，以及针对终止参考线的终止信息，然后根据起始信息与终止信息，生成从起点至终止参考线的过渡轨迹，使车辆沿过渡轨迹进行自动行驶，通过预先设置针对起点的起始信息，以及针对终点参考线的终止信息，使得车辆能够在获取当前的位置与终止参考线后，根据起始信息与终止信息，得到过渡轨迹，并沿该过渡轨迹进行行驶，能够实现变道、变道跟车以及车道保持等自动驾驶方式，不仅提高了计算效率，而且能够保证车辆行驶路径的合理性，避免车辆发生侧移。
附图说明
图1是本发明的一种车辆过渡轨迹的生成方法实施例的步骤流程图；
图2是本发明实施例中参考线的示意图；
图3是本发明实施例中参考坐标系的示意图；
图4是本发明的一种车辆过渡轨迹的生成装置实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
当车辆以自动驾驶模型运行时，需要车辆通过一定的算法得到车辆的过渡轨迹，以便根据所得到的过渡轨迹进行行驶。其中，无人驾驶的过渡轨迹主要用于在两条不同路径之间的过渡连接，一方面要求计算出来的过渡轨迹使全局中相对较优的过渡路径，另一方面要求计算效率高，以便在偏底层的无人驾驶控制器中使用，并使车辆根据过渡轨迹进行行驶时符合车辆的非完整性运动学约束。
因此，本发明实施例的核心发明点之一在于选取需要进行移动的两条参考线，并将其分为起始参考线以及终止参考线，接着在参考线中确定起点与终点，设置针对起点与终点的规划条件，对起点与终点对应的坐标进行处理，得到参考坐标系下起点和终点的坐标参数，从而将车辆的非完整约束转换为对坐标x、y的约束，并建立边界值问题，通过求解得到参考坐标系下车辆的过渡轨迹，然后进行参考系的转换，将过渡轨迹转换为适配于世界坐标系的过渡轨迹，使车辆沿该过渡轨迹进行自动行驶，进而不仅降低了计算的复杂度，提高了计算效率，而且能够适应不同的自动驾驶场景，具有广泛的适用性。
具体的，参照图1，示出了本发明的一种车辆过渡轨迹的生成方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线；
作为一种示例，随着自动驾驶技术的发展，车辆可以具备自动驾驶功能，当开启自动驾驶功能后，能够将驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来，甚至由车载***完全对车辆的行驶进行控制，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部分情况下进行行驶，如无人运输等。对于车辆的自动驾驶，可以包括车辆保持当前车道行驶、变道、变道跟车等等。
在本发明实施例中，当车辆处于自动驾驶状态时，可以获取车辆的位置信息，以及针对车辆的起始参考线与终止参考线。其中，位置信息可以为通过车辆预设地图中进行获取的车辆当前的位置，该位置可以为地图对应坐标系(即世界坐标系)下的经纬度等。
参考图2，示出了本发明实施例中参考线的示意图，参考线可以为车辆行驶通道的车道线，则可以根据车辆的变道方向，对起始车道线与终止车道线进行确定，其中，起始车道线A为车辆自动行驶过程中起点所在的车道线，终止车道线B为自动行驶过程中终点所在的车道线。例如，起始车道线与终止车道线可以为车辆当前行驶车道中车道边缘线、车道中间线等，则通过选择起始车道线与终止车道线之后，可以确定起点与终点，并计算得到过渡轨迹C，使得车辆能够沿过渡轨迹进行自动行驶，实现变道等。
需要说明的是，本发明实施例中车载***可以在满***通规则的情况下，若需要进行车辆变道，则获取允许变道的车道线，以保证车辆行驶的合理性。同时，对于过渡轨迹，车辆可以不严格从起点移动至终点，例如可以设置判定条件，当判定车辆已经从起始车道变道至目标车道，则可以发出保持当前车道行驶的指令，避免车辆过于机械地继续行驶至终止车道线的终点，造成车辆事故等情况。
步骤102，从所述起始参考线中，确定与所述位置信息匹配的起点；
在具体实现中，通过获取车辆当前的位置信息以及起始参考线，可以从起始参考线中确定与位置信息匹配的起点。例如，可以在起始参考线中，将与车辆行驶方向垂直距离最短的且位于起始参考线上的点，作为起点。
步骤103，获取针对所述起点的起始信息，以及针对所述终止参考线的终止信息；
在具体实现中，起始信息可以为针对车辆过渡轨迹进行设置的起始条件，起始条件可以为对起点的坐标进行规划的条件，终止信息可以为针对车辆过渡轨迹进行设置的终止条件，终止条件可以为对过渡轨迹的终点进行规划的条件，从而可以通过起始条件与终止条件对过渡轨迹的起点与终点进行约束，保证过渡轨迹的合理性。
在一种示例中，可以将车辆视为微分平坦***，选取x、y坐标作为其平坦输出，并确定x、y坐标的起点和终点的位置，以及对应的n阶导数，或者航向、曲率、曲率变化率等，作为过渡轨迹规划的起始条件和终止条件，以便对过渡轨迹进行约束。
