CN115454100A - 全局速度规划方法、全局速度规划装置与规划*** - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种全局速度规划方法、全局速度规划装置与规划***。该方法包括第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；获取步骤，控制车辆按照初始全局轨迹进行行驶，以获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；第一比较步骤，在小于或者等于预定阈值的情况下，执行获取步骤至少一次，直到车辆到达目的地；第二比较步骤，大于预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行第一规划步骤和获取步骤至少一次，直到车辆到达目的地，解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
Description
技术领域
本申请涉及自动驾驶技术领域，具体而言，涉及一种全局速度规划方法、全局速度规划装置、计算机可读存储介质、处理器与规划***。
背景技术
全局速度规划作为自动驾驶的关键技术，其主要是根据全局规划输出的最优路径信息和路径片段限速信息，确定沿这条最优路径行进的速度。
现有的全局速度规划方案，要求得到的速度曲线不仅需要满足车辆的加减速性能及道路的速度限制，还需要保证得到的速度曲线是一条连续的光滑曲线。而对于上述光滑的速度曲线的确定方法，大多数是基于动态规划或者其他启发式优化方法，这些方法均存在着计算量较大的问题。另外，在智能客运公交***等根据配时调度的自动化***中，往往对智能车辆准时到达的性能要求很高，但现有的全局速度规划方案也很少考虑该性能要求。
因此，亟需一种在考虑车辆的准时到达需求的同时，还可以通过较少的计算量来确定车辆的最优的全局速度曲线。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种全局速度规划方法、全局速度规划装置、计算机可读存储介质、处理器与规划***，以解决现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种全局速度规划方法，包括：第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，所述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，所述路径点为所述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；获取步骤，控制所述车辆按照所述初始全局轨迹进行行驶，以获取所述车辆到达目标路径点的实际运行时长，所述目标路径点为多个所述路径点中的一个；第一比较步骤，在所述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达目的地，所述路径点规划时长为初次规划的所述目标路径点的运行时长；第二比较步骤，在所述实际运行时长与所述路径点规划时长的差值大于所述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行所述第一规划步骤和所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达所述目的地。
可选地，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，包括：根据预定规则，对所述全局行驶路径进行划分，得到多个路径片段，所述预定规则为根据所述车辆的前进和后退而确定的规则；获取各所述路径片段上的至少两个关键点，所述关键点为多个所述路径点中的一个；对各所述路径片段上的至少两个所述关键点进行预处理，得到各所述路径片段上的目标关键点；根据各所述路径片段上的所述目标关键点、所述总运行时长、所述出发时刻、所述全局行驶路径以及所述路段限速信息进行梯形速度规划，得到所述车辆的所述初始全局轨迹。
可选地，对各所述路径片段上的至少两个所述关键点进行预处理，得到各所述路径片段上的目标关键点，包括：对于目标路径片段上的连续的第一关键点和第二关键点，确定所述第一关键点的第一速度和第二速度，以及所述第二关键点的第三速度，其中，所述目标路径片段为多个所述路径片段中的一个，所述第一关键点和所述第二关键点均为所述关键点；在所述第一速度大于所述第二速度且所述第二速度大于所述第三速度的情况下，基于最大减速度，计算从所述第二速度减速到所述第三速度的第一距离，至少根据所述第一距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点；在所述第二速度大于所述第一速度且所述第一速度大于所述第三速度的情况下，基于所述最大减速度，计算从所述第一速度减速到所述第三速度的第二距离，至少根据所述第二距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点。
可选地，至少根据所述第一距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点，包括：计算所述第一关键点和所述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；在所述第一距离大于所述目标关键距离的情况下，将所述第二关键点确定为所述目标关键点，并将所述第二关键点的第四速度确定为所述第一速度，且将所述第一关键点删除；在所述第一距离小于或者等于所述目标关键距离的情况下，将所述第一关键点和所述第二关键点均确定为所述目标关键点。
可选地，至少根据所述第二距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点，包括：计算所述第一关键点和所述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；在所述第二距离大于所述目标关键距离的情况下，将所述第二关键点确定为所述目标关键点，并将所述第二关键点的第四速度确定为所述第一速度，且将所述第一关键点删除；在所述第二距离小于或者等于所述目标关键距离的情况下，将所述第一关键点和所述第二关键点均确定为所述目标关键点。
可选地，根据各所述路径片段上的所述目标关键点、所述总运行时长、所述出发时刻、所述全局行驶路径以及所述路段限速信息进行梯形速度规划，得到所述车辆的所述初始全局轨迹，包括：第二规划步骤，至少根据所述路段限速信息，对各所述路径片段上的所述目标关键点进行所述梯形速度规划，得到所述全局行驶路径的全局速度曲线；第一确定步骤，根据所述全局速度曲线和所述全局行驶路径，确定全局轨迹时长；第二确定步骤，根据所述全局轨迹时长、所述总运行时长和所述出发时刻，确定所述初始全局轨迹。
可选地，根据所述全局轨迹时长、所述总运行时长和所述出发时刻，确定所述初始全局轨迹，包括：在所述全局轨迹时长大于所述总运行时长的情况下，生成第一规划失败信息，并将所述第一规划失败信息发送至调度***；在所述全局轨迹时长小于或者等于所述总运行时长的情况下，计算所述全局轨迹时长和所述总运行时长的差值，得到目标时长差值，并至少根据所述目标时长差值和所述出发时刻，确定所述车辆的所述初始全局轨迹。
可选地，至少根据所述目标时长差值和所述出发时刻，确定所述车辆的所述初始全局轨迹，包括：在所述目标时长差值小于或者等于时长差值阈值的情况下，根据所述全局速度曲线和所述出发时刻，为各所述路径点添加所述速度信息和时间信息，得到所述车辆的所述初始全局轨迹；在所述目标时长差值大于所述时长差值阈值的情况下，根据所述目标时长差值，对所述路段限速信息进行修正，并执行所述第二规划步骤、所述第一确定步骤和所述第二确定步骤至少一次，直到所述目标时长差值小于或者等于所述时长差值阈值。
可选地，至少根据所述路段限速信息，对各所述路径片段上的所述目标关键点进行所述梯形速度规划，得到所述全局行驶路径的全局速度曲线，包括：第三规划步骤，至少基于各所述路径片段上所述目标关键点的速度信息进行运动学速度规划，得到多个初始路径速度曲线，其中，一个所述路径片段对应一个所述初始路径速度曲线；优化步骤，对各所述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线；迭代步骤，基于所述路段限速信息，对所述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到所述全局速度曲线。
可选地，对各所述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线，包括：至少根据相邻两个所述路径点的速度信息构建优化函数，得到多个优化目标函数；采用梯度下降法，对多个所述优化目标函数进行优化求解，得到所述初始全局速度曲线。
可选地，基于所述路段限速信息，对所述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到所述全局速度曲线，包括：根据所述初始全局速度曲线，确定备选路径点的实际路径运行时长，所述备选路径点为多个所述路径点中的一个；计算所述实际路径运行时长与规划路径运行时长的差值，得到路径时长差值，其中，所述规划路径运行时长为规划的所述备选路径点的运行时长；在所述路径时长差值大于所述预定阈值的情况下，根据修正限速速度，对所述备选路径点所属的所述路段限速信息进行修正，得到修正路段限速信息，并执行所述第三规划步骤、所述优化步骤和所述迭代步骤至少一次，直到所述全局速度曲线的所述全局轨迹时长与所述总运行时长的差值满足预设范围为止，其中，所述修正限速速度是至少根据初始修正限速速度、所述实际路径运行时长和所述规划路径运行时长确定的。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种全局速度规划装置，包括：规划单元，用于第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，所述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，所述路径点为所述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；获取单元，用于获取步骤，控制所述车辆按照所述初始全局轨迹进行行驶，以获取所述车辆到达目标路径点的实际运行时长，所述目标路径点为多个所述路径点中的一个；第一比较单元，用于第一比较步骤，在所述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达目的地，所述路径点规划时长为初次规划的所述目标路径点的运行时长；第二比较单元，用于第二比较步骤，在所述实际运行时长与所述路径点规划时长的差值大于所述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行所述第一规划步骤和所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达所述目的地。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的全局速度规划方法。
