CN116802580A - 一种路径约束方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种路径约束方法及装置，所述方法包括：根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息，所述第一时刻在所述第二时刻之前；根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。本申请实施例提供的路径约束方法及装置能够高效且安全地对车辆的路径进行约束。
Description
本申请涉及智能交通和自动驾驶技术领域，尤其涉及一种路径约束方法及装置。
近年来，自动驾驶技术迅速发展。汽车作为一种交通工具，在给人来带来方便的同时，也带来了很多安全隐患。交通事故经常出现在人类生活中，威胁着人们的生命、健康以及财产安全。因此，安全成为了自动驾驶***(Autonomous Driving System，ADS)最关键因素，自动驾驶汽车需要在确保安全的前提条件下进行控制和行驶。与此同时，业界也形成了一些安全相关的技术标准。
在相关技术中，在自动驾驶***设计时，可以利用逻辑语言的方式对交通规则进行描述。在车辆行驶过程中，实时地对周边车辆进行判定，计算其是否违反了交通规则。这种方式要每时每刻都对周边所有交通参与者进行盘点，且盘点覆盖了大量的交规，因此计算量大，达不到实时的要求。如何准确、高效的对车辆的路径进行约束成为当前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，提出了一种路径约束方法及装置，能够高效且安全地对车辆的路径进行约束。
第一方面，本申请的实施例提供了一种路径约束方法，包括：
根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息，所述第一时刻在所述第二时刻之前；
根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
在本申请实施例中，可以根据交通参与者在第一时刻的状态信，确定交通参与者在第二时刻的状态信息，，并根据交通参与者在第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在第二时刻的安全行驶区域，这样利用预设约束条件约束车辆在第二时刻的安全行驶区域，实现了在进行路径规划之前对路径所在区域进行指导，减少了无效的轨迹运算，在保证安全性的基础上，降低了计算量，实现了对车辆路径高效且安全的约束。
根据第一方面，在所述方法的第一种可能的实现方式中，所述至少一个预设约束条件包括安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者。
在本申请实施例中，以安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者作为预设约束条件，从而对自车在第二时刻的位置进行约束，得到自车在第二时刻的安全行驶区域。
根据第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在所述方法的第二种可能的实现方式中，所述根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域，包括：
针对所述至少一个预设约束条件中的任意一个预设约束条件，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及所述预设约束条件，确定所述预设约束条件对应的安全范围；
将所述至少一个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
在本申请实施例中，将各个约束条件对应的安全范围的交集作为自车在第二时刻的安全行驶区域，可以使自车满足各个约束约束条件，从而尽可能的保证自车的安全，提高了安全性。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种可能的实现方式，在所述方法第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：
获取多个时刻的多个安全行驶区域，其中，每个时刻对应一个安全行驶区域，所述多个时刻包括所述第二时刻，所述多个安全行驶区域包括所述第二时刻的安全行驶区域；
根据所述多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
在本申请实施例中，基于多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，可以使自车照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内，提高了自车行驶的安全性，同时在进行路径规划之前对路径所在区域进行指导，减少了无效的轨迹运算，在保证安全性的基础上，降低了计算量，实现了对车辆路径高效且安全的约束。
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在所述方法第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：
保存所述多个时刻，以及每个时刻的安全行驶区域。
在本申请实施例中，保存各个时刻的安全行驶区域有利于后续的路径规划，以及方便用户查看，能够提高用户体验。
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在所述方法的第五种可能的实现方式中，所述方法还包括：
根据自车的硬件配置或者预设阈值确定获取的安全行驶区域的数量。
第二方面，本申请的实施例提供了一种路径约束装置，所述装置包括：
状态确定模块，用于根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息，所述第一时刻在所述第二时刻之前；
区域确定模块，用于根据所述状态确定模块确定的交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
根据第二方面，在所述装置的第一种可能的实现方式中，所述至少一个预设约束条件包括安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者。
根据第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在所述装置的第二种可能的实现方式中，所述区域确定模块还用于：
针对所述至少一个预设约束条件中的任意一个预设约束条件，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及所述预设约束条件，确定所述预设约束条件对应的安全范围；
将所述至少一个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种可能的实现方式，在所述装置的第三种可能的实现方式中，所述装置还包括：
区域获取模块，用于获取多个时刻的多个安全行驶区域，其中，每个时刻对应一个安全 行驶区域，所述多个时刻包括所述第二时刻，所述多个安全行驶区域包括所述第二时刻的安全行驶区域；
路径规划模块，用于根据所述多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
根据第二方面的第三种可能的实现方式，在所述装置的第四种可能的实现方式中，所述装置还包括：
保存模块，用于保存所述多个时刻，以及每个时刻的安全行驶区域。
