CN117533317A - 一种牵引车倒车路径平滑方法、***、装置以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种牵引车倒车路径平滑方法、***、装置以及存储介质，该方法包括获取牵引车的初始倒车路径，初始倒车路径包括多个初始路径点；基于牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围；基于牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围；基于第一平滑约束范围以及第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围；基于目标平滑约束范围，对初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。

Description

一种牵引车倒车路径平滑方法、***、装置以及存储介质

技术领域

本说明书涉及车辆控制领域，特别涉及一种牵引车倒车路径平滑方法、***、装置以及存储介质。

背景技术

随着人工智能技术的发展，无人驾驶技术作为车辆智能化的前沿技术成为当今重要研究方向。运动规划技作为无人驾驶辆的核心技术之一，主要分为路径规划和速度规划，其中，路径规划的目标是实现无人驾驶车辆在空间可行区域的行驶。路径平滑是在得到路径规划中必须采取的措施之一。而当无人驾驶技术应用于拖挂牵引车时，由于拖挂牵引车倒车具有继承发散的特性，且在平滑过程中，当牵引车和挂车角度夹角在正反向切换时，往往微小的路径点移动会引起挂车和牵引车的路径发散或折叠失稳。

因此，需要提出一种牵引车倒车路径平滑方法、***、装置以及存储介质，保证通过有效的平滑方法得到挂车在倒车时的稳定性，倒车过程更顺畅可控。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种牵引车倒车路径平滑方法，所述方法包括：获取牵引车的初始倒车路径，所述初始倒车路径包括多个初始路径点；基于所述牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围；基于所述牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围；基于所述第一平滑约束范围以及所述第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围；基于所述目标平滑约束范围，对所述初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。

本说明书实施例之一还提供一种牵引车倒车路径平滑***，所述***包括：获取模块，用于获取牵引车的初始倒车路径，所述初始倒车路径包括多个初始路径点；第一约束模块，用于基于所述牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围；第二约束模块，用于基于所述牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围；第三约束模块，用于基于所述第一平滑约束范围以及所述第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围；平滑模块，用于基于所述目标平滑约束范围，对所述初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。

本说明书实施例之一提供一种牵引车倒车路径平滑装置，包括处理器，所述处理器用于执行如前述实施例中任一项所述的方法。

本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如前述实施例中任一项所述的方法。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的牵引车倒车路径平滑***的示例性模块图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的牵引车倒车路径平滑***的应用场景示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的牵引车倒车路径平滑方法的示例性流程图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的确定第一平滑约束范围的示例性流程图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定第二平滑约束范围的示例性流程图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的确定平滑倒车路径是否有效的示例性流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“***”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的***所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本说明书一些实施例所示的牵引车倒车路径平滑***的示例性模块图。

如图1所示，牵引车倒车路径平滑***100可以包括获取模块110、第一约束模块120、第二约束模块130、第三约束模块140及平滑模块150。

获取模块110可以用于获取牵引车的初始倒车路径，所述初始倒车路径包括多个初始路径点。

第一约束模块120可以用于基于所述牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围。在一些实施例中，对于所述初始倒车路径上的每个初始路径点，第一约束模块120还可以进一步用于基于牵引车-挂车运动模型，确定所述挂车在该初始路径点的挂车位姿信息；基于所述挂车位姿信息、所述牵引车的牵引车车辆参数以及所述挂车的挂车车辆参数，构建所述牵引车以及所述挂车对应的车辆包络框；基于所述车辆包络框以及所述障碍物信息，确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围。在一些实施例中，第一约束模块120还可以进一步用于基于所述障碍物信息，确定障碍物包络框；基于所述车辆包络框和所述障碍物包络框，确定障碍物最小距离；基于障碍物约束阈值和所述障碍物最小距离，确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围。

第二约束模块130可以用于对于所述初始倒车路径上的每个初始路径点，确定所述牵引车与所述挂车在该初始路径点的夹角；基于发散约束阈值以及所述多个初始路径点分别对应的夹角，从所述多个初始路径点中确定关键路径点；基于所述关键路径点，确定所述第二平滑约束范围。

对于所述初始倒车路径上的至少一个初始路径点，第三约束模块140可以用于将该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围及所述第二平滑约束范围中的较小者确定为该初始路径点对应的目标平滑约束范围。

平滑模块150可以用于基于所述目标平滑约束范围，对所述初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。