根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的全局速度规划方法。
根据本发明实施例的一方面，还提供了一种规划***，调度***，所述调度***用于发送总运行时长和出发时刻至全局速度规划***；全局路径规划***，所述全局路径规划***用于发送全局行驶路径和路段限速信息至所述全局速度规划***；所述全局速度规划***包括全局速度规划装置，所述全局速度规划装置用于执行任意一种所述的全局速度规划方法。
在本发明实施例中，所述的全局速度规划方法中，首先，基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；然后，在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；之后，计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目的地，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息进行再次速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划方法与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方法相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划方法通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请的一种实施例的全局速度规划方法的流程图；
图2示出了本申请的一种实施例的确定初始全局轨迹的结构示意图；
图3示出了本申请的一种具体实施例的全局速度规划方法的流程图；
图4示出了本申请的一种具体实施例的速度规划算法的流程图；
图5至图13示出了本申请的一种具体实施例的初始路径速度曲线的示意图；
图14示出了本申请的一种具体实施例的初始全局速度曲线和全局速度曲线的示意图；
图15示出了本申请的一种实施例的全局速度规划装置的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、调度***；200、全局路径规划***；300、全局速度规划***；400、初始全局轨迹；500、初始全局速度曲线；600、全局速度曲线；10、规划单元；20、获取单元；30、第一比较单元；40、第二比较单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所说的，现有技术中难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种全局速度规划方法、全局速度规划装置、计算机可读存储介质、处理器与规划***。
根据本申请的实施例，提供了一种全局速度规划方法。
图1是根据本申请实施例的全局速度规划方法的流程图。如图1所示，该全局速度规划方法包括以下步骤：
步骤S101，第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，上述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，上述路径点为上述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；
步骤S102，获取步骤，控制上述车辆按照上述初始全局轨迹进行行驶，以获取上述车辆到达目标路径点的实际运行时长，上述目标路径点为多个上述路径点中的一个；
步骤S103，第一比较步骤，在上述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达目的地，上述路径点规划时长为初次规划的上述目标路径点的运行时长；
步骤S104，第二比较步骤，在上述实际运行时长与上述路径点规划时长的差值大于上述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行上述第一规划步骤和上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达上述目的地。
上述的全局速度规划方法中，首先，基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；然后，在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；之后，计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目的地，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息再次进行速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划方法与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方法相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划方法通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
在实际的应用过程中，上述的路段限速信息可以随着不同的路段进行实时的调整。上述总运行时长为车辆从起始点到达目的地所需要的总的运行时长。上述全局行驶路径为全局路径规划***进行决策的。对于全局行驶路径仅为车辆行驶的路径，并不具有速度信息和时间信息。而本申请中得到的初始全局轨迹，即为在全局行驶路径的基础上，添加各路径点对应的速度信息和时间信息。另外，在本申请中，初始全局轨迹中的时间信息可以为车辆到达各路径点的到达时刻。
具体地，本申请并不对上述预定阈值的大小进行限制，其可以根据实际的车辆的行驶情况进行灵活地调整。
本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，本申请的全局速度规划方法应用在全局速度规划***300中。调度***100实现对车辆的目的地、出发时刻以及总运行时长的决策，且调度***100将决策得到的目的地发送给全局路径规划***200。全局路径规划***200根据目的地、起始点定位信息以及高精度地图信息规划出车辆到达目的地的全局行驶路径，以及获得沿全局行驶路径的路段限速信息，全局路径规划***200将全局行驶路径和路段限速信息发送至全局速度规划***300。对于全局速度规划***300，接收由调度***100发送的总运行时长以及出发时刻，且接收由全局路径规划***200发送的全局行驶路径和路段限速信息。全局速度规划***300采用速度规划算法，对接收到的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆沿全局路径的速度曲线和时间序列，从而得到车辆的初始全局轨迹400。
本申请的另一种具体的实施例中，涉及到了一种全局速度规划方法，具体见图3所示。其中，该全局速度规划方法包括准时到达速度规划部分及车辆运行过程中的全局速度滚动规划部分。而准时到达速度规划部分可以满足总运行时长需求、路段限速需求以及车辆运行舒适性需求，得到初始全局轨迹。若车辆严格按照初始全局轨迹，可准时到达目的地。而全局速度滚动规划部分考虑了车辆运行过程中受动态交通流的影响，会导致车辆在执行初始全局轨迹的过程中，可能延迟或者提前到达某一个目标路径点。若车辆到达目标路径点的实际运行时长与该目标路径点的路径点规划运行时长的差值大于预定阈值，全局速度规划***会根据剩余总运行时长需求、剩余全局路径等滚动执行速度规划算法，从而动态调整车辆的全局轨迹，得到修正全局轨迹，进而保证车辆准点到达目的地。具体步骤如下：
S1.接收调度***发送的总运行时长Td，出发时刻Ts，以及接收全局路径规划***给出的全局行驶路径、及路段限速信息；
S2.采用速度规划算法，总运行时长Td、出发时刻Ts、全局路径及路段限速信息，得到初始全局轨迹，控制车辆开始执行初始全局轨迹；
S3.计算车辆到达目标路径点的实际运行时长Tv(k)与该目标路径点对应的路径点规划运行时长Td(k)的差值Tv(k)-Td(k)。若差值Tv(k)-Td(k)的绝对值大于预定阈值ΔTmax(即|Tv(k)-Td(k)|＞ΔTmax)，则计算剩余总运行时长Td,r＝Td-Tv(k)，以及截取剩余全局路径。再次调用速度规划算法，得到剩余全局路径的修正全局轨迹，车辆开始执行修正全局轨迹。若差值Tv(k)-Td(k)的绝对值小于或者等于预定阈值ΔTmax(即|Tv(k)-Td(k)|≤ΔTmax)，则控制车辆继续执行初始全局轨迹；
S4.确定车辆是否到达目的地。若车辆准确到达目的地，则结束程序；反之，返回步骤S3。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请的一种实施例中，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，包括：根据预定规则，对上述全局行驶路径进行划分，得到多个路径片段，上述预定规则为根据上述车辆的前进和后退而确定的规则；获取各上述路径片段上的至少两个关键点，上述关键点为多个上述路径点中的一个；对各上述路径片段上的至少两个上述关键点进行预处理，得到各上述路径片段上的目标关键点；根据各上述路径片段上的上述目标关键点、上述总运行时长、上述出发时刻、上述全局行驶路径以及上述路段限速信息进行梯形速度规划，得到上述车辆的上述初始全局轨迹。在该实施例中，根据路段限速信息，对各路径片段上的关键点进行预处理，这样将导致规划失败的关键进行剔除，以及可以保证得到的目标关键点可以成功进行全局速度规划，再采用各路径片段上的目标关键点，总运行时长、出发时刻、全局行驶路径以及路段限速信息进行梯形速度规划，得到初始全局轨迹，这样保证了得到的初始全局轨迹较为合理，且可以进一步地满足准时到达目的地的需求。
具体地，上述预定规则为根据车辆的前进和后退而确定的规则。而车辆的前进和后退可以根据车辆的方向盘的方向进行确定。
在实际的应用过程中，各路径片段可能存在两个以上的关键点，而每两个关键点可以确定一个单一限速的路径片段。对于一些通过减速都无法达到第二关键点的右侧速度(即第三速度)的要求的路径片段，这些路径片段无法得到可行的规划速度。因此，本申请的另一种实施例中，对各上述路径片段上的至少两个上述关键点进行预处理，得到各上述路径片段上的目标关键点，包括：对于目标路径片段上的连续的第一关键点和第二关键点，确定上述第一关键点的第一速度和第二速度，以及上述第二关键点的第三速度，其中，上述目标路径片段为多个上述路径片段中的一个，上述第一关键点和上述第二关键点均为上述关键点；在上述第一速度大于上述第二速度且上述第二速度大于上述第三速度的情况下，基于最大减速度，计算从上述第二速度减速到上述第三速度的第一距离，至少根据上述第一距离，确定上述目标路径片段上的上述目标关键点；在上述第二速度大于上述第一速度且上述第一速度大于上述第三速度的情况下，基于上述最大减速度，计算从上述第一速度减速到上述第三速度的第二距离，至少根据上述第二距离，确定上述目标路径片段上的上述目标关键点，这样保证了后续根据确定出的目标关键点均可以成功对车辆进行全局速度规划。