根据第二方面的第三种可能的实现方式，在所述装置的第五种可能的实现方式中，所述装置还包括：
数量确定模块，用于根据自车的硬件配置或者预设阈值确定获取的安全行驶区域的数量。
第三方面，本申请的实施例提供了一种路径约束装置，该路径约束装置可以执行上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的路径约束方法。
第四方面，本申请的实施例提供了一种车辆，该车辆可以执行上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的路径约束方法。
第五方面，本申请的实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或者几种的路径约束方法。
第六方面，本申请的实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述第一方面或者第一方面的多种可能的实现方式中的一种或几种的路径约束方法。
本申请的这些和其他方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。
图1示出本申请实施例涉及的一种应用场景的示意图；
图2示出本申请实施例提供的路径约束***的架构示意图；
图3示出本申请实施例提供的路径约束方法的流程示意图；
图4示出安全行驶区域的示例性示意图；
图5示出安全行驶区域的示例性示意图；
图6示出本申请实施例中多个安全行驶区域的叠加示意图；
图7示出本申请实施例中多个安全行驶区域的叠加示意图；
图8示出本申请实施例提供的安全行驶区域的示例性示意图；
图9示出本申请实施例提供的安全行驶区域序列的示例性示意图；
图10示出本申请实施例提供的路径约束装置的结构示意图；
图11示出本申请实施例提供的一种智能车辆200的功能框图；
图12示出本申请实施例提供的路径约束装置的结构示意图。
以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。
图1示出本申请实施例涉及的一种应用场景的示意图。如图1所示，道路中有行驶的车辆，路边有行走的行人，路边还设置有交通信号灯。在本申请实施例中，车辆上可以安装或者配置信息采集模块，以采集自车的状态信息以及车辆周围的其他交通参与者的状态信息，从而确定自车能够安全行驶、不会与其他交通参与者之间产生交通事故的区域，即自车的安全行驶区域。
在一种可能的实现方式中，交通参与者可以包括与交通发生直接或间接关系的人，或者与交通发生直接或间接关系的人使用的交通工具。举例来说，交通参与者可以包括车辆(例如图1所示的车辆1、车辆2和车辆3等)、行人(例如图1所示的行人1和行人2等)、非机动车辆(例如自行车、三轮车等)，以及交通信号灯(如图1所示)、交警(未示出)和用于指示交通规则的标识牌(未示出)等。以上仅为交通参与者的示例性说明，交通参与者还可以包括其他能够影响交通的事务，例如隔离栏、绿化带、公交车站台或者掉落在车道上的物品等，本申请实施例对交通参与者不做限制。
在一种可能的实现方式中，交通参与者的状态信息可以包括但不限于速度、位置、行驶方向(包括前进和后腿等)、转向措施(包括左转、右转和调头等)、交通信号的状态(包括红灯亮、绿灯亮、黄灯亮或者闪烁等)和交警的手势信息(例如左转、右转、直行和禁止通行等)等信息。
在本申请实施例中，可以根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定交通参与者在第二时刻的状态信息，并根据交通参与者在第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在第二时刻的安全行驶区域，这样利用预设约束条件约束车辆在第二时刻的安全行驶区域，实现了在进行路径规划之前对路径所在区域进行指导，减少了无效的轨迹运算，在保证安全性的基础上，降低了计算量，实现了对车辆路径高效且安全的约束。
以图1所示的车辆1为例，车辆1可以根据车辆1、车辆2、车辆3、行人1、行人2和交通信号灯等交通参与者在第一时刻的状态信息，确定上述交通参与者在第二时刻的状态信息，进而根据上述交通参与者的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定车辆1在第二时刻的安全行驶区域。在本申请实施例中按照交通参与者在第二时刻的预测位置以及预设的约束条件对自车在第二时刻的位置进行约束，确定自车在第二时刻的安全行驶区域，计算量小，效率高且安全性高。
图2示出本申请实施例提供的路径约束***的架构示意图。如图2所示，该***可以包括信息采集模块101、约束条件获取模块102、路径约束模块103和驾驶策略生成模块104。
其中，信息采集模块101可以用于采集交通参与者的状态信息。
在一种可能的实现方式中，信息采集模块101可以包括传感装置。所述传感装置可以包括至少一个传感器，例如组合惯导、微波雷达、毫米波雷达、超声波雷达以及摄像头等。不同的传感器可以侦测到不同的状态信息，例如，传感装置能够通过组合惯导识别出周边交通参与者的位置和速度等状态信息。传感装置能够通过微波雷达、毫米波雷达和超声波雷达识别出周边交通参与者的位置、速度和大小等状态信息。传感装置能够通过摄像头识别出周边交通参与者的位置、速度、大小和颜色等状态信息。可以理解的是以上仅为传感器的示例性举例，不构成具体限定，传感装置可以单独使用上述传感器中的任意一种，也可以同时使用上述传感器中的几种。
在一种可能的实现方式中，信息采集模块101可以包括定位装置，例如，全球定位***(Global Positioning System，GPS)和北斗卫星导航***(BeiDou Navigation System，BDS)等。定位装置可以用于获取自车的位置。
在一种可能的实现方式中，信息采集模块101可以从高精地图中获取诸如车道线、交通信号灯的位置、高度等交通参与者的状态信息。其中，高精地图的绘制方式可以采用相关技术中的方式，例如，可以根据采集车辆采集的信息绘制而成，其中采集车辆采集的信息包括但不限于基于激光雷达采集的点云数据获取到路边的宽度、交通信号等的高度以及一些其他信息；基于摄像头采集的图像获取到的路边标识、车道线等信息；以及其他路口处的车道信息、路口内的障碍物的信息、路网数据等。本申请实施例对高精地图的绘制方式，以及高精地图中包含的交通参与者的状态信息不做限制。
约束条件获取模块102可以用于获取至少一个预设约束条件。在一种可能的实现方式中，约束条件获取模块102可以根据交通规则和/或安全模型，输出当前运动状态对应的预设约束条件。在一个示例中，约束约束条件包括但不限于安全距离、限速或者禁行区域等。
路径约束模块103可以用于根据预设约束条件，确定自车的安全行驶区域。在一种可能的实现方式中，自车的安全行驶区域可以显示在中控台中。
在本申请实施例中，将交通规则、安全模型等约束条件作为路径约束模块103的输入，而不是让路径约束模块103对相应路径是否满***通规则和安全模型等进行判定，可以有效减少计算量。
驾驶策略生成模块104可以采用多个时刻的多个安全行驶区域生成驾驶策略，使得自车在一定时间内的路径保持在安全行驶区域内。
在本申请实施例中,驾驶策略生成模块104根据安全行驶区域指导路径规划，而不是对路径规划结果进行判定，可以减少多次重复进行路径规划甚至无法有效进行路径规划的可能性。
本申请实施例提供的路径约束方法，通过使用安全行驶区域可以较为方便的规划出符合交通规则且安全的路径，提高规划的效率。
由于交通参与者的状态信息是随着时间而发生改变的，因此本申请实施例中确定的安全行驶区域是时序相关的。也就是说，自车的安全行驶区域需要指明这是自车在哪个时刻的安全行驶区域。在本申请实施例中，以第二时刻的安全行驶区域为例对确定自车安全行驶区域的方式进行说明。其他时刻的安全行驶区域的确定方式可以参照第二时刻的安全行驶区域的确定方式，这里不再赘述。