在一些实施例中，牵引车倒车路径平滑***100还可以包括确定模块(图未示出)，确定模块可以用于基于所述平滑倒车路径，确定所述牵引车的目标倒车路径。

在一些实施例中，确定模块还可以用于基于牵引车-挂车运动模型，确定所述挂车在该平滑路径点的挂车位姿信息；基于所述挂车位姿信息、所述牵引车的牵引车车辆参数、所述挂车的挂车车辆参数以及所述障碍物信息，确定该平滑路径点对应的碰撞检测信息；基于与该平滑路径点对应的初始路径点的初始路径点信息以及该平滑路径点的平滑路径点信息，确定该平滑路径点对应的航向偏离信息；基于所述碰撞检测信息以及所述航向偏离信息，确定该平滑倒车路径是否有效。

在一些实施例中，响应于所述平滑倒车路径上至少一个平滑路径点无效，在一些实施例中，确定模块还可以用于获取所述平滑倒车路径对应的迭代次数；响应于所述迭代次数满足迭代条件，将所述平滑倒车路径确定为新的初始倒车路径并再次进行至少一次迭代更新；响应于所述迭代次数不满足迭代条件，将所述平滑倒车路径确定为所述目标倒车路径。

前述牵引车倒车路径平滑***100可以设置如图2所示的牵引车倒车路径平滑***的应用场景的牵引车210中。前述牵引车倒车路径平滑***100也可以设置在独立于前述牵引车210的处理器(图未示出)中，前述处理器可以与牵引车210通信连接，以实现数据(例如，目标倒车路径)的交换。

牵引车倒车路径平滑***100可以用于对牵引车210的初始倒车路径250进行平滑处理，获得更加合理的目标倒车路径。当牵引车210执行前述目标倒车路径时，牵引车210与挂车220的倒车过程流畅，不会与预设范围240内的障碍物230发生碰撞，挂车220不会发散，最终可以将牵引车210与挂车220顺利倒车至目标位置270。

应当理解，图1所示的牵引车倒车路径平滑***100及其模块可以利用各种方式来实现。需要注意的是，以上对于牵引车倒车路径平滑***100及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该***的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子***与其他模块连接。在一些实施例中，图1中披露的获取模块110、第一约束模块120、第二约束模块130、第三约束模块140以及平滑模块150可以是一个***中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。

图3是根据本说明书一些实施例所示的牵引车倒车路径平滑方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程300可以由牵引车倒车路径平滑***100执行。如图3所示，流程300包括下述步骤：

步骤310，获取牵引车的初始倒车路径。在一些实施例中，步骤310可以由获取模块110执行。

初始倒车路径为需要进行平滑处理的牵引车的倒车路径。

初始倒车路径包括多个初始路径点，前述初始路径点为初始倒车路径中的路径点。前述多个初始路径点中开始的初始路径点可以与牵引车的初始位置重合，结束的初始路径点可以与牵引车的目标位置重合。其中，前述初始位置可以为牵引车后轴中心开始进行倒车的位置，目标位置可以为牵引车后轴中心倒车后需要抵达的位置，前述初始位置与目标位置可以通过牵引车的位置检测装置(例如，雷达)获取。

示例性地，如图2所示的初始倒车路径250可以包括初始路径点251、初始路径点252、初始路径点253、初始路径点254以及初始路径点255，值得说明的是，前述初始倒车路径250中的部分路径被牵引车210以及挂车220遮挡，故部分初始倒车路径250并未在图2中示出。

初始倒车路径包括多个初始路径点的初始路径点信息。以某一初始路径点为例，前述初始路径点信息可以包括但不限于该初始路径点的坐标、牵引车中心(例如，牵引车的车体中心、前轴中心或后轴中心)位于该初始路径点时牵引车后轴中心横坐标、牵引车后轴中心纵坐标、牵引车航向角、挂车在该初始路径点的挂车航向角等。在一些实施例中，前述各个坐标所处的坐标系可以为地面坐标系，其中，地面坐标系中的原点可以通过预设确定，例如，将大地原点确定为地面坐标系中的原点。前述各个航向角为对应部位(如，牵引车或挂车)的真实运动方向与地面坐标系中的横轴的夹角。在一些实施例中，也可以使用任何方便进行数据的其他坐标系。

初始倒车路径可以通过多种方式获得。例如，获取模块110可以通过混合A*(Hybrid A*)算法、B样条曲线或贝塞尔曲线中的一种或多种对牵引车的初始位置以及目标位置进行处理，获取初始倒车路径。再例如，获取模块110还可以获取上一次执行流程300获取的无效的平滑倒车路径，并将其作为初始倒车路径，关于前述示例的更多内容，可以参见图6及其相关描述。

步骤320，基于牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围。在一些实施例中，步骤320可以由第一约束模块120执行。

障碍物信息可以为牵引车预设范围内障碍物(例如，集装箱、其他车辆等)的相关信息，例如，障碍物的位置信息。前述预设范围可以通过牵引车的初始位置以及目标位置获取。例如，第一约束模块120可以基于牵引车的初始位置以及目标位置，确定两者的连线，对前述连线在初始位置一侧进行延伸预设距离(例如，5m)，确定半径，从而获得圆心为目标位置，半径为前述预设半径的圆形的预设范围。