具体地，第一关键点的第一速度可以为第一关键点的左侧速度v0。第一关键点的第二速度可以为第一关键点的右侧速度v1。第二关键点的第三速度为第二关键点的右侧速度v2。
本申请的又一种实施例中，至少根据上述第一距离，确定上述目标路径片段上的上述目标关键点，包括：计算上述第一关键点和上述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；在上述第一距离大于上述目标关键距离的情况下，将上述第二关键点确定为上述目标关键点，并将上述第二关键点的第四速度确定为上述第一速度，且将上述第一关键点删除；在上述第一距离小于或者等于上述目标关键距离的情况下，将上述第一关键点和上述第二关键点均确定为上述目标关键点。在该实施例中，在第一距离大于目标关键距离的情况下，则表明即便是按照最大减速度，也无法达到第二关键点的第三速度(即右侧速度)的要求，故可以将第二关键点的第四速度(即第二关键点的左侧速度)确定为第一关键点的第一速度(即第一关键点的左侧速度)，这样保证了后续可以根据目标关键点对车辆成功地进行全局速度规划。
为了进一步地保证后续可以根据目标关键点对车辆成功地进行全局速度规划。本申请的再一种实施例中，至少根据上述第二距离，确定上述目标路径片段上的上述目标关键点，包括：计算上述第一关键点和上述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；在上述第二距离大于上述目标关键距离的情况下，将上述第二关键点确定为上述目标关键点，并将上述第二关键点的第四速度确定为上述第一速度，且将上述第一关键点删除；在上述第二距离小于或者等于上述目标关键距离的情况下，将上述第一关键点和上述第二关键点均确定为上述目标关键点。
在实际的应用过程中，对于目标路径片段上的连续两个关键点，即第一关键点和第二关键点，假设v0为第一关键点的左侧速度，v1为第一关键点的右侧速度，v2为第二关键点的右侧速度。
若v0＞v1且v1＞v2，则按照最大减速度amin从v1减速到v2的第一距离Smin1的表达式为：
若第一距离Smin1大于目标关键距离(第一关键点和第二关键点之间的距离)，则将第二关键点确定为目标关键点，且第二关键点的第四速度(左侧速度)赋值为v0，并将第一关键点删除；反之不进行处理(即将第一关键点和第二关键点确定为目标关键点)。
若v1＞v0且v0＞v2，则按照最大减速度amin从v0减速到v2的第二距离Smin2的表达式为：
若第二距离Smin2大于目标关键距离(第一关键点和第二关键点之间的距离)，则第二关键点确定为目标关键点，且第二关键点的第四速度(左侧速度)赋值为v0，并将第一关键点删除；反之不进行处理(即将第一关键点和第二关键点确定为目标关键点)。
本申请的一种实施例中，根据各上述路径片段上的上述目标关键点、上述总运行时长、上述出发时刻、上述全局行驶路径以及上述路段限速信息进行梯形速度规划，得到上述车辆的上述初始全局轨迹，包括：第二规划步骤，至少根据上述路段限速信息，对各上述路径片段上的上述目标关键点进行上述梯形速度规划，得到上述全局行驶路径的全局速度曲线；第一确定步骤，根据上述全局速度曲线和上述全局行驶路径，确定全局轨迹时长；第二确定步骤，根据上述全局轨迹时长、上述总运行时长和上述出发时刻，确定上述初始全局轨迹。在该实施例中，根据全局轨迹时长、总运行时长和出发时刻，确定初始全局轨迹，这样保证了后续车辆根据初始全局轨迹进行行驶，能够准时到达目的地。
具体地，在本申请中并不对根据全局速度曲线和全局行驶路径，确定全局轨迹时长的具体方法进行限制，其可以为现有技术中任何可行的方法。
本申请的另一种实施例中，根据上述全局轨迹时长、上述总运行时长和上述出发时刻，确定上述初始全局轨迹，包括：在上述全局轨迹时长大于上述总运行时长的情况下，生成第一规划失败信息，并将上述第一规划失败信息发送至调度***；在上述全局轨迹时长小于或者等于上述总运行时长的情况下，计算上述全局轨迹时长和上述总运行时长的差值，得到目标时长差值，并至少根据上述目标时长差值和上述出发时刻，确定上述车辆的上述初始全局轨迹。在该实施例中，在全局轨迹运行时长大于总运行时长时，则表明即便车辆以路段限速速度进行行驶，也无法准时到达目的地，即此次全局速度规划失败，可以将第一规划失败信息发送至调度***，以使得调度***可以重新进行总运行时长的决策。在全局轨迹时长小于或者等于总运行时长时，根据目标时长差值来确定初始全局轨迹，这样可以进一步地保证车辆可以较为准时地到达目的地。
为了进一步地保证车辆可以较为准时地到达目的地，本申请的又一种实施例中，至少根据上述目标时长差值和上述出发时刻，确定上述车辆的上述初始全局轨迹，包括：在上述目标时长差值小于或者等于时长差值阈值的情况下，根据上述全局速度曲线和上述出发时刻，为各上述路径点添加上述速度信息和时间信息，得到上述车辆的上述初始全局轨迹；在上述目标时长差值大于上述时长差值阈值的情况下，根据上述目标时长差值，对上述路段限速信息进行修正，并执行上述第二规划步骤、上述第一确定步骤和上述第二确定步骤至少一次，直到上述目标时长差值小于或者等于上述时长差值阈值。
具体地，在本申请中并不对上述时长差值阈值的大小进行限制，其可以根据车辆的行驶情况进行灵活地调整。
本申请的一种具体的实施例中，涉及一种确定车辆的初始全局轨迹的方法，具体图4所示。其中，确定初始全局轨迹的具体步骤如下：
s1.获取总运行时长Td，出发时刻Ts、全局行驶路径、路径限速信息vmax、满足舒适性需求的车辆最大加速度amax和最大减速度amin；
s2.按照预定规则(即前进或者后退进行切换的规则)，对全局行驶路径进行划分，得到多个路径片段。再分别对各路径片段进行速度规划。在对各路径片段进行速度规划的过程中，除第一个路径片段的起始速度为车辆当前的行驶速度外，其余的路径片段的起始速度和终止速度均设置为0；
s3.对各路径片段，根据各路径片段的路段限速信息，获取关键点，且每个路径片段的关键点需大于等于2个。每个关键点的信息包括，该关键点的左侧速度(或者车辆实际能到达的速度)、右侧限速、在全局路径中的序号(由于关键点为多个路径点中的点，故关键点的序号即为对应的路径点的序号)。由于相邻的两个关键点之间为单一限速的路径片段，故该路径片段起始速度、终止速度和限速值分别由第一个关键点的左侧速度，第二个关键点的右侧速度和第一个关键点右侧速度进行确定；
s4.对每个路径片段获取的关键点进行预处理，得到各路径片段上的目标关键点，预处理的目的在于剔除可能造成规划失败的关键点；
s5.根据各路径片段上的上述目标关键点、总运行时长、全局行驶路径以及路段限速信息进行梯形速度规划，得到全局速度曲线。再根据全局速度曲线和全局行驶路径，确定全局轨迹时长。若全局轨迹时长大于总运行时间，生成第一规划失败信息，并将第一规划失败信息发送至调度***，以使得调度***可以重新进行总运行时长的决策；在全局轨迹时长小于或者等于总运行时长，则计算全局轨迹时长和总运行时长的差值，得到目标时长差值；
s6.在目标时长差值大于时长差值阈值的情况下，根据目标时长差值，对对应的路段限速信息进行修正，并在对应的路段限速信息进行修正后重新从步骤s1执行，直到上述目标时长差值小于或者等于上述时长差值阈值，得到初始全局轨迹。在目标时长差值小于或者等于时长差值阈值的情况下，根据全局速度曲线，为各路径点添加速度信息，得到车辆的上述初始全局轨迹。
本申请的再一种实施例中，至少根据上述路段限速信息，对各上述路径片段上的上述目标关键点进行上述梯形速度规划，得到上述全局行驶路径的全局速度曲线，包括：第三规划步骤，至少基于各上述路径片段上上述目标关键点的速度信息和对应的上述路段限速信息进行运动学速度规划，得到多个初始路径速度曲线，其中，一个上述路径片段对应一个上述初始路径速度曲线；优化步骤，对各上述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线；迭代步骤，对上述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到上述全局速度曲线。在该实施例中，对得到的多个初始路径速度曲线进行优化处理，这样保证了得到的初始全局速度曲线可以满足对速度曲线光滑性的要求，同时也可以使得舒适性较好。再对初始全局速度曲线进行迭代处理，这样保证了得到的全局速度曲线可以达到准时到达的需求。
本申请的一种具体的实施例中，在至少基于各路径片段上目标关键点的速度信息和对应的路段限速信息进行运动学速度规划，得到多个初始路径速度曲线之前，还可以确定各路径片段的规划是否可以完成。具体的过程为：选取某一路径片段的两个目标关键点(即第一目标关键点和第二目标关键点)，假设v0为第一目标关键点的左侧速度，v1为第一目标关键点的右侧速度，v2为第二目标关键点的右侧速度。若v1不等于第二目标关键点的左侧速度，则因为两个目标关键点之间出现两个不同的最大速度，所以目标关键点设置错误，规划失败。若v0＞v1+0.05，则由于v0为前一个路径片段规划后的右侧车速或者实际初始车速，不能比该路径片段的最大车速大，故规划失败。如果上述的两个情况都不满足，则开始进行运动学速度规划。
本申请的另一种具体的实施例中，运动学速度规划是某一路径片段对应的目标关键点的速度信息(该速度信息即为第一目标关键点的左侧速度v0，第一目标关键点的右侧速度v1，以及第二目标关键点的右侧速度v2)、最大加速度amax和最大减速度amin为输入，输出该路径片段的初始路径速度曲线。下面进行分情况进行介绍：
情况1：
当|v0-v1|＜0.01且v2≥v1时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S2，在此情况下继续维持v1即可满足运行要求，此时在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点，并把v1作为该路径片段的速度，得到的初始路径速度曲线如下图5所示。
情况2：
当|v0-v1|＜0.01且v2＜v1时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S2。此时两个目标关键点之间的距离为S2-S0，而根据最大减速度amax可以算出减速到v2的最短距离为Smind为：
若S2-S0＜Smind，则不满足最短减速距离，规划失败；若S2-S0＞Smind，将v2作为规划后的末速度，车辆保持v1运行到S1处时开始减速，S1＝S2-Smind，则在减速至v2过程中，设s为车辆当前所在的路径长度，则生成稀疏的速度路径点的表达式为
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图6所示的初始路径速度曲线。
情况3：
情况3中含有两种特殊情况(i)、(ii)。
在v0＜v1且v2≥v1时，设第一目标关键点对应的路径长度为S1，第二目标关键点对应的路径长度为S3，s为车辆当前所在的路径长度，则两个目标关键点之间的距离为S3-S1，根据最大加速度amax可以算出加速到v2的最短距离为Smind为：