下面结合图3对本申请实施例提供的路径约束方法进行说明。图3示出本申请实施例提 供的路径约束方法的流程示意图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。所述方法在实际中的规划过程中或者装置执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。如图3所示，所述方法包括：
步骤S301，根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息。
可以理解的是，在当前时刻未达到第二时刻之前，自车无法利用自带信息采集装置(例如自带的如摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等传感器、高精度地图或者北斗、GPS等定位模块等)获取到交通参与者(包括自车和其他交通参与者)在第二时刻的状态信息。在本申请实施例中，在第二时刻之前，自车可以利用交通参与者在第一时刻的状态信息预测交通参与者在第二时刻的状态信息。自车和其他交通参与者在第二时刻的状态信息包括但不限于速度、位置、行驶方向和可能采取的转向措施等。
其中，第一时刻可以表示第二时刻之前的任一时刻。第一时刻与第二时刻之间的时间间隔可以根据需要进行确定，例如，可以为10分钟、半小时或者1小时等。可以理解的是，第一时刻与第二时刻的时间间隔越小，根据交通参与者在第一时刻的状态信息确定的交通参与者在第二时刻的状态信息与交通参与者实际在第二时刻的状态信息之间的误差越小。也就是说，第一时刻与第二时刻的时间间隔越小，步骤S301确定的交通参与者在第二时刻的状态信息准确性越高。第一时刻与第二时刻的时间间隔越大，根据交通参与者在第一时刻的状态信息确定的交通参与饿着的第二时刻的状态信息与交通参与者实际在第二时刻的状态信息之间的误差越大。也就是说，第一时刻与第二时刻的时间间隔越大，步骤S301确定的交通参与者在第二时刻的状态信息准确性越低。
在一种可能的实现方式中，第一时刻为当前时刻或者第一时刻在当前时刻之前，则自车可以在第一时刻利用自带的传感器(例如摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达)高精度地图以及定位模块等信息采集模块，获取交通参与者在第一时刻的状态信息。在本申请实施例中，交通参与者在第一时刻的状态信息可以是通过信息采集模块采集到的实际的状态信息。
在另一种可能的实现方式中，第一时刻在当前时刻之后且在第二时刻之前，则自车可以根据交通参与者在第三时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第一时刻的状态信息。其中，第三时刻在第一时刻之前。在一个示例中，第三时刻为当前时刻或者第三时刻在当前时刻之前，自车可以在第三时刻利用自带的信息采集模块，获取交通参与者在第三时刻的状态信息。在本申请实施例中，可以是根据交通参与者在第三时刻的状态信息估计的状态信息。
如前所述，交通参与者包括但不限于他车、行人、非机动车辆、交通信号灯、交警和标识牌等指示信息。交通参与者的状态信息包括但不限于交通参与者的速度、位置、行驶方向等。交通参与者与交通参与者的状态信息这里不再赘述。
步骤S302，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
其中，预设约束条件可以用于对自车的位置进行限制。例如，根据交通参与者在第二时 刻状态信息以及至少一个预设约束条件，可以对自车在第二时刻的位置进行限制，得到自车在第二时刻可以安全行驶的安全行驶区域。预设约束条件可以有一个或者一个以上。举例来说，所述至少一个预设约束条件包括安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者。
在一种可能的实现方式中，预设约束条件包括安全模型。该安全模型可以为基于速度和安全距离等信息建立的模型，该安全模型可以为基于路权建立的模型。举例来说，安全模型可以包括责任敏感模型(Responsibility Sensitive Safety，RSS)和安全力场模型(Safety Force Field，SFF)。这两类模型针对自动驾驶的特征，为了尽可能地减少交通事故，定义了自动驾驶汽车应该遵守的一些规则，并进行量化建模，形成数字化的公式规则，用于约束自动驾驶汽车的行为。例如，RSS模型定义了以下几类原则：不要撞到前面的汽车，不要鲁莽地并行，自然获得路权而不能抢夺，实现受阻时小心行事，当有能力避免事故，而不会导致另一起事故时，则避免事故。以基于安全举例建立的安全模型为例，安全举例可以分为以下几种：根据控件坐标系确定，例如规定安全距离为10米；根据时距确定，例如规定安全时距为3秒，代表以当前运行速度和方向下，3秒内不会发生碰撞。以上仅为安全模型的示例性举例，并不用于限制安全模型，本申请实施例还可以采用其他的安全模型。
图4示出安全行驶区域的示例性示意图。如图4所示，在第一时刻，车辆1的安全行驶区域为以自车为圆心，以安全距离为半径的圆形区域，也就是说，在第一时刻，该圆形区域内不能包含其他交通参与者，才能保证车辆1的安全。车辆1根据第一时刻车辆2的位置、速度和行驶方向，确定车辆2在第二时刻的位置。如图4所示，根据安全距离的约束，车辆1在第二时刻的位置不能越过虚线圆形区域(该虚线圆形区域以安全距离为半径)的圆心。当前车辆1在第一时刻至第二时刻的时间段内也可以不移动，因此，车辆1在第二时刻的安全行驶区域如图4所示的椭圆形区域。
在一种可能的实现方式中，预设约束条件可以包括交通规则。举例来说，交通规则包括且不限于限速(例如限速80千米/小时，或者限速60千米/小时等)、路口减速慢行、红灯停、黄灯闪烁慢行、禁止掉头、禁止变道或者禁止倒车等。这些交通规则会对车辆的行驶范围进行一定的约束，因此可以作为预设约束条件。
图5示出安全行驶区域的示例性示意图。如图5所示，在第一时刻，车辆1的安全行驶区域为以自车为圆心，以安全距离为半径的圆形区域，也就是说，在第一时刻，该圆形区域内不能包含其他交通参与者，才能保证车辆1的安全。在一个示例中，如图5所示，交通规则设置为限速60千米/小时，且禁止倒车，由此可见车辆1在第一时刻至第二时刻的时间间隔内不能开太快，且车辆1的尾部为禁止行驶区域，车辆1在第二时刻的安全行驶区域如图5所示细线条椭圆形区域所示。在另一个示例中，如图5所示，交通规则设置为红灯停、黄灯闪烁慢行，且禁止倒车。假设在第一时刻交通信号灯的黄灯闪烁，基于此，车辆1确定第二时刻交通信号灯变成红色，因此，车辆1在第一时刻至第二时刻的时间间隔内需要减速慢行，以保证在停车线前停车。车辆1在第二时刻安全行驶区域可以如图5所示的粗线条椭圆形区域所示。可见，粗线条椭圆形区域相对于细萧条椭圆形区域范围更小。
在一种可能的实现方式中，预设约束条件还可以包括自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息等。在一个示例中，自定义规则可以包括自定义速度上限、自定义加速度上限或者自定义横摆角速度上限等。在一个示例中，驾驶习惯信息为谨慎驾驶或者不喜欢急刹车，此 时设置较大的跟车距离。在一个示例中，车辆性能信息可以包括刹车灵敏度低、加速较快等，此时可以设置较大的跟车距离。
需要说明的是，以上仅为预设约束条件的示例性举例，并不用于限制预设约束条件，预设约束条件还可以包括其他能够对车辆的位置进行限制以保证车辆安全的条件，本申请实施例对预设约束条件不做限制。