步骤104，根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶。
在具体实现中，当确定了车辆过渡轨迹的起始条件和终止条件，可以根据两者生成从起始参考线的起点至终止参考线的过渡轨迹，以便使车辆沿过渡轨迹进行自动行驶。
在本发明的一种可选实施例中，起始信息可以包括与起点匹配的一阶导数与二阶导数，终止信息可以包括与终止参考线匹配的目标导数，则可以通过获取针对车辆的轨迹处理模型，以及路径筛选信息，接着将起点坐标对应的一阶导数和二阶导数以及终止参考线上各个终点坐标对应的目标导数输入轨迹处理模型，生成针对起点的目标过渡轨迹，使车辆沿目标过渡轨迹进行自动行驶。
在具体实现中，可以通过获取起点的起点坐标与航向信息，并采用起点坐标与航向信息，建立与起点匹配的参考坐标系，然后确定起点坐标在参考坐标下的一阶导数与二阶导数。其中，航向信息可以为起点切线的方向信息，随着车辆运动方向的变化，航向信息也随之变化。此外，可以从终止参考线中，选取与终止信息匹配的若干个终点，并获取这些终点的终点坐标，然后确定终点坐标在参考坐标系下的目标导数，从而在所得到的参考坐标系下，确定起点与终点对应的坐标参数，以便将坐标参数作为轨迹处理模型的输入，得到针对路径筛选信息的路径参数。
其中，轨迹处理模型可以为用于进行过渡轨迹最优参数控制的函数，通过轨迹处理模型可以得到针对车辆当前的最佳路径，通过将起点与终点的坐标参数输入轨迹处理模型，可以得到起点至终点的最优解，即得到全局中相对合理的过渡轨迹，以便车辆通过该过渡轨迹进行自动行驶。
在具体实现中，可以将起点的一阶导数与二阶导数，以及终点的目标导数输入路径筛选信息，生成参考坐标系下起点至终止参考线的初始过渡轨迹，接着将参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使车辆沿目标过渡轨迹进行自动驾驶。具体的，获取针对参考坐标系与世界坐标系的坐标转换信息，以及路径点在参考坐标系中的路径坐标，接着按照坐标转换信息，将初始过渡轨迹的路径坐标转换为与世界坐标系对应的目标路径坐标，然后确定与目标路径坐标对应的目标过渡轨迹，使车辆沿目标过渡轨迹进行自动驾驶。
其中，在得到参考坐标系下车辆的过渡轨迹之后，可以获取过渡轨迹在参考坐标系下各个路径点的路径坐标，并按照预设的坐标转换信息，将路径坐标转换为世界坐标系下的路径坐标，从而世界坐标系下路径坐标的连线即车辆实际的过渡轨迹，进而使得车辆能够在获取当前的位置与终止参考线后，根据起始信息与终止信息，得到过渡轨迹，并沿该过渡轨迹进行行驶，能够实现变道、变道跟车以及车道保持等自动驾驶方式，不仅提高了计算效率，而且能够保证车辆行驶路径的合理性，避免车辆发生侧移。
在一种示例中，通过获取车辆当前的位置，并确定了起始参考线与终止参考线后，可以在起始参考线上选择与车辆当前位置最近的点作为起点，参考图3，示出了本发明实施例中参考坐标系的示意图，将与车辆行驶方向垂直距离d最短的且位于起始参考线上的点(即将起始参考线上与车辆位置最近的点)，作为起点P0＝(x0，y0，θ0)，并以该起点为原点，起点对应的航向作为x轴方向，建立参考坐标系F0。
起始信息包括起点坐标的一阶导数与二阶导数，其中，一阶导数可以为将起点对应的航向h0、曲率k0等条件转化为y对x的一阶导数vy0，以及y对x的二阶导数ay0，具体转化方式可以为：
vy0＝tan-1(h0)
ay0＝k0·(1+vy02)1.5
由于起点P0即为参考坐标系的原点，因此，其转化后的位置P0’＝ (px0，py0)＝(0，0)，且航向h0’＝0，而曲率不受坐标转化影响，可以保持不变，从而起始信息最终可以包括：
py0＝0
vy0＝0
ay0＝k0
此外，终止信息包括目标导数，为了保证过渡轨迹的连续性，过渡轨迹需要进行二阶连续，则终止信息可以为终点坐标的y对x的一阶导数vy0 和二阶导数ay0。具体的，可以采用4次多项式的形式表示终点所在的曲线，曲线的范围最大可以设置为从终止参考线的起点到终点，即曲线包含于终止参考线，从而在终止参考线上，选择满足该4次多项式的若干个终点 [Q0，…Qm]，Qi＝(xi，yi)，i的范围为[0,m]，然后将这些终点的坐标转化到参考坐标系F0中，并通过最小二乘法拟合曲线上的终点，得到4次多项式的系数
从而终止信息最终可以为 ye(x)＝c0+c1·x+c2·x2+c3·x3。
需要说明的是，在本发明实施例中，采用了4次多项式的形式表示终点所在的曲线，可选地，对于终点所在的曲线，可以为n次多项式，n大于或等于3，本发明对此不作限制。
具体的，轨迹处理模型可以为：
s＝[p,v,a]
u＝j