(i)、若S3-S1＞Smind，此时v1即为规划后的末速度，设车辆运行到S2处时开始加速，S2＝S3-Smind，此时在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图7所示的初始路径速度曲线。
(ii)、若S3-S1＜Smind，则在两个目标关键点之间需要一直加速，此时规划的末速度vlast的表达式为：
而在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图8所示的初始路径速度曲线。
情况4：
情况4中含有两种特殊情况(i)、(ii)。
在v0＜v1且v2＜v1且v2≤v0时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S3，s为车辆当前所在路径长度，则两个关键点之间的距离S3-S0，根据最大加速度amax可以算出加速到v1的最短距离为Sacc为：
根据最大减速度amin可以算出减速到v2的最短距离为Sdec：
(i)、如果(Sacc+Sdec)＜(S3-S0)，此时有匀速行驶的路径片段。在加速至v1过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
匀速过程中以v1速度匀速行驶；在减速至v2的过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图9所示的初始路径速度曲线。
(ii)、如果(Sacc+Sdec)≥(S3-S0)，此时没有匀速行驶的路径片段。设S′为开始减速对应的路径长度，并且此时能加速到的最大速度设为v′，则v′的表达式为：
设加速距离为S1，S1＝S′-S0，则S1的表达式为：
在加速至v′过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
而减速过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图10所示的初始路径速度曲线。
情况5：
情况5下含有三种特殊情况(i)、(ii)、(iii)
在v0＜v1且v2＜v1且v2＞v0时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S3，s为车辆当前所在路径长度，则两个目标关键点之间的距离为(S3-S0)，根据最大加速度amax可以算出从v0加速到v1的最短距离为Sacc为：
根据最大减速度amin可以算出从v1减速到v2的最短距离为Sdec为：
再根据最大加速度amax可以算出从v0加速到v2的最短距离Smin为：
(i)、如果(Sacc+Sdec)＜(S3-S0)，则此情况下有匀速行驶的路径片段。则加速至v1过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
匀速过程中以v1速度匀速行驶；减速至v2的过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图11所示的初始路径速度曲线。
(ii)、如果(Sacc+Sdec)≥(S3-S0)，在此情况下没有匀速行驶的路径片段。假设S′为开始减速对应的路径长度，并且此时能加速到的最大速度设为v′，则v′的表达式为：
设加速距离S1，S1＝S′-S0，则S1的表达式为：
加速至v′过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
减速过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图12所示的初始路径速度曲线。
(iii)、如果Smin≥(S3-S0)，则在此情况下一直加速。此时规划的末速度vlast的表达式为：
而在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图13所示的初始路径速度曲线。
本申请的一种实施例中，对各上述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线，包括：至少根据相邻两个上述路径点的速度信息构建优化函数，得到多个优化目标函数；采用梯度下降法，对多个上述优化目标函数进行优化求解，得到上述初始全局速度曲线。
在实际的应用过程中，使用运动学速度规划方法得到的各初始全局速度曲线尽管能满足路径片段的路段限速的要求和最大加速度和/或最大减速度的约束。但由于最大加速度和/或最大减速度，导致得到的初始全局速度曲线的速度变化不平滑，将对行驶舒适性产生影响。为了提高行驶的舒适性，本申请的一种具体的实施例中，采用梯度下降法，对各初始路径速度曲线进行优化。具体地，通过建立优化目标函数并采用梯度下降法求最优解，生成路径片段之间平滑的初始全局速度曲线。
(1)建立优化目标函数
为了达到各路径片段之间的速度平滑变化的目的，一种具体的实施例中，根据路径片段中各相邻路径点的速度建立优化目标函数：
其中，函数f1(v)反映相邻的路径点速度变化大小，函数f2(v)对优化前后的速度施加一定的约束，使得速度曲线优化的范围在原速度曲线的邻近区域。Δvi＝vi-vi-1为路径点i与相邻后方路径点的速度变化值，Δvi+1＝vi+1-vi为路径点i与相邻前方路径点的速度变化值，vi，0表示路径点i优化前的速度，即运动学速度规划得到的速度。
(2)梯度下降法求最优解
通过对路径点i的目标函数对速度vi求偏导，求解该路径点处的梯度值，梯度的方向即为函数变化最快的方向，路径点i处目标函数对vi求梯度为：
沿梯度方向平滑后的速度表示为：
其中，δ表示沿梯度方向的迭代步长。
为了进一步地保证车辆以初始全局轨迹进行行驶时，可以准时到达目的地，本申请的又一种实施例中，对上述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到上述全局速度曲线，包括：根据上述初始全局速度曲线，确定备选路径点的实际路径运行时长，上述备选路径点为多个上述路径点中的一个；计算上述实际路径运行时长与规划路径运行时长的差值，得到路径时长差值，其中，上述规划路径运行时长为规划的上述备选路径点的运行时长；在上述路径时长差值大于上述预定阈值的情况下，根据修正限速速度，对上述备选路径点所属的上述路段限速信息进行修正，得到修正路段限速信息，并执行上述第三规划步骤、上述优化步骤和上述迭代步骤至少一次，直到上述全局速度曲线的全局轨迹时长与上述总运行时长的差值满足预设范围为止，其中，上述修正限速速度是至少根据初始修正限速速度、上述实际路径运行时长和上述规划路径运行时长确定的。
在实际的运行过程中，通过上述梯形速度规划，可得到满足路径片段的路段限速要求和最大加速度和/或最大减速度约束的平滑的初始全局速度曲线。但以路径片段对应的路径限速信息作为最高速度上限，得到的初始全局速度曲线所耗费的全局轨迹时长Tv(k)将远小于预定阈值Td(k)，即车辆将提前到达备选路径点或者目的地，并不能够满足准点运行的约束。故本申请的一种具体的实施例中，通过梯形速度规划与梯度下降法实现组合迭代的方式规划满足运行时刻约束的全局速度曲线，具体的流程图可以参见图4所示。
具体地，如图14所示，计算使用梯度下降法平滑后的初始全局速度曲线500中，备选路径点对应的实际路径运行时长的计算公式如下：
其中，si、vi分别表示路径点i对应的路径长度和速度。
具体地，当备选路径点的实际路径运行时长Tv(k)与对应的规划路径运行时长Td(k)的差值大于预定阈值ΔTmax时，通过初始给定的修正限速速度Δv，对对应的路径片段的路段限速信息vmax进行修正，得到修正路段限速信息，具体的计算修正路段限速信息vmax的表达式为：
n为路径点的总数量。再次根据修正路段限速信息进行梯形速度规划，以得到迭代后的备选路径点对应的实际路径运行时长为T′v(k)。再次根据T′v(k)与Td(k)的差值对Δv进行迭代。其中，Δv的迭代步长表达式为：
则再次得到修正路段限速信息后，可以再次采用梯形速度规划进行速度规划，直至规划的全局速度曲线600所耗费的全局轨迹时长与总运行时长的差值满足预设范围为止，得到满足准点运行的全局速度曲线600如图14所示。
本申请的实施例还提供了一种全局速度规划装置，需要说明的是，本申请实施例的全局速度规划装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于全局速度规划方法。以下对本申请实施例提供的全局速度规划装置进行介绍。
图15是根据本申请实施例的全局速度规划装置的示意图。如图15所示，该全局速度规划装置包括：
规划单元10，用于第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，上述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，上述路径点为上述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；
获取单元20，用于获取步骤，控制上述车辆按照上述初始全局轨迹进行行驶，以获取上述车辆到达目标路径点的实际运行时长，上述目标路径点为多个上述路径点中的一个；
第一比较单元30，用于第一比较步骤，在上述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达目的地，上述路径点规划时长为初次规划的上述目标路径点的运行时长；
第二比较单元40，用于第二比较步骤，在上述实际运行时长与上述路径点规划时长的差值大于上述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行上述第一规划步骤和上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达上述目的地。
上述的全局速度规划装置中，规划单元用于基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；获取单元用于在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；第一比较单元用于计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；第二比较单元用于在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目标低，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息进行再次速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划装置与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方案相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划装置通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
在实际的应用过程中，上述的路段限速信息可以随着不同的路段进行实时的调整。上述总运行时长为车辆从起始点到达目的地所需要的总的运行时长。上述全局行驶路径为全局路径规划***进行决策的。对于全局行驶路径仅为车辆行驶的路径，并不具有速度信息和时间信息。而本申请中得到的初始全局轨迹，即为在全局行驶路径的基础上，添加各路径点对应的速度信息和时间信息。另外，在本申请中，初始全局轨迹中的时间信息可以为车辆到达各路径点的到达时刻。