在一种可能的实现方式中，步骤S302可以包括：针对所述至少一个预设约束条件中的任意一个预设约束条件，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及所述预设约束条件，确定所述预设约束条件对应的安全范围；将所述至少一个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
考虑到每个预设约束条件对应一个安全范围，每个安全范围都是自车应该严格遵守的形式区域，因此可以将各个安全范围进行融合，得到自车在第二时刻的安全行驶区域。若一个位置处于各个预设约束条件对应的安全范围内，则表明该位置是安全的。若一个位置处于某个或某几个预设约束条件对应的安全范围内，但是在其他预设约束条件对应的安全范围之外，表明该位置有一定的风险性，不是完全安全的。若一个位置未处于任意一个预设约束条件对应的安全范围内，则表明该位置是危险的。因此，在本申请实施例中，可以将第二时刻各个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域，以保证车辆的安全。
可以理解的是，预设约束条件可以根据需要进行增加、删除或者更新，在存在多个预设约束条件的情况下，可以根据需要从中选择部分或者全部进行安全范围的确定。
至此，自车确定了第二时刻的安全行驶区域。在本申请实施例中，可以根据交通参与者在第一时刻的状态信，确定交通参与者在第二时刻的状态信息，，并根据交通参与者在第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在第二时刻的安全行驶区域，这样利用预设约束条件约束车辆在第二时刻的安全行驶区域，实现了在进行路径规划之前对路径所在区域进行指导，减少了无效的轨迹运算，在保证安全性的基础上，降低了计算量，实现了对车辆路径高效且安全的约束。
考虑到车辆是不断行驶的，也就是说车辆的位置是发生变化的，相应的车辆的安全行驶区域也会随着时间发生一定的变化，为了对车辆的路径进行规划，需要获取多个时刻的安全行驶区域。
在一种可能的实现方式中，所述方法还可以包括获取多个时刻的多个安全行驶区域；根据所述多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
其中，每个时刻对应一个安全行驶区域所述多个时刻包括所述第二时刻，所述多个安全行驶区域包括所述第二时刻的安全行驶区域。
在本申请实施例中，通过将车辆的路径规划在安全行驶区域内，从而使自车按照规划路径行驶时是安全的，提高了安全性，同时，根据安全行驶区域指导路径规划，而不是对路径规划结果进行判定，可以减少多次重复进行路径规划甚至无法有效进行路径规划的可能性，减少了计算量，提高了效率。
在一种可能的实现方式中，多个时刻可以组成一个时间序列，该时间序列按照时刻由前到后(或者说由早到晚)排列。该时间序列中任意两个相邻的时刻之间的时间间隔可以根据 需要设置。在一个示例中，该时间序列中任意两个相邻的时刻之间的时间间隔可以相同也可以不同。在该时间序列中任意两个相邻的时刻之间的时间间隔相同的情况下，表明自车是周期性进行安全行驶区域计算的。
多个时刻中除第二时刻以外的任意一个时刻的安全行驶区域可以参照第二时刻的安全行驶区域的确定方式，本申请实施例中不再赘述。
举例来说，时间序列可以包括T1时刻、T2时刻、T3时刻和T4时刻。其中，T1时刻、T2时刻、T3时刻和T4时刻按照时间由前到后的顺序排列，也就是说，T1时刻在T2时刻之前，T2时刻在T3时刻之前，T3时刻在T4时刻之前。自车可以根据T1时刻的安全行驶区域、T2时刻的安全行驶区域、T3时刻的安全行驶区域和T4时刻的安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：保存所述多个时刻，以及每个时刻的安全行驶区域。这样，有利于后续的路径规划和驾驶策略制定，也有利于进行可视化显示，提高用户友好度，例如可以在中控台中进行显示。
在一个示例中，自车可以通过图像化、矩阵、序列化等方式对多个时刻以及每个时刻的安全行驶区域进行保存。
其中，通过图像化进行保存时，采用的几何形状包括但不限于椭圆形、矩形或者梯形等。在一个示例中，当多个时刻的安全行驶区域叠加在一起后，会得到等高线一样的立体表示形式。图6示出本申请实施例中多个安全行驶区域的叠加示意图。如图6所示，T1时刻的安全行驶区域、T2时刻的安全行驶区域、T3时刻的安全行驶区域和T4时刻的安全行驶区域叠加在一起后，得到了等高线一样的立体表示形式。在又一示例中，将自车在各个时刻所处区域用矩阵进行表示，此时安全行驶区域可以表示为在此矩阵维度内的一个掩膜版(mask)，每个矩阵和对应的掩膜版表示一个时刻的安全行驶区域。图7示出本申请实施例中多个安全行驶区域的叠加示意图。如图7所示，T1时刻的自车所处区域中的椭圆形区域为自车在T1时刻安全行驶区域。可以理解的是，T2时刻的自车所处区域(如图7所示)中的椭圆形区域(未示出)为自车在T2时刻安全行驶区域，T3时刻的自车所处区域(如图7所示)中的椭圆形区域(未示出)为自车在T3时刻安全行驶区域。
在本申请实施例中，安全行驶区域计算的终止条件可以根据硬件配置或者人为预设的预设阈值确定。也就是说，车辆可以根据自车的硬件配置或者预设阈值确定获取的安全行驶区域的数量。
在处理器的处理能力较弱，可以设置较少的安全行驶区域的数量；在处理器的处理能力较强时，可以设置较多的安全行驶区域的数量。举例来说，在处理器的处理能力较弱时，可以计算T1时刻的安全行驶区域、T2时刻的安全行驶区域和T3时刻的安全行驶区域。在处理器的处理能力较强时，可以计算T1时刻的安全行驶区域、T2时刻的安全行驶区域，直至T10时刻的安全行驶区域。
在一种可能的实现方式中，各个时刻的安全行驶区域可以随着各个时刻交通参与者状态信息的更新而更新。这样，可以提高安全行驶区域的可靠性和准确性，从而提高车辆的安全性。
应用示例
图8示出本申请实施例提供的安全行驶区域的示例性示意图。T1时刻在T2时刻之前， T2时刻在T3时刻之前。车辆1在T1时刻的安全行驶区域如图8中黑色细线条的椭圆形区域所示。如图8所示，在T1时刻，车辆2在车辆1左侧车道行驶且在车辆1之前，车辆2前方有非机动车。
车辆1根据T1时刻交通参与者(包括车辆1、车辆2和非机动车)的状态信息(包括位置、行驶方向和速度)，确定交通参与者在T2时刻的状态信息。由于车辆2前方有非机动车道，因此车辆1预测车辆2在T2时刻可能会减速慢行或者会右转进行变道。如图8所示，根据安全距离的约束，车辆1在T2时刻的位置不能越过T2时刻的虚线圆形区域(该虚线圆形区域以安全距离为半径)的圆心；根据交通规则的约束，车辆1不能倒车，因此车辆1在T2时刻的位置不能越过车辆1在T1时刻的位置。因此，车辆1根据T2时刻交通参与者的状态信息(即预测的车辆2在T2时刻的状态信息)以及至少一个预设约束条件(包括安全距离和交通规则)确定车辆1在T2时刻安全行驶区域如图8所示的灰色粗线条的椭圆形区域所示。
车辆1根据T2时刻交通参与者(包括车辆1、车辆2和非机动车)的状态信息(包括位置、行驶方向和速度)，确定交通参与者在T3时刻的状态信息。由于车辆2在T2时刻可能会减速慢行或者会右转进行变道，因此，车辆2在T3时刻可能继续减速或者已经变道至车辆1所在车道。如图8所示，根据安全距离的约束，车辆在T3时刻不能越过T3时刻的虚线圆形区域(该虚线圆形区域以安全距离为半径)的圆心；根据交通规则的约束，车辆1不能倒车，因此车辆1在T3时刻的位置不能越过车辆1在T2时刻的位置。因此，车辆1根据T3时刻交通参与者的状态信息(即预测的车辆2在T3时刻的状态信息)以及至少一个约束条件(包括安全距离和交通规则)确定车辆1在T3时刻安全行驶区域如图8所示的黑色粗线条的椭圆形区域所示。