其中s是三维状态量，f是***方程，p是y方向位置，v是y对x的一阶导数，a是y对x的二阶导数，j是y对x的三阶导数，j作为***的输入 u。
求解过程可以包括：
1、建立***的哈密尔顿函数H(s,u,λ)，其中λ是***的协状态，如下公式所示，其中，λ＝[λ1,λ2,λ3]T：
H(s,u,λ)＝g0+λT·f(s,u)＝1+j2+λ1v+λ2a+λ3j
2、求解使得
成立的协状态λ，即为使***目标函数J 最小的协状态；
3、代入λ求解使得
成立的最优控制u*即j*；
4、通过最优控制u*求解***的最优状态即最优路径s*＝[py*,vy*,ay*]T，其形式为y关于x的多项式；
5、通过***的最优状态s*以及终止条件的多项式ye(x)求得***的协状态λ的初值为λ(0)＝[α,β,γ]T；
6、将上述λ(0)＝[α,β,γ]T代入***的最优控制u*即j*中，再将最优控制 j*代入目标函数J中，即令j＝j*，令其一阶导数为0，求得使J最小的xf，即xf_min。
其中，λ可以为用于以起始信息与终止信息对应的坐标参数进行表示的表达式，从而通过对起始信息与终止信息进行运算，得到中间状态值λ后，将该与起始信息和终止信息关联的参数输入轨迹处理模型中的目标函数J，可以得到与车辆当前位置对应的最优过渡轨迹。
具体的，目标函数J可以为轨迹处理模型中对参考坐标系下过渡轨迹的最优边界值的限定条件，在求解得到中间状态值λ之后，可以将λ代入目标函数J求解得到最优路径。具体可以包括如下过程：
J＝g1+g2+g3
g0＝1+j2
其中，xf表示过渡轨迹的长度，且xf∈[xfmin,xfmax]；j表示y对x的三阶导数。目标函数J由三部分组成，g1表示过渡轨迹沿x方向的对于x以及 y对x的三阶导数的和的平方的积分；g2是一个indicator函数，用于近似地表示不等式约束xf≥xfmin；g3也是一个indicator函数，用于近似地表示不等式约束xf≤xfmax；t表示一个可变参数，t>0，而且t的值越大，g2和g3就越接近其代表的不等式约束。通过定义g2和g3，实现对路径长度xf的软约束限制，从而在参考坐标系下求解两条路径之间的过渡轨迹，其本质上是求解一个纵坐标y关于横坐标x的多项式，大大降低了过渡轨迹计算的复杂度，有效提高了计算效率，同时所得的过渡轨迹结合了车辆的当前位置、航向、曲率以及曲率变化的条件，能够符合车辆的非完整性运动学约束。
在得到参考坐标系下的过渡轨迹之后，可以将过渡轨迹上的路径点转换为适配于世界坐标系的路径点坐标，连线得到实际的过渡轨迹。具体的，假设过渡轨迹上的点为Pi＝[xi,yi,θi,ki]，其中xi、yi分别为其横纵坐标，θi为其航向角，ki为其曲率，且xi∈[x0,xf_min]，s*(xi)＝[pyi,vyi,ayi]T，则：
yi＝pyi
θi＝tan-1(vyi)
ki＝ayi·(1+vyi2)-1.5
然后将求得的所有过渡轨迹上的点Pi通过坐标变换，从参考坐标系转化到世界坐标系下，即可得到最终的过渡轨迹，以离散点Pi′的形式表示。已知起点坐标为P0＝[x0,y0,θ0]，则可以通过以下方式：
θi′＝θi+θ0
ki′＝ki
求得坐标变换后的点Pi′＝[xi′,yi′,θi′,ki′]，从而通过根据起始信息与终止信息，得到过渡轨迹，并沿该过渡轨迹进行行驶，能够实现变道、变道跟车以及车道保持等自动驾驶方式，不仅提高了计算效率，而且能够保证车辆行驶路径的合理性，避免车辆发生侧移。
在本发明的另一种可选实施例中，可以从终止参考线上，获取与终止信息匹配的若干个终点，接着获取起点的起点坐标，以及终点的终点坐标，并确定终点坐标对应的坐标参数，然后采用起点坐标、坐标参数以及起始信息，生成由起点至终点的若干条第一过渡轨迹，再获取针对第一过渡轨迹的路径筛选信息，并从若干条第一过渡轨迹中，选择与路径筛选信息匹配成功的第二过渡轨迹，使车辆沿第二过渡轨迹进行自动行驶。
在具体实现中，路径筛选信息可以为表示参考坐标系下过渡轨迹的最优边界值的限定条件，例如目标函数，从而通过将各个坐标参数输入该目标函数，可以得到起点至终点的最优解，即得到全局中相对合理的过渡轨迹，以便车辆通过该过渡轨迹进行自动行驶。其中，终止信息可以包括目标导数，则可以从终止参考线中，确定与目标导数对应的一系列终点，并获取各个终点的坐标参数，可以包括各个坐标点对应的一阶导数、二阶导数等，接着采用起点坐标、各个终点的终点坐标、坐标参数以及起始信息等，生成参考坐标系下由起点至各个终点的若干条第一过渡轨迹，然后获取路径筛选信息，并根据路径筛选信息从这些第一过渡轨迹中，选择最优的目标过渡轨迹，并对该目标过渡轨迹对应的路径点进行坐标转换，得到车辆实际的过渡轨迹。