具体地，本申请并不对上述预定阈值的大小进行限制，其可以根据实际的车辆的行驶情况进行灵活地调整。
本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，本申请的全局速度规划方法应用在全局速度规划***300中。调度***100实现对车辆的目的地、出发时刻以及总运行时长的决策，且调度***100将决策得到的目的地发送给全局路径规划***200。全局路径规划***200根据目的地、起始点定位信息以及高精度地图信息规划出车辆到达目的地的全局行驶路径，以及获得沿全局行驶路径的路段限速信息，全局路径规划***200将全局行驶路径和路段限速信息发送至全局速度规划***300。对于全局速度规划***300，接收由调度***100发送的总运行时长以及出发时刻，且接收由全局路径规划***200发送的全局行驶路径和路段限速信息。全局速度规划***300采用速度规划算法，对接收到的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆沿全局路径的速度曲线和时间序列，从而得到车辆的初始全局轨迹400。
本申请的另一种具体的实施例中，涉及到了一种全局速度规划方法，具体见图3所示。其中，该全局速度规划方法包括准时到达速度规划部分及车辆运行过程中的全局速度滚动规划部分。而准时到达速度规划部分可以满足总运行时长需求、路段限速需求以及车辆运行舒适性需求，得到初始全局轨迹。若车辆严格按照初始全局轨迹，可准时到达目的地。而全局速度滚动规划部分考虑了车辆运行过程中受动态交通流的影响，会导致车辆在执行初始全局轨迹的过程中，可能延迟或者提前到达某一个目标路径点。若车辆到达目标路径点的实际运行时长与该目标路径点的路径点规划运行时长的差值大于预定阈值，全局速度规划***会根据剩余总运行时长需求、剩余全局路径等滚动执行速度规划算法，从而动态调整车辆的全局轨迹，得到修正全局轨迹，进而保证车辆准点到达目的地。具体步骤如下：
S1.接收调度***发送的总运行时长Td，出发时刻Ts，以及接收全局路径规划***给出的全局行驶路径、及路段限速信息；
S2.采用速度规划算法，总运行时长Td、出发时刻Ts、全局路径及路段限速信息，得到初始全局轨迹，控制车辆开始执行初始全局轨迹；
S3.计算车辆到达目标路径点的实际运行时长Tv(k)与该目标路径点对应的路径点规划运行时长Td(k)的差值Tv(k)-Td(k)。若差值Tv(k)-Td(k)的绝对值大于预定阈值ΔTmax(即|Tv(k)-Td(k)|＞ΔTmax)，则计算剩余总运行时长Td,r＝Td-Tv(k)，以及截取剩余全局路径。再次调用速度规划算法，得到剩余全局路径的修正全局轨迹，车辆开始执行修正全局轨迹。若差值Tv(k)-Td(k)的绝对值小于或者等于预定阈值ΔTmax(即|Tv(k)-Td(k)|≤ΔTmax)，则控制车辆继续执行初始全局轨迹；
S4.确定车辆是否到达目的地。若车辆准确到达目的地，则结束程序；反之，返回步骤S3。
本申请的一种实施例中，上述规划单元包括划分模块、获取模块、预处理模块和规划模块，其中，上述划分模块用于根据预定规则，对上述全局行驶路径进行划分，得到多个路径片段，上述预定规则为根据上述车辆的前进和后退而确定的规则；上述获取模块用于获取各上述路径片段上的至少两个关键点，上述关键点为多个上述路径点中的一个；上述预处理模块用于对各上述路径片段上的至少两个上述关键点进行预处理，得到各上述路径片段上的目标关键点；上述规划模块用于根据各上述路径片段上的上述目标关键点、上述总运行时长、上述出发时刻、上述全局行驶路径以及上述路段限速信息进行梯形速度规划，得到上述车辆的上述初始全局轨迹。在该实施例中，根据路段限速信息，对各路径片段上的关键点进行预处理，这样将导致规划失败的关键进行剔除，以及可以保证得到的目标关键点可以成功进行全局速度规划，再采用各路径片段上的目标关键点，总运行时长、出发时刻、全局行驶路径以及路段限速信息进行梯形速度规划，得到初始全局轨迹，这样保证了得到的初始全局轨迹较为合理，且可以进一步地满足准时到达目的地的需求。
具体地，上述预定规则为根据车辆的前进和后退而确定的规则。而车辆的前进和后退可以根据车辆的方向盘的方向进行确定。
在实际的应用过程中，各路径片段可能存在两个以上的关键点，而每两个关键点可以确定一个单一限速的路径片段。对于一些通过减速都无法达到第二关键点的右侧速度(即第三速度)的要求的路径片段，这些路径片段无法得到可行的规划速度。因此，本申请的另一种实施例中，上述预处理模块包括第一确定子模块、第一计算子模块和第二计算子模块，其中，上述第一确定子模块用于对于目标路径片段上的连续的第一关键点和第二关键点，确定上述第一关键点的第一速度和第二速度，以及上述第二关键点的第三速度，其中，上述目标路径片段为多个上述路径片段中的一个，上述第一关键点和上述第二关键点均为上述关键点；上述第一计算子模块用于在上述第一速度大于上述第二速度且上述第二速度大于上述第三速度的情况下，基于最大减速度，计算从上述第二速度减速到上述第三速度的第一距离，至少根据上述第一距离，确定上述目标路径片段上的上述目标关键点；上述第二计算子模块用于在上述第二速度大于上述第一速度且上述第一速度大于上述第三速度的情况下，基于上述最大减速度，计算从上述第一速度减速到上述第三速度的第二距离，至少根据上述第二距离，确定上述目标路径片段上的上述目标关键点，这样保证了后续根据确定出的目标关键点均可以成功对车辆进行全局速度规划。
具体地，第一关键点的第一速度可以为第一关键点的左侧速度v0。第一关键点的第二速度可以为第一关键点的右侧速度v1。第二关键点的第三速度为第二关键点的右侧速度v2。
本申请的又一种实施例中，上述第一计算子模块包括第三计算子模块、第二确定子模块和第三确定子模块，其中，上述第三计算子模块用于计算上述第一关键点和上述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；上述第二确定子模块用于在上述第一距离大于上述目标关键距离的情况下，将上述第二关键点确定为上述目标关键点，并将上述第二关键点的第四速度确定为上述第一速度，且将上述第一关键点删除；上述第三确定子模块用于在上述第一距离小于或者等于上述目标关键距离的情况下，将上述第一关键点和上述第二关键点均确定为上述目标关键点。在该实施例中，在第一距离大于目标关键距离的情况下，则表明即便是按照最大减速度，也无法达到第二关键点的第三速度(即右侧速度)的要求，故可以将第二关键点的第四速度(即第二关键点的左侧速度)确定为第一关键点的第一速度(即第一关键点的左侧速度)，这样保证了后续可以根据目标关键点对车辆成功地进行全局速度规划。
为了进一步地保证后续可以根据目标关键点对车辆成功地进行全局速度规划。本申请的再一种实施例中，上述第二计算子模块包括第四计算子模块、第四确定子模块和第五确定子模块，其中，上述第四计算子模块用于计算上述第一关键点和上述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；上述第四确定子模块用于在上述第二距离大于上述目标关键距离的情况下，将上述第二关键点确定为上述目标关键点，并将上述第二关键点的第四速度确定为上述第一速度，且将上述第一关键点删除；上述第五确定子模块用于在上述第二距离小于或者等于上述目标关键距离的情况下，将上述第一关键点和上述第二关键点均确定为上述目标关键点。
在实际的应用过程中，对于目标路径片段上的连续两个关键点，即第一关键点和第二关键点，假设v0为第一关键点的左侧速度，v1为第一关键点的右侧速度，v2为第二关键点的右侧速度。
若v0＞v1且v1＞v2，则按照最大减速度amin从v1减速到v2的第一距离Smin1的表达式为：
若第一距离Smin1大于目标关键距离(第一关键点和第二关键点之间的距离)，则将第二关键点确定为目标关键点，且第二关键点的第四速度(左侧速度)赋值为v0，并将第一关键点删除；反之不进行处理(即将第一关键点和第二关键点确定为目标关键点)。
若v1＞v0且v0＞v2，则按照最大减速度amin从v0减速到v2的第二距离Smin2的表达式为：
若第二距离Smin2大于目标关键距离(第一关键点和第二关键点之间的距离)，则第二关键点确定为目标关键点，且第二关键点的第四速度(左侧速度)赋值为v0，并将第一关键点删除；反之不进行处理(即将第一关键点和第二关键点确定为目标关键点)。
本申请的一种实施例中，上述规划模块包括第一规划子模块、第六确定子模块和第七确定子模块，其中，上述第一规划子模块用于第二规划步骤，至少根据上述路段限速信息，对各上述路径片段上的上述目标关键点进行上述梯形速度规划，得到上述全局行驶路径的全局速度曲线；上述第六确定子模块用于第一确定步骤，根据上述全局速度曲线和上述全局行驶路径，确定全局轨迹时长；上述第七确定子模块用于第二确定步骤，根据上述全局轨迹时长、上述总运行时长和上述出发时刻，确定上述初始全局轨迹。在该实施例中，根据全局轨迹时长、总运行时长和出发时刻，确定初始全局轨迹，这样保证了后续车辆根据初始全局轨迹进行行驶，能够准时到达目的地。
具体地，在本申请中并不对根据全局速度曲线和全局行驶路径，确定全局轨迹时长的具体方法进行限制，其可以为现有技术中任何可行的方法。
本申请的另一种实施例中，上述第七确定子模块包括第一生成子模块和第五计算子模块，其中，上述第一生成子模块用于在上述全局轨迹时长大于上述总运行时长的情况下，生成第一规划失败信息，并将上述第一规划失败信息发送至调度***；上述第五计算子模块用于在上述全局轨迹时长小于或者等于上述总运行时长的情况下，计算上述全局轨迹时长和上述总运行时长的差值，得到目标时长差值，并至少根据上述目标时长差值和上述出发时刻，确定上述车辆的上述初始全局轨迹。在该实施例中，在全局轨迹运行时长大于总运行时长时，则表明即便车辆以路段限速速度进行行驶，也无法准时到达目的地，即此次全局速度规划失败，可以将第一规划失败信息发送至调度***，以使得调度***可以重新进行总运行时长的决策。在全局轨迹时长小于或者等于总运行时长时，根据目标时长差值来确定初始全局轨迹，这样可以进一步地保证车辆可以较为准时地到达目的地。
为了进一步地保证车辆可以较为准时地到达目的地，本申请的又一种实施例中，上述第五计算子模块包括第二生成子模块和第一修正子模块，其中，上述第二生成子模块用于在上述目标时长差值小于或者等于时长差值阈值的情况下，根据上述全局速度曲线和上述出发时刻，为各上述路径点添加上述速度信息和时间信息，得到上述车辆的上述初始全局轨迹；上述第一修正子模块用于在上述目标时长差值大于上述时长差值阈值的情况下，根据上述目标时长差值，对上述路段限速信息进行修正，并执行上述第二规划步骤、上述第一确定步骤和上述第二确定步骤至少一次，直到上述目标时长差值小于或者等于上述时长差值阈值。
具体地，在本申请中并不对上述时长差值阈值的大小进行限制，其可以根据车辆的行驶情况进行灵活地调整。
本申请的一种具体的实施例中，涉及一种确定车辆的初始全局轨迹的方法，具体图4所示。其中，确定初始全局轨迹的具体步骤如下：