根据图8可知，由于车辆2可能的减速，车辆1在T3时刻的安全行驶区域相对于车辆1在T2时刻的安全行驶区域在车辆1前进方向上移动的距离，相较于车辆1在T2时刻的的安全行驶区域相对于车辆1在T1时刻的安全行驶区域在车辆1前进方向上移动的距离要小，以使车辆1通过减速避免追尾车辆2。
根据图8可知，由于车辆2可能的变道，车辆1在T2时刻的安全行驶区域和T3时刻的安全行驶区域相对于车辆1在T1时刻的安全行驶区域扩展到了其他的车道，以使车辆1通过变道避免追尾车辆2。
图9示出本申请实施例提供的安全行驶区域序列的示例性示意图。T1时刻在T2时刻之前，T2时刻在T3时刻之前。车辆1在在T1时刻的安全行驶区域如图9中黑色细线条的椭圆形区域所示。如图9所示，在T1时刻，车辆2与车辆1处于同一车道，且车辆2在车辆1前方行驶1，车辆1和车辆2行驶前方设置有交通信号灯。
车辆1根据T1时刻交通参与者(包括车辆1、车辆2和交通信号灯)的状态信息(包括位置、行驶方向和交通信号灯的颜色)，确定交通参与者在T2的时刻的状态信息。由于交通信号灯在T1时刻绿灯，因此车辆1预测交通信号等在T2时刻变为黄灯，车辆2可能会减速慢行。如图9所示，根据安全距离的约束，车辆1在T2时刻的位置不能越过T2时刻的虚线圆形区域(该虚线圆形区域以安全距离为半径)的圆心；根据交通规则的约束，车辆1不能倒车，因此车辆1在T2时刻的位置不能越过车辆1在T1时刻的位置。因此，车辆1根据T2时刻交通参与者的状态信息(即预测的车辆2在T2时刻的状态信息和预测的交通信号灯在T2时刻的状态信息)以及至少一个预设约束条件(包括安全距离和交通规则)确定车辆1在 T2时刻安全行驶区域如图9所示的灰色粗线条的椭圆形区域所示。
车辆1根据T2时刻交通参与者(包括车辆1、车辆2和交通信号灯)的状态信息(包括位置、行驶方向和交通信号灯的颜色)，确定交通参与者在T3时刻的状态信息。由于交通信号灯在T2时刻变为黄灯，因此车辆1预测交通信号灯在T3时刻变为红灯，车辆2会在停车线处停车。如图9所示，根据安全距离的约束，车辆在T3时刻不能越过T3时刻的虚线圆形区域(该虚线圆形区域以安全距离为半径)的圆心；根据交通规则的约束，车辆1不能倒车，因此车辆1在T3时刻的位置不能越过车辆1在T2时刻的位置。因此，车辆1根据T3时刻交通参与者的状态信息(即预测的车辆2在T3时刻的状态信息和交通信号灯在T3时刻的状态信息)以及至少一个约束条件(包括安全距离和交通规则)确定车辆1在T3时刻安全行驶区域如图9所示的黑色粗线条的椭圆形区域所示。
根据图9可知，由于车辆2持续减速直至停车，车辆1在3时刻的安全行驶区域相对于车辆1在T2时刻的安全行驶区域在车辆1前进方向上移动的距离，相较于车辆1在T2时刻的的安全行驶区域相对于车辆1在T1时刻的安全行驶区域在车辆1前进方向上移动的距离要小，以使车辆1通过减速避免追尾车辆2。
图10示出本申请实施例提供的路径约束装置的结构示意图。如图10所示，该装置400可以包括：
状态确定模块401，用于根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息，所述第一时刻在所述第二时刻之前；
区域确定模块402，用于根据所述状态确定模块确定的交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
在一种可能的实现方式中，所述至少一个预设约束条件包括安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者。
在一种可能的实现方式中，所述区域确定模块还用于：
针对所述至少一个预设约束条件中的任意一个预设约束条件，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及所述预设约束条件，确定所述预设约束条件对应的安全范围；
将所述至少一个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
区域获取模块，用于获取多个时刻的多个安全行驶区域，其中，每个时刻对应一个安全行驶区域，所述多个时刻包括所述第二时刻，所述多个安全行驶区域包括所述第二时刻的安全行驶区域；
路径规划模块，用于根据所述多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
保存模块，用于保存所述多个时刻，以及每个时刻的安全行驶区域。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
数量确定模块，用于根据自车的硬件配置或者预设阈值确定获取的安全行驶区域的数量。
在本申请实施例中，可以根据交通参与者在第一时刻的状态信，确定交通参与者在第二时刻的状态信息，，并根据交通参与者在第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确 定自车在第二时刻的安全行驶区域，这样利用预设约束条件约束车辆在第二时刻的安全行驶区域，实现了在进行路径规划之前对路径所在区域进行指导，减少了无效的轨迹运算，在保证安全性的基础上，降低了计算量，实现了对车辆路径高效且安全的约束。
本申请实施例提供了一种应用本申请实施例提供的路径约束方法的智能车辆。图11示出本申请实施例提供的一种智能车辆200的功能框图。在一个实施例中，可以将智能车辆200配置为完全或部分的自动驾驶模式。例如，智能车辆200可以在处于自动驾驶模式中的同时控制自身，并且可以通过人为操作来确定车辆及其周边环境的当前状态，确定周边环境中的至少一个其他车辆的可能行为，并确定该其他车辆执行可能行为的可能性的相对应的置信水平，基于所确定的信息来控制智能车辆200。在智能车辆200处于自动驾驶模式中时，可以将智能车辆200置为在没有和人交互的情况下操作。
智能车辆200可包括各种子***，例如行进***202、传感器***204、控制***206、一个或多个***设备208以及电源210、计算机***212和用户接口216。可选地，智能车辆200可包括更多或更少的子***，并且每个子***可包括多个元件。另外，智能车辆200的每个子***和元件可以通过有线或者无线互连。
行进***202可包括为智能车辆200提供动力运动的组件。在一个实施例中，行进***202可包括引擎218、能量源219、传动装置220和车轮/轮胎221。引擎218可以是内燃引擎、电动机、空气压缩引擎或其他类型的引擎组合，例如汽油发动机和电动机组成的混动引擎，内燃引擎和空气压缩引擎组成的混动引擎。引擎218将能量源219转换成机械能量。
能量源219的示例包括汽油、柴油、其他基于石油的燃料、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电力来源。能量源219也可以为智能车辆200的其他***提供能量。
传动装置220可以将来自引擎218的机械动力传送到车轮221。传动装置220可包括变速箱、差速器和驱动轴。在一个实施例中，传动装置220还可以包括其他器件，比如离合器。其中，驱动轴可包括可耦合到一个或多个车轮221的一个或多个轴。
传感器***204可包括感测关于智能车辆200周边的环境的信息的若干个传感器。例如，传感器***204可包括全球定位***222(定位***可以是GPS***，也可以是北斗***或者其他定位***)、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)224、雷达226、激光测距仪228以及相机230。传感器***204还可包括被监视智能车辆200的内部***的传感器(例如，车内空气质量监测器、燃油量表、机油温度表等)。来自这些传感器中的一个或多个的传感器数据可用于检测对象及其相应特性(位置、形状、方向、速度等)。这种检测和识别是自主智能车辆200的安全操作的关键功能。