在一种示例中，可以将过渡轨迹的终止信息对应的多项式ye(x)离散为一系列坐标点[R0,…,Rm]，并获取其对应的一阶导数vy，二阶导数ay，则 Ri＝[xi,yi,vyi,ayi]，i∈[0,m]。接着结合起始点P0′和起始信息建立方程，分别求解每个点[R0,…,Rm]对应的过渡轨迹s＝[py,vy,ay]T，得到形式为y关于x的多项式，然后获取目标函数J，并将该y关于x的多项式代入目标函数中，选择使目标函数J最小的过渡轨迹作为最优路径s*＝[py*,vy*,ay*]T，其对应的路径长度即为xf_min，然后根据上述由参考坐标系转换为世界坐标系的方式，对过渡轨迹进行转换，获得车辆实际的过渡轨迹，从而通过预先设置针对起点的起始信息，以及针对终点参考线的终止信息，使得车辆能够在获取当前的位置与终止参考线后，根据起始信息与终止信息，得到过渡轨迹，并沿该过渡轨迹进行行驶，能够实现变道、变道跟车以及车道保持等自动驾驶方式，不仅提高了计算效率，而且能够保证车辆行驶路径的合理性，避免车辆发生侧移。
需要说明的是，本发明实施例包括但不限于上述示例，可以理解的是，在本发明实施例的思想指导下，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，本发明对此不作限制。
在本发明实施例中，可以通过获取车辆的位置信息，以及针对车辆的起始参考线与终止参考线，接着从起始参考线中，确定与位置信息匹配的起点，并获取针对起点的起始信息，以及针对终止参考线的终止信息，然后根据起始信息与终止信息，生成从起点至终止参考线的过渡轨迹，使车辆沿过渡轨迹进行自动行驶，通过预先设置针对起点的起始信息，以及针对终点参考线的终止信息，使得车辆能够在获取当前的位置与终止参考线后，根据起始信息与终止信息，得到过渡轨迹，并沿该过渡轨迹进行行驶，能够实现变道、变道跟车以及车道保持等自动驾驶方式，不仅提高了计算效率，而且能够保证车辆行驶路径的合理性，避免车辆发生侧移。
需要说明的是，对于方法实施例，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，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图4，示出了本发明的一种车辆过渡轨迹的生成装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：
数据获取模块401，用于获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线；
起点确定模块402，用于从所述起始参考线中，确定与所述位置信息匹配的起点；
路径信息获取模块403，用于获取针对所述起点的起始信息，以及针对所述终止参考线的终止信息；
过渡轨迹生成模块404，用于根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶。
在本发明的一种可选实施例中，所述起始信息包括与所述起点匹配的一阶导数与二阶导数，所述终止信息包括与所述终止参考线匹配的目标导数，所述过渡轨迹生成模块404包括：
信息获取子模块，用于获取针对所述车辆的轨迹处理模型；
过渡轨迹生成子模块，用于将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶。
在本发明的一种可选实施例中，所述装置还包括：
起点信息获取模块，用于获取所述起点的起点坐标与航向信息；
坐标系建立模块，用于采用所述起点坐标与所述航向信息，建立与所述起点匹配的参考坐标系；
第一参数确定模块，用于确定所述起点坐标在所述参考坐标系的一阶导数与二阶导数。
在本发明的一种可选实施例中，所述装置还包括：
终点坐标获取模块，用于从所述终止参考线中，选取与所述终止信息匹配的若干个终点，并获取所述终点的终点坐标；
第二参数确定模块，用于确定所述终点坐标在所述参考坐标系的目标导数。
在本发明的一种可选实施例中，所述数据获取模块401具体用于：
获取世界坐标系下车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线，所述世界坐标系为所述车辆中预设地图对应的坐标系；
所述过渡轨迹生成子模块包括：
初始路径生成单元，用于将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成所述参考坐标系下所述起点至所述终止参考线的初始过渡轨迹；
目标路径确定单元，用于将所述参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与所述世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
在本发明的一种可选实施例中，所述初始过渡轨迹包括若干个路径点，所述目标路径确定单元具体用于：