s1.获取总运行时长Td，出发时刻Ts、全局行驶路径、路径限速信息vmax、满足舒适性需求的车辆最大加速度amax和最大减速度amin；
s2.按照预定规则(即前进或者后退进行切换的规则)，对全局行驶路径进行划分，得到多个路径片段。再分别对各路径片段进行速度规划。在对各路径片段进行速度规划的过程中，除第一个路径片段的起始速度为车辆当前的行驶速度外，其余的路径片段的起始速度和终止速度均设置为0；
s3.对各路径片段，根据各路径片段的路段限速信息，获取关键点，且每个路径片段的关键点需大于等于2个。每个关键点的信息包括，该关键点的左侧速度(或者车辆实际能到达的速度)、右侧限速、在全局路径中的序号(由于关键点为多个路径点中的点，故关键点的序号即为对应的路径点的序号)。由于相邻的两个关键点之间为单一限速的路径片段，故该路径片段起始速度、终止速度和限速值分别由第一个关键点的左侧速度，第二个关键点的右侧速度和第一个关键点右侧速度进行确定；
s4.对每个路径片段获取的关键点进行预处理，得到各路径片段上的目标关键点，预处理的目的在于剔除可能造成规划失败的关键点；
s5.根据各路径片段上的上述目标关键点、总运行时长、全局行驶路径以及路段限速信息进行梯形速度规划，得到全局速度曲线。再根据全局速度曲线和全局行驶路径，确定全局轨迹时长。若全局轨迹时长大于总运行时间，生成第一规划失败信息，并将第一规划失败信息发送至调度***，以使得调度***可以重新进行总运行时长的决策；在全局轨迹时长小于或者等于总运行时长，则计算全局轨迹时长和总运行时长的差值，得到目标时长差值；
s6.在目标时长差值大于时长差值阈值的情况下，根据目标时长差值，对对应的路段限速信息进行修正，并在对应的路段限速信息进行修正后重新从步骤s1执行，直到上述目标时长差值小于或者等于上述时长差值阈值，得到初始全局轨迹。在目标时长差值小于或者等于时长差值阈值的情况下，根据全局速度曲线，为各路径点添加速度信息，得到车辆的上述初始全局轨迹。
本申请的再一种实施例中，上述第一规划子模块包括第二规划子模块、优化子模块和迭代处理子模块，其中，上述第二规划子模块用于第三规划步骤，至少基于各上述路径片段上上述目标关键点的速度信息和对应的上述路段限速信息进行运动学速度规划，得到多个初始路径速度曲线，其中，一个上述路径片段对应一个上述初始路径速度曲线；上述优化子模块用于优化步骤，对各上述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线；上述迭代处理子模块用于迭代步骤，对上述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到上述全局速度曲线。在该实施例中，对得到的多个初始路径速度曲线进行优化处理，这样保证了得到的初始全局速度曲线可以满足对速度曲线光滑性的要求，同时也可以使得舒适性较好。再对初始全局速度曲线进行迭代处理，这样保证了得到的全局速度曲线可以达到准时到达的需求。
本申请的一种具体的实施例中，在至少基于各路径片段上目标关键点的速度信息和对应的路段限速信息进行运动学速度规划，得到多个初始路径速度曲线之前，还可以确定各路径片段的规划是否可以完成。具体的过程为：选取某一路径片段的两个目标关键点(即第一关目标键点和第二目标关键点)，假设v0为第一目标关键点的左侧速度，v1为第一目标关键点的右侧速度，v2为第二目标关键点的右侧速度。若v1不等于第二目标关键点的左侧速度，则因为两个目标关键点之间出现两个不同的最大速度，所以目标关键点设置错误，规划失败。若v0＞v1+0.05，则由于v0为前一个路径片段规划后的右侧车速或者实际初始车速，不能比该路径片段的最大车速大，故规划失败。如果上述的两个情况都不满足，则开始进行运动学速度规划。
本申请的另一种具体的实施例中，运动学速度规划是某一路径片段对应的目标关键点的速度信息(该速度信息即为第一目标关键点的左侧速度v0，第一目标关键点的右侧速度v1，以及第二目标关键点的右侧速度v2)、最大加速度amax和最大减速度amin为输入，输出该路径片段的初始路径速度曲线。下面进行分情况进行介绍：
情况1：
当|v0-v1|＜0.01且v2≥v1时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S2，在此情况下继续维持v1即可满足运行要求，此时在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点，并把v1作为该路径片段的速度，得到的初始路径速度曲线如下图5所示。
情况2：
当|v0-v1|＜0.01且v2＜v1时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S2。此时两个目标关键点之间的距离为S2-S0，而根据最大减速度amax可以算出减速到v2的最短距离为Smind为：
若S2-S0＜Smind，则不满足最短减速距离，规划失败；若S2-S0＞Smind，将v2作为规划后的末速度，车辆保持v1运行到S1处时开始减速，S1＝S2-Smind，则在减速至v2过程中，设s为车辆当前所在的路径长度，则生成稀疏的速度路径点的表达式为
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图6所示的初始路径速度曲线。
情况3：
情况3中含有两种特殊情况(i)、(ii)。
在v0＜v1且v2≥v1时，设第一目标关键点对应的路径长度为S1，第二目标关键点对应的路径长度为S3，s为车辆当前所在的路径长度，则两个目标关键点之间的距离为S3-S1，根据最大加速度amax可以算出加速到v2的最短距离为Smind为：
(i)、若S3-S1＞Smind，此时v1即为规划后的末速度，设车辆运行到S2处时开始加速，S2＝S3-Smind，此时在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图7所示的初始路径速度曲线。
(ii)、若S3-S1＜Smind，则在两个目标关键点之间需要一直加速，此时规划的末速度vlast的表达式为：
而在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图8所示的初始路径速度曲线。
情况4：
情况4中含有两种特殊情况(i)、(ii)。
在v0＜v1且v2＜v1且v2≤v0时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S3，s为车辆当前所在路径长度，则两个关键点之间的距离S3-S0，根据最大加速度amax可以算出加速到v1的最短距离为Sacc为：
根据最大减速度amin可以算出减速到v2的最短距离为Sdec：
(i)、如果(Sacc+Sdec)＜(S3-S0)，此时有匀速行驶的路径片段。在加速至v1过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
匀速过程中以v1速度匀速行驶；在减速至v2的过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图9所示的初始路径速度曲线。
(ii)、如果(Sacc+Sdec)≥(S3-S0)，此时没有匀速行驶的路径片段。设S′为开始减速对应的路径长度，并且此时能加速到的最大速度设为v′，则v′的表达式为：
设加速距离为S1，S1＝S′-S0，则S1的表达式为：
在加速至v′过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
而减速过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图10所示的初始路径速度曲线。
情况5：
情况5下含有三种特殊情况(i)、(ii)、(iii)
在v0＜v1且v2＜v1且V2＞V0时，设第一目标关键点对应的路径长度为S0，第二目标关键点对应的路径长度为S3，s为车辆当前所在路径长度，则两个目标关键点之间的距离为(S3-S0)，根据最大加速度amax可以算出从v0加速到v1的最短距离为Sacc为：
根据最大减速度amin可以算出从v1减速到v2的最短距离为Sdec为：
再根据最大加速度amax可以算出从v0加速到v2的最短距离Smin为：
(i)、如果(Sacc+Sdec)＜(S3-S0)，则此情况下有匀速行驶的路径片段。则加速至v1过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
匀速过程中以v1速度匀速行驶；减速至v2的过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图11所示的初始路径速度曲线。
(ii)、如果(Sacc+Sdec)≥(S3-S0)，在此情况下没有匀速行驶的路径片段。假设S′为开始减速对应的路径长度，并且此时能加速到的最大速度设为v′，则v′的表达式为：
设加速距离S1，S1＝S′-S0，则S1的表达式为：
加速至v′过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
减速过程中生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图12所示的初始路径速度曲线。
(iii)、如果Smin≥(S3-S0)，则在此情况下一直加速。此时规划的末速度vlast的表达式为：
而在两个目标关键点之间生成稀疏的速度路径点的表达式为：
则根据第一目标关键点、第二目标关键点以及生成的稀疏的速度路径点，得到图13所示的初始路径速度曲线。
本申请的一种实施例中，上述优化子模块包括构建子模块和求解子模块，其中，上述构建子模块用于至少根据相邻两个上述路径点的速度信息构建优化函数，得到多个优化目标函数；上述求解子模块用于采用梯度下降法，对多个上述优化目标函数进行优化求解，得到上述初始全局速度曲线。
在实际的应用过程中，使用运动学速度规划方法得到的各初始全局速度曲线尽管能满足路径片段的路段限速的要求和最大加速度和/或最大减速度的约束。但由于最大加速度和/或最大减速度，导致得到的初始全局速度曲线的速度变化不平滑，将对行驶舒适性产生影响。为了提高行驶的舒适性，本申请的一种具体的实施例中，采用梯度下降法，对各初始路径速度曲线进行优化。具体地，通过建立优化目标函数并采用梯度下降法求最优解，生成路径片段之间平滑的初始全局速度曲线。
(1)建立优化目标函数
为了达到各路径片段之间的速度平滑变化的目的，一种具体的实施例中，根据路径片段中各相邻路径点的速度建立优化目标函数：
其中，函数f1(v)反映相邻的路径点速度变化大小，函数f2(v)对优化前后的速度施加一定的约束，使得速度曲线优化的范围在原速度曲线的邻近区域。Δvi＝vi-vi-1为路径点i与相邻后方路径点的速度变化值，Δvi+1＝vi+1-vi为路径点i与相邻前方路径点的速度变化值，vi，0表示路径点i优化前的速度，即运动学速度规划得到的速度。
(2)梯度下降法求最优解
通过对路径点i的目标函数对速度vi求偏导，求解该路径点处的梯度值，梯度的方向即为函数变化最快的方向，路径点i处目标函数对vi求梯度为：
沿梯度方向平滑后的速度表示为：
其中，δ表示沿梯度方向的迭代步长。