定位***222可用于估计智能车辆200的地理位置。IMU 224用于基于惯性加速度来感测智能车辆200的位置和朝向变化。在一个实施例中，IMU 224可以是加速度计和陀螺仪的组合。例如：IMU 224可以用于测量智能车辆200的曲率。
雷达226可利用无线电信号来感测智能车辆200的周边环境内的物体。在一些实施例中，除了感测物体以外，雷达226还可用于感测物体的速度和/或前进方向。
激光测距仪228可利用激光来感测智能车辆200所位于的环境中的物体。在一些实施例中，激光测距仪228可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，以及其他***组件。
相机230可用于捕捉智能车辆200的周边环境的多个图像。相机230可以是静态相机或视频相机。
控制***206为控制智能车辆200及其组件的操作。控制***206可包括各种元件，其中包括转向***232、油门234、制动单元236、传感器融合算法238、计算机视觉***240、路线控制***242以及障碍物避免***244。
转向***232可操作来调整智能车辆200的前进方向。例如在一个实施例中可以为方向盘***。
油门234用于控制引擎218的操作速度并进而控制智能车辆200的速度。
制动单元236用于控制智能车辆200减速。制动单元236可使用摩擦力来减慢车轮221。在其他实施例中，制动单元236可将车轮221的动能转换为电流。制动单元236也可采取其他形式来减慢车轮221转速从而控制智能车辆200的速度。
计算机视觉***240可以操作来处理和分析由相机230捕捉的图像以便识别智能车辆200周边环境中的物体和/或特征。所述物体和/或特征可包括交通信号、道路边界和障碍物。计算机视觉***240可使用物体识别算法、运动中恢复结构(Structure from Motion，SFM)算法、视频跟踪和其他计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉***240可以用于为环境绘制地图、跟踪物体、估计物体的速度等等。
路线控制***242用于确定智能车辆200的行驶路线。在一些实施例中，路线控制***242可结合来自传感器238、GPS 222和一个或多个预定地图的数据以为智能车辆200确定行驶路线。
障碍物避免***244用于识别、评估和避免或者以其他方式越过智能车辆200的环境中的潜在障碍物。
当然，在一个实例中，控制***206可以增加或替换地包括除了所示出和描述的那些以外的组件。或者也可以减少一部分上述示出的组件。
智能车辆200通过***设备208与外部传感器、其他车辆、其他计算机***或用户之间进行交互。***设备208可包括无线通信***246、车载电脑248、麦克风250和/或扬声器252。
在一些实施例中，***设备208提供智能车辆200的用户与用户接口216交互的手段。例如，车载电脑248可向智能车辆200的用户提供信息。用户接口216还可操作车载电脑248来接收用户的输入。车载电脑248可以通过触摸屏进行操作。在其他情况中，***设备208可提供用于智能车辆200与位于车内的其它设备通信的手段。例如，麦克风250可从智能车辆200的用户接收音频(例如，语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器252可向智能车辆200的用户输出音频。
无线通信***246可以直接地或者经由通信网络来与一个或多个设备无线通信。例如，无线通信***246可使用3G蜂窝通信，例如CDMA、EVD0、GSM/GPRS，或者4G蜂窝通信，例如LTE。或者5G蜂窝通信。无线通信***246可利用WiFi与无线局域网(wireless local area network，WLAN)通信。在一些实施例中，无线通信***246可利用红外链路、蓝牙或ZigBee与设备直接通信。其他无线协议，例如：各种车辆通信***，例如，无线通信***246可包括一个或多个专用短程通信(dedicated short range communications，DSRC)设备，这些设备可包括车辆和/或路边台站之间的公共和/或私有数据通信。
电源210可向智能车辆200的各种组件提供电力。在一个实施例中，电源210可以为可再充电锂离子或铅酸电池。这种电池的一个或多个电池组可被配置为电源为智能车辆200的各种组件提供电力。在一些实施例中，电源210和能量源219可一起实现，例如一些全电动车中那样。
智能车辆200的部分或所有功能受计算机***212控制。计算机***212可包括至少一个处理器213，处理器213执行存储在例如数据存储装置214这样的非暂态计算机可读介质中的指令215。计算机***212还可以是采用分布式方式控制智能车辆200的个体组件或子***的多个计算设备。
处理器213可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的CPU。替选地，该处理器可以是诸如ASIC或其它基于硬件的处理器的专用设备。尽管图11功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的计算机120的其它元件，但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器、计算机、或存储器实际上可以包括可以或者可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器、计算机、或存储器。例如，存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于计算机120的外壳内的其它存储介质。因此，对处理器或计算机的引用将被理解为包括对可以或者可以不并行操作的处理器或计算机或存储器的集合的引用。不同于使用单一的处理器来执行此处所描述的步骤，诸如转向组件和减速组件的一些组件每个都可以具有其自己的处理器，所述处理器只执行与特定于组件的功能相关的计算。
在此处所描述的各个方面中，处理器可以位于远离该车辆并且与该车辆进行无线通信。在其它方面中，此处所描述的过程中的一些在布置于车辆内的处理器上执行而其它则由远程处理器执行，包括采取执行单一操纵的必要步骤。
在一些实施例中，数据存储装置214可包含指令215(例如，程序逻辑)，指令215可被处理器213执行来执行智能车辆200的各种功能，包括以上描述的那些功能。数据存储装置224也可包含额外的指令，包括向推进***202、传感器***204、控制***206和***设备208中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。
除了指令215以外，存储器214还可存储数据，例如道路地图、路线信息，车辆的位置、方向、速度以及其它这样的车辆数据，以及其他信息。这种信息可在智能车辆200在自主、半自主和/或手动模式中操作期间被智能车辆200和计算机***212使用。
用户接口216，用于向智能车辆200的用户提供信息或从其接收信息。可选地，用户接口216可包括在***设备208的集合内的一个或多个输入/输出设备，例如无线通信***246、车车在电脑248、麦克风250和扬声器252。