获取针对所述参考坐标系与所述世界坐标系的坐标转换信息，以及所述路径点在所述参考坐标系中的路径坐标；
按照所述坐标转换信息，将所述初始过渡轨迹的路径坐标转换为与所述世界坐标系对应的目标路径坐标；
确定与所述目标路径坐标对应的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
在本发明的一种可选实施例中，所述过渡轨迹生成模块404包括：
终点确定子模块，用于从所述终止参考线上，获取与所述终止信息匹配的若干个终点；
坐标获取模块，用于获取所述起点的起点坐标，以及所述终点的终点坐标；
坐标参数确定模块，用于确定所述终点坐标对应的坐标参数；
过渡轨迹生成子模块，用于采用所述起点坐标、所述坐标参数以及所述起始信息，生成由所述起点至所述终点的若干条第一过渡轨迹；
路径筛选信息获取子模块，用于获取针对所述第一过渡轨迹的路径筛选信息；
路径筛选子模块，用于从所述若干条第一过渡轨迹中，选择与所述路径筛选信息匹配成功的第二过渡轨迹，使所述车辆沿所述第二过渡轨迹进行自动行驶。
对于装置实施例而言，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。
本发明实施例还提供了一种车辆，包括：
一个或多个处理器；和
其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述车辆执行本发明实施例所述的方法。
本发明实施例还提供了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行本发明实施例所述的方法。
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。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器、EEPROM、Flash以及eMMC等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种车辆过渡轨迹的生成方法和一种车辆过渡轨迹的生成装置，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。
Claims (9)
1.一种车辆过渡轨迹的生成方法，其特征在于，包括：
获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线；
从所述起始参考线中，确定与所述位置信息匹配的起点，所述起点为与所述车辆的行驶方向垂直距离最短且位于所述起始参考线上的点；
获取针对所述起点的起始信息，以及针对所述终止参考线的终止信息；
根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶；
其中，所述起始信息包括与所述起点匹配的一阶导数与二阶导数，所述终止信息包括与所述终止参考线匹配的目标导数，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶，包括：
获取针对所述车辆的轨迹处理模型；
将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶之前，所述方法还包括：
获取所述起点的起点坐标与航向信息；
采用所述起点坐标与所述航向信息，建立与所述起点匹配的参考坐标系；
确定所述起点坐标在所述参考坐标系的一阶导数与二阶导数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶之前，所述方法还包括：
从所述终止参考线中，选取与所述终止信息匹配的若干个终点，并获取所述终点的终点坐标；
确定所述终点坐标在所述参考坐标系的目标导数。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线，包括：
获取世界坐标系下车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线，所述世界坐标系为所述车辆中预设地图对应的坐标系；
所述将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶，包括：
将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成所述参考坐标系下所述起点至所述终止参考线的初始过渡轨迹；
将所述参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与所述世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始过渡轨迹包括若干个路径点，所述将所述参考坐标系中的初始过渡轨迹转换为与所述世界坐标系匹配的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶，包括：