为了进一步地保证车辆以初始全局轨迹进行行驶时，可以准时到达目的地，本申请的又一种实施例中，上述迭代子模块包括第八确定子模块、第六计算子模块和第二修正子模块，其中，上述第八确定子模块用于根据上述初始全局速度曲线，确定备选路径点的实际路径运行时长，上述备选路径点为多个上述路径点中的一个；上述第六计算子模块用于计算上述实际路径运行时长与规划路径运行时长的差值，得到路径时长差值，其中，上述规划路径运行时长为规划的上述备选路径点的运行时长；上述第二修正子模块用于在上述路径时长差值大于上述预定阈值的情况下，根据修正限速速度，对上述备选路径点所属的上述路段限速信息进行修正，得到修正路段限速信息，并执行上述第三规划步骤、上述优化步骤和上述迭代步骤至少一次，直到上述全局速度曲线的全局轨迹时长与上述总运行时长的差值满足预设范围为止，其中，上述修正限速速度是至少根据初始修正限速速度、上述实际路径运行时长和上述规划路径运行时长确定的。
在实际的运行过程中，通过上述梯形速度规划，可得到满足路径片段的路段限速要求和最大加速度和/或最大减速度约束的平滑的初始全局速度曲线。但以路径片段对应的路径限速信息作为最高速度上限，得到的初始全局速度曲线所耗费的全局轨迹时长Tv(k)将远小于预定阈值Td(k)，即车辆将提前到达备选路径点或者目的地，并不能够满足准点运行的约束。故本申请的一种具体的实施例中，通过梯形速度规划与梯度下降法实现组合迭代的方式规划满足运行时刻约束的全局速度曲线，具体的流程图可以参见图4所示。
具体地，如图14所示，计算使用梯度下降法平滑后的初始全局速度曲线500中，备选路径点对应的实际路径运行时长的计算公式如下：
其中，si、vi分别表示路径点i对应的路径长度和速度。
具体地，当备选路径点的实际路径运行时长Tv(k)与对应的规划路径运行时长Td(k)的差值大于预定阈值ΔTmax时，通过初始给定的修正限速速度Δv，对对应的路径片段的路段限速信息vmax进行修正，得到修正路段限速信息，具体的计算修正路段限速信息vmax的表达式为：
n为路径点的总数量。再次根据修正路段限速信息进行梯形速度规划，以得到迭代后的备选路径点对应的实际路径运行时长为T′v(k)。再次根据T′v(k)与Td(k)的差值对Δv进行迭代。其中，Δv的迭代步长表达式为：
则再次得到修正路段限速信息后，可以再次采用梯形速度规划进行速度规划，直至规划的全局速度曲线600所耗费的全局轨迹时长与总运行时长的差值满足预设范围为止，得到满足准点运行的全局速度曲线600如图14所示。
上述全局速度规划装置包括处理器和存储器，上述规划单元、获取单元、第一比较单元和第二比较单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述全局速度规划方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述全局速度规划方法。
本申请的一种典型的实施例中，还提供了一种规划***，该规划***包括调度***、全局路径规划***以及全局速度规划***。其中，上述调度***用于发送总运行时长和出发时刻至全局速度规划***；全局路径规划***，上述全局路径规划***用于发送全局行驶路径和路段限速信息至上述全局速度规划***；上述全局速度规划***包括全局速度规划装置，上述全局速度规划装置用于执行任意一种上述的全局速度规划方法。
上述的规划***包括全局速度规划***，而全局速度规划***包括全局速度规划装置，上述全局速度规划装置用于执行任意一种上述的全局速度规划方法。上述的全局速度规划方法中，首先，基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；然后，在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；之后，计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目的地，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息进行再次速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划方法与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方法相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划方法通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S101，第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，上述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，上述路径点为上述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；
步骤S102，获取步骤，控制上述车辆按照上述初始全局轨迹进行行驶，以获取上述车辆到达目标路径点的实际运行时长，上述目标路径点为多个上述路径点中的一个；
步骤S103，第一比较步骤，在上述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达目的地，上述路径点规划时长为初次规划的上述目标路径点的运行时长；
步骤S104，第二比较步骤，在上述实际运行时长与上述路径点规划时长的差值大于上述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行上述第一规划步骤和上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达上述目的地。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S101，第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，上述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，上述路径点为上述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；
步骤S102，获取步骤，控制上述车辆按照上述初始全局轨迹进行行驶，以获取上述车辆到达目标路径点的实际运行时长，上述目标路径点为多个上述路径点中的一个；
步骤S103，第一比较步骤，在上述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达目的地，上述路径点规划时长为初次规划的上述目标路径点的运行时长；
步骤S104，第二比较步骤，在上述实际运行时长与上述路径点规划时长的差值大于上述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行上述第一规划步骤和上述获取步骤至少一次，直到上述车辆到达上述目的地。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的全局速度规划方法中，首先，基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；然后，在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；之后，计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目的地，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息进行再次速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划方法与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方法相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划方法通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
2)、本申请的全局速度规划装置中，规划单元用于基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；获取单元用于在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；第一比较单元用于计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；第二比较单元用于在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目的地，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息进行再次速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划装置与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方案相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划装置通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
3)、本申请的规划***包括全局速度规划***，而全局速度规划***包括全局速度规划装置，上述全局速度规划装置用于执行任意一种上述的全局速度规划方法。上述的全局速度规划方法中，首先，基于速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹；然后，在车辆以初始全局轨迹进行行驶的过程中，获取车辆到达目标路径点的实际运行时长；之后，计算车辆在目标路径点的实际运行时长和路径点规划时长的差值，在其的差值小于或者等于预定阈值的情况下，则表明车辆可以准时到达目的地，故可以继续控制车辆以初始全局轨迹进行运行，直到车辆到达目的地；在其的差值大于预定阈值的情况下，则表明车辆不能准时到达目的地，计算车辆的剩余总运行时长和剩余全局路径，再根据剩余总运行时长、剩余全局路径、出发时刻以及路段限速信息进行再次速度规划，以使得车辆准时到达目的地。本申请的全局速度规划方法与现有技术中的通过动态规划或者启发式优化方法，来得到车辆的全局轨迹的方法相比，本方案只需采用速度规划算法，对车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到车辆的初始全局轨迹，这样保证了确定初始全局轨迹的计算量较少，并不需要搭载在车规级的高算力平台上，保证了本申请的全局速度规划方法成本较低。另外，本申请的全局速度规划方法通过考虑车辆准时到达的需求，在动态交通流的影响下动态地调整车辆的运行策略，保证了车辆能够准时到达目的地，从而解决了现有技术难以在考虑车辆的准时到达需求的同时，通过较少的计算量确定车辆的全局轨迹的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种全局速度规划方法，其特征在于，包括：