计算机***212可基于从各种子***(例如，无线通信***246、行进***202、传感器***204和控制***206)以及从用户接口216接收的输入来控制智能车辆200的功能。例如，计算机***212可利用来自无线通信***246的输入以便规划出在自动驾驶中需要通过的路口处的车道线，通过该车道线可以避免碰到路口处的障碍物。在一些实施例中，计算机***212可操作来对智能车辆200及其子***的许多方面提供控制。
可选的，计算机***212还可以从其它计算机***接收信息，或者将信息转移到其它计算机***。例如，计算机***212可以将从智能车辆200的传感器***204收集的传感器数据转移到远程的另一个计算机***，并交由另一个计算机***对此数据进行处理，比如由另一个计算机***对传感器***204中各个传感器采集的数据进行数据融合，然后再将融合后 得到的数据或者分析结果返回至计算机***212。可选的，来自计算机***212的数据可以经由网络被传送到云侧的计算机***用于进一步的处理。网络以及中间节点可以包括各种配置和协议，包括因特网、万维网、内联网、虚拟专用网络、广域网、局域网、使用一个或多个公司的专有通信协议的专用网络、以太网、WiFi和HTTP、以及前述的各种组合。这种通信可以由能够传送数据到其它计算机和从其它计算机传送数据的任何设备，诸如调制解调器和无线接口。
如上所述，在一些可能的实施例中，与该智能车辆200中的计算机***212进行交互的远程计算机***可以包括具有多个计算机的服务器，例如负载均衡服务器群，为了从计算机***212接收、处理并传送数据的目的，其与网络的不同节点交换信息。该服务器可以有处理器、存储器、指令和数据等等。例如，在本申请的一些实施例中，该服务器的数据可以包括提供天气相关的信息。例如，服务器可以接收、监视、存储、更新、以及传送与天气相关的各种信息。该信息可以包括例如以报告形式、雷达信息形式、预报形式等的降水、云、和/或温度信息。该服务器的数据还可以包括高精度地图数据、前方路段的交通信息(例如实时的交通拥挤状况和交通事故发生情况等等)，服务器可以将该高精度地图数据和交通信息等发送给计算机***212，从而可以辅助智能车辆200更好地进行自动驾驶，保证驾驶安全。
可选地，上述这些组件中的一个或多个可与智能车辆200分开安装或关联。例如，数据存储装置214可以部分或完全地与智能车辆200分开存在。上述组件可以按有线和/或无线方式来通信地耦合在一起。
可选地，上述组件只是一个示例，实际应用中，上述各个模块中的组件有可能根据实际需要增添或者删除，图11不应理解为对本申请实施例的限制。
在道路行进的自动驾驶汽车，如上面的智能车辆200，可以识别其周围环境内的物体以确定对当前速度的调整。所述物体可以是其它车辆、交通控制设备、或者其它类型的物体。在一些示例中，可以独立地考虑每个识别的物体，并且基于物体的各自的特性，诸如它的当前速度、加速度、与车辆的间距等，可以用来确定自动驾驶汽车所要调整的速度。
可选地，自动驾驶汽车智能车辆200或者与自动驾驶智能车辆200相关联的计算设备(如图11的计算机***212、计算机视觉***240、存储器214)可以基于所识别的物体的特性和周围环境的状态(例如，交通、雨、道路上的冰、等等)来预测所述识别的物体的行为。可选地，每一个所识别的物体都依赖于彼此的行为，因此还可以将所识别的所有物体全部一起考虑来预测单个识别的物体的行为。智能车辆200能够基于预测的所述识别的物体的行为来调整它的速度。换句话说，自动驾驶汽车能够基于所预测的物体的行为来确定车辆将需要调整到(例如，加速、减速、或者停止)什么稳定状态。在这个过程中，也可以考虑其它因素来确定智能车辆200的速度，诸如，智能车辆200在行驶的道路中的横向位置、道路的曲率、静态和动态物体的接近度等等。
除了提供调整自动驾驶汽车的速度的指令之外，计算设备还可以提供修改智能车辆200的转向角的指令，以使得自动驾驶汽车遵循给定的轨迹和/或维持与自动驾驶汽车附近的物体(例如，道路上的相邻车道中的轿车)的安全横向和纵向距离。
上述智能车辆200可以为轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、和手推车等，本申请实施例不做特别的限定。
可以理解的是，图11中的智能车辆200功能图只是本申请实施例中的一种示例性的实施方式，本申请实施例中的智能车辆200包括但不仅限于以上结构。
图12示出本申请实施例提供的路径约束装置的结构示意图。如图12所示，该装置可以包括至少一个处理器501，存储器502、输入输出设备503以及总线504。下面结合图12对路径约束装置的各个构成部件进行具体的介绍：
处理器501是路径约束装置的控制中心，可以是一个处理器，也可以是多个处理元件的统称。例如，处理器501是一个CPU，也可以是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个微处理器(Digital Signal Processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)。
其中，处理器501可以通过运行或执行存储在存储器502内的软件程序，以及调用存储在存储器502内的数据，执行路径约束装置的各种功能。
在具体的实现中，作为一种实施例，处理器501可以包括一个或多个CPU，例如图中所示的CPU 0和CPU 1。
在具体实现中，作为一种实施例，路径约束装置可以包括多个处理器，例如图12中所示的处理器501和处理器505。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器(single-CPU)，也可以是一个多核处理器(multi-CPU)。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。
存储器502可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器502可以是独立存在，通过总线504与处理器501相连接。存储器502也可以和处理器501集成在一起。
输入输出设备503，用于与其他设备或通信网络通信。如用于与以太网，无线接入网(Radio access network，RAN)，无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)等通信网络通信。输入输出设备503可以包括基带处理器的全部或部分，以及还可选择性地包括无线射频(Radio Frequency，RF)处理器。RF处理器用于收发RF信号，基带处理器则用于实现由RF信号转换的基带信号或即将转换为RF信号的基带信号的处理。
在具体实现中，作为一种实施例，输入输出设备503可以包括发射器和接收器。其中，发射器用于向其他设备或通信网络发送信号，接收器用于接收其他设备或通信网络发送的信号。发射器和接收器可以独立存在，也可以集成在一起。
总线504，可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图12中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线 或一种类型的总线。
图12中示出的设备结构并不构成对路径约束装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本申请的实施例提供了一种路径约束装置，包括：处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令时实现上述方法。
本申请的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