获取针对所述参考坐标系与所述世界坐标系的坐标转换信息，以及所述路径点在所述参考坐标系中的路径坐标；
按照所述坐标转换信息，将所述初始过渡轨迹的路径坐标转换为与所述世界坐标系对应的目标路径坐标；
确定与所述目标路径坐标对应的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动驾驶。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶，包括：
从所述终止参考线上，获取与所述终止信息匹配的若干个终点；
获取所述起点的起点坐标，以及所述终点的终点坐标；
确定所述终点坐标对应的坐标参数；
采用所述起点坐标、所述坐标参数以及所述起始信息，生成由所述起点至所述终点的若干条第一过渡轨迹；
获取针对所述第一过渡轨迹的路径筛选信息；
从所述若干条第一过渡轨迹中，选择与所述路径筛选信息匹配成功的第二过渡轨迹，使所述车辆沿所述第二过渡轨迹进行自动行驶。
7.一种车辆过渡轨迹的生成装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取车辆的位置信息，以及针对所述车辆的起始参考线与终止参考线；
起点确定模块，用于从所述起始参考线中，确定与所述位置信息匹配的起点，所述起点为与所述车辆的行驶方向垂直距离最短且位于所述起始参考线上的点；
路径信息获取模块，用于获取针对所述起点的起始信息，以及针对所述终止参考线的终止信息；
过渡轨迹生成模块，用于根据所述起始信息与所述终止信息，生成从所述起点至所述终止参考线的过渡轨迹，使所述车辆沿所述过渡轨迹进行自动行驶；
其中，所述起始信息包括与所述起点匹配的一阶导数与二阶导数，所述终止信息包括与所述终止参考线匹配的目标导数，所述过渡轨迹生成模块包括：
信息获取子模块，用于获取针对所述车辆的轨迹处理模型；
过渡轨迹生成子模块，用于将所述一阶导数、二阶导数以及目标导数输入所述轨迹处理模型，生成针对所述起点的目标过渡轨迹，使所述车辆沿所述目标过渡轨迹进行自动行驶。
8.一种车辆，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；和
其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述车辆执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 46, room 406, No. 1, Yichuang street, Zhongxin knowledge city, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong 510725 Applicant after: Guangzhou Xiaopeng Automatic Driving Technology Co.,Ltd. Address before: Room 46, room 406, No.1, Yichuang street, Zhongxin knowledge city, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: Guangzhou Xiaopeng Automatic Driving Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240228 Address after: 510000 No.8 Songgang street, Cencun, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: GUANGZHOU XIAOPENG MOTORS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 46, room 406, No. 1, Yichuang street, Zhongxin knowledge city, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong 510725 Patentee before: Guangzhou Xiaopeng Automatic Driving Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| TR01 | Transfer of patent right |