第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，所述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，所述路径点为所述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；
获取步骤，控制所述车辆按照所述初始全局轨迹进行行驶，以获取所述车辆到达目标路径点的实际运行时长，所述目标路径点为多个所述路径点中的一个；
第一比较步骤，在所述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达目的地，所述路径点规划时长为初次规划的所述目标路径点的运行时长；
第二比较步骤，在所述实际运行时长与所述路径点规划时长的差值大于所述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行所述第一规划步骤和所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达所述目的地。
2.根据权利要求1所述的全局速度规划方法，其特征在于，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，包括：
根据预定规则，对所述全局行驶路径进行划分，得到多个路径片段，所述预定规则为根据所述车辆的前进和后退而确定的规则；
获取各所述路径片段上的至少两个关键点，所述关键点为多个所述路径点中的一个；
对各所述路径片段上的至少两个所述关键点进行预处理，得到各所述路径片段上的目标关键点；
根据各所述路径片段上的所述目标关键点、所述总运行时长、所述出发时刻、所述全局行驶路径以及所述路段限速信息进行梯形速度规划，得到所述车辆的所述初始全局轨迹。
3.根据权利要求2所述的全局速度规划方法，其特征在于，对各所述路径片段上的至少两个所述关键点进行预处理，得到各所述路径片段上的目标关键点，包括：
对于目标路径片段上的连续的第一关键点和第二关键点，确定所述第一关键点的第一速度和第二速度，以及所述第二关键点的第三速度，其中，所述目标路径片段为多个所述路径片段中的一个，所述第一关键点和所述第二关键点均为所述关键点；
在所述第一速度大于所述第二速度且所述第二速度大于所述第三速度的情况下，基于最大减速度，计算从所述第二速度减速到所述第三速度的第一距离，至少根据所述第一距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点；
在所述第二速度大于所述第一速度且所述第一速度大于所述第三速度的情况下，基于所述最大减速度，计算从所述第一速度减速到所述第三速度的第二距离，至少根据所述第二距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点。
4.根据权利要求3所述的全局速度规划方法，其特征在于，至少根据所述第一距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点，包括：
计算所述第一关键点和所述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；
在所述第一距离大于所述目标关键距离的情况下，将所述第二关键点确定为所述目标关键点，并将所述第二关键点的第四速度确定为所述第一速度，且将所述第一关键点删除；
在所述第一距离小于或者等于所述目标关键距离的情况下，将所述第一关键点和所述第二关键点均确定为所述目标关键点。
5.根据权利要求3所述的全局速度规划方法，其特征在于，至少根据所述第二距离，确定所述目标路径片段上的所述目标关键点，包括：
计算所述第一关键点和所述第二关键点之间的距离，得到目标关键距离；
在所述第二距离大于所述目标关键距离的情况下，将所述第二关键点确定为所述目标关键点，并将所述第二关键点的第四速度确定为所述第一速度，且将所述第一关键点删除；
在所述第二距离小于或者等于所述目标关键距离的情况下，将所述第一关键点和所述第二关键点均确定为所述目标关键点。
6.根据权利要求2所述的全局速度规划方法，其特征在于，根据各所述路径片段上的所述目标关键点、所述总运行时长、所述出发时刻、所述全局行驶路径以及所述路段限速信息进行梯形速度规划，得到所述车辆的所述初始全局轨迹，包括：
第二规划步骤，至少根据所述路段限速信息，对各所述路径片段上的所述目标关键点进行所述梯形速度规划，得到所述全局行驶路径的全局速度曲线；
第一确定步骤，根据所述全局速度曲线和所述全局行驶路径，确定全局轨迹时长；
第二确定步骤，根据所述全局轨迹时长、所述总运行时长和所述出发时刻，确定所述初始全局轨迹。
7.根据权利要求6所述的全局速度规划方法，其特征在于，根据所述全局轨迹时长、所述总运行时长和所述出发时刻，确定所述初始全局轨迹，包括：
在所述全局轨迹时长大于所述总运行时长的情况下，生成第一规划失败信息，并将所述第一规划失败信息发送至调度***；
在所述全局轨迹时长小于或者等于所述总运行时长的情况下，计算所述全局轨迹时长和所述总运行时长的差值，得到目标时长差值，并至少根据所述目标时长差值和所述出发时刻，确定所述车辆的所述初始全局轨迹。
8.根据权利要求7所述的全局速度规划方法，其特征在于，至少根据所述目标时长差值和所述出发时刻，确定所述车辆的所述初始全局轨迹，包括：
在所述目标时长差值小于或者等于时长差值阈值的情况下，根据所述全局速度曲线和所述出发时刻，为各所述路径点添加所述速度信息和时间信息，得到所述车辆的所述初始全局轨迹；
在所述目标时长差值大于所述时长差值阈值的情况下，根据所述目标时长差值，对所述路段限速信息进行修正，并执行所述第二规划步骤、所述第一确定步骤和所述第二确定步骤至少一次，直到所述目标时长差值小于或者等于所述时长差值阈值。
9.根据权利要求6所述的全局速度规划方法，其特征在于，至少根据所述路段限速信息，对各所述路径片段上的所述目标关键点进行所述梯形速度规划，得到所述全局行驶路径的全局速度曲线，包括：
第三规划步骤，至少基于各所述路径片段上所述目标关键点的速度信息进行运动学速度规划，得到多个初始路径速度曲线，其中，一个所述路径片段对应一个所述初始路径速度曲线；
优化步骤，对各所述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线；
迭代步骤，基于所述路段限速信息，对所述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到所述全局速度曲线。
10.根据权利要求9所述的全局速度规划方法，其特征在于，对各所述初始路径速度曲线进行优化处理，得到初始全局速度曲线，包括：
至少根据相邻两个所述路径点的速度信息构建优化函数，得到多个优化目标函数；
采用梯度下降法，对多个所述优化目标函数进行优化求解，得到所述初始全局速度曲线。
11.根据权利要求9所述的全局速度规划方法，其特征在于，基于所述路段限速信息，对所述初始全局速度曲线进行迭代处理，得到所述全局速度曲线，包括：
根据所述初始全局速度曲线，确定备选路径点的实际路径运行时长，所述备选路径点为多个所述路径点中的一个；
计算所述实际路径运行时长与规划路径运行时长的差值，得到路径时长差值，其中，所述规划路径运行时长为规划的所述备选路径点的运行时长；
在所述路径时长差值大于所述预定阈值的情况下，根据修正限速速度，对所述备选路径点所属的所述路段限速信息进行修正，得到修正路段限速信息，并执行所述第三规划步骤、所述优化步骤和所述迭代步骤至少一次，直到所述全局速度曲线的所述全局轨迹时长与所述总运行时长的差值满足预设范围为止，其中，所述修正限速速度是至少根据初始修正限速速度、所述实际路径运行时长和所述规划路径运行时长确定的。
12.一种全局速度规划装置，其特征在于，包括：
规划单元，用于第一规划步骤，采用速度规划算法，对接收到的车辆的总运行时长、出发时刻、全局行驶路径和路段限速信息进行速度规划，得到初始全局轨迹，所述初始全局轨迹用于表征各路径点的速度信息和时间信息，所述路径点为所述全局行驶路径上按照预定间隔划分的点；
获取单元，用于获取步骤，控制所述车辆按照所述初始全局轨迹进行行驶，以获取所述车辆到达目标路径点的实际运行时长，所述目标路径点为多个所述路径点中的一个；
第一比较单元，用于第一比较步骤，在所述实际运行时长与路径点规划时长的差值小于或者等于预定阈值的情况下，执行所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达目的地，所述路径点规划时长为初次规划的所述目标路径点的运行时长；
第二比较单元，用于第二比较步骤，在所述实际运行时长与所述路径点规划时长的差值大于所述预定阈值的情况下，计算剩余总运行时长和剩余全局路径，并依次执行所述第一规划步骤和所述获取步骤至少一次，直到所述车辆到达所述目的地。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至11中任意一项所述的全局速度规划方法。
14.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至11中任意一项所述的全局速度规划方法。
15.一种规划***，其特征在于，包括：
调度***，所述调度***用于发送总运行时长和出发时刻至全局速度规划***；
全局路径规划***，所述全局路径规划***用于发送全局行驶路径和路段限速信息至所述全局速度规划***；
所述全局速度规划***包括全局速度规划装置，所述全局速度规划装置用于执行权利要求1至11中任意一项所述的全局速度规划方法。
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|---|---|---|---|
| CN202211247742.5A CN115454100A (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 全局速度规划方法、全局速度规划装置与规划*** |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116495013A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-07-28 | 北京理工大学 | 面向任务需求的速度规划方法、***、设备及存储介质 |
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2022
- 2022-10-12 CN CN202211247742.5A patent/CN115454100A/zh active Pending
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| CN116495013B (zh) * | 2023-06-21 | 2023-12-01 | 北京理工大学 | 面向任务需求的速度规划方法、***、设备及存储介质 |
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