本申请的实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(Electrically Programmable Read-Only-Memory，EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、数字多功能盘(Digital Video Disc，DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。
这里所描述的计算机可读程序指令或代码可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本申请操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(Instruction Set Architecture，ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(Local Area Network，LAN)或广域网(Wide Area Network，WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本申请的各个方面。
这里参照根据本申请实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图 描述了本申请的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、***、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、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令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。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，两个连续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，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行相应的功能或动作的硬件(例如电路或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路))来实现，或者可以用硬件和软件的组合，如固件等来实现。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其它变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (15)
- 一种路径约束方法，其特征在于，所述方法包括：根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息，所述第一时刻在所述第二时刻之前；根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
- 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个预设约束条件包括安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者。
- 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域，包括：针对所述至少一个预设约束条件中的任意一个预设约束条件，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及所述预设约束条件，确定所述预设约束条件对应的安全范围；将所述至少一个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
- 根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取多个时刻的多个安全行驶区域，其中，每个时刻对应一个安全行驶区域，所述多个时刻包括所述第二时刻，所述多个安全行驶区域包括所述第二时刻的安全行驶区域；根据所述多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
- 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：保存所述多个时刻，以及每个时刻的安全行驶区域。
- 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据自车的硬件配置或者预设阈值确定获取的安全行驶区域的数量。
- 一种路径约束装置，其特征在于，所述装置包括：状态确定模块，用于根据交通参与者在第一时刻的状态信息，确定所述交通参与者在第二时刻的状态信息，所述第一时刻在所述第二时刻之前；区域确定模块，用于根据所述状态确定模块确定的交通参与者在所述第二时刻的状态信 息以及至少一个预设约束条件，确定自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
- 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述至少一个预设约束条件包括安全模型、交通规则、自定义规则、驾驶习惯信息和车辆性能信息中的一者或多者。
- 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述区域确定模块还用于：针对所述至少一个预设约束条件中的任意一个预设约束条件，根据所述交通参与者在所述第二时刻的状态信息以及所述预设约束条件，确定所述预设约束条件对应的安全范围；将所述至少一个约束条件中的每个预设约束条件对应的安全范围的交集，确定为自车在所述第二时刻的安全行驶区域。
- 根据权利要求7至9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：区域获取模块，用于获取多个时刻的多个安全行驶区域，其中，每个时刻对应一个安全行驶区域，所述多个时刻包括所述第二时刻，所述多个安全行驶区域包括所述第二时刻的安全行驶区域；路径规划模块，用于根据所述多个时刻的多个安全行驶区域进行路径规划，以使自车按照规划路径行驶时保持在安全行驶区域内。
- 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：保存模块，用于保存所述多个时刻，以及每个时刻的安全行驶区域。
- 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：数量确定模块，用于根据自车的硬件配置或者预设阈值确定获取的安全行驶区域的数量。
- 一种路径约束装置，其特征在于，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令时实现权利要求1至6任意一项所述的方法。
- 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至6中任意一项所述的方法。
- 一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备中运行时，所述电子设备中的处理器执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
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