在一些实施例中，第一约束模块120可以基于牵引车上的位置检测装置确定牵引车预设范围内的障碍物信息。示例性的，牵引车上的雷达可以获取牵引车周围的点云信息，第一约束模块120可以从前述点云信息中确定预设范围内的点云信息，并基于前述预设范围内的点云信息，识别并确定牵引车预设范围内的障碍物信息。

第一平滑约束范围指为避免牵引车以及挂车与障碍物发生碰撞而对初始路径点的平滑进行约束的范围。通过第一平滑约束范围对初始路径点的平滑处理进行约束，可以避免该初始路径点平滑后牵引车以及挂车与障碍物发生碰撞。例如，第一平滑约束范围为0.3m，表征对该初始路径点进行平滑处理时，约束与该初始路径点对应的平滑路径点与该初始路径点的距离不可超过0.3m，前述平滑路径点的更多内容可以参见本说明书下文相关描述。

在一些实施例中，第一约束模块120可以进行建模或采用各种数据分析算法，例如回归分析法、判别分析法等，对牵引车预设范围内的障碍物信息进行分析处理，确定第一平滑约束范围。

在一些实施例中，初始倒车路径上的多个初始路径点的第一平滑约束范围可以不同。第一约束模块120可以确定每个初始路径点对应的第一平滑约束范围。

在一些实施例中，对于所述初始倒车路径上的每个初始路径点，第一约束模块120可以基于牵引车-挂车运动模型，确定所述挂车在该初始路径点的挂车位姿信息；基于所述挂车位姿信息、所述牵引车的牵引车车辆参数以及所述挂车的挂车车辆参数，构建所述牵引车以及所述挂车对应的车辆包络框；基于所述车辆包络框以及所述障碍物信息，确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围。关于上述实施例的更多内容可以参见图4及其相关描述。

步骤330，基于所述牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围。在一些实施例中，步骤330可以由第二约束模块130执行。

第二平滑约束范围指为避免挂车的发散而对初始路径点的平滑进行约束的范围。通过第二平滑约束范围对初始路径点的平滑处理进行约束，可以避免该初始路径点平滑后挂车发生发散，从而偏离原航向，发生折叠失稳的情况。其中，发散指挂车的航向出现偏离。

在一些实施例中，第二约束模块130可以对所有初始路径点均进行发散约束，第二约束模块130可以确定所有初始路径点的第二平滑约束范围。各个初始路径点的第二平滑约束范围可以相同或不同。例如，第二约束模块130可以基于各个初始路径点的初始路径点信息，确定在各个初始路径点时牵引车与挂车间的夹角，并基于夹角与第二平滑约束范围之间预设的对应规则，确定各个初始路径点对应的第二平滑约束范围。再例如，第二约束模块130可以确定在多个初始路径点中牵引车与挂车间夹角最大的路径点，并基于夹角与第二平滑约束范围之间预设的对应规则，确定该初始路径点对应的第二平滑约束范围，并将前述第二平滑约束范围确定为各个初始路径点对应的第二平滑约束范围。

在一些实施例中，多个初始路径点中可以包括关键路径点，第二约束模块130可以仅对关键路径点进行约束。关键路径点可以为初始路径点中对挂车发散影响较大的路径点。若不对前述关键路径点的平滑处理进行约束，可能造成关键路径点平滑后，挂车在其他初始路径点对应的平滑路径点发生发散，导致挂车偏离原航向，发生折叠失稳的情况。

在一些实施例中，对于初始倒车路径上的每个初始路径点，第二约束模块130可以确定牵引车与挂车在该初始路径点的夹角；基于发散约束阈值以及多个初始路径点分别对应的夹角，从多个初始路径点中确定关键路径点；基于关键路径点，确定第二平滑约束范围。关于上述实施例的更多内容可以参见图5及其相关描述。

步骤340，基于第一平滑约束范围以及第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围。在一些实施例中，步骤340可以由第三约束模块140执行。

目标平滑约束范围指为可同时避免挂车发散以及牵引车以及挂车与障碍物发生碰撞而对初始路径点的平滑进行约束的范围。通过目标平滑约束范围对初始路径点的平滑处理进行约束，可以避免该初始路径点平滑后牵引车以及挂车与障碍物发生碰撞以及挂车发散。

在一些实施例中，对于初始倒车路径上的至少一个初始路径点，第三约束模块140可以将该初始路径点对应的第一平滑约束范围及第二平滑约束范围中的较小者确定为该初始路径点对应的目标平滑约束范围。例如，当所有初始路径点均对应有第二平滑约束范围时，第三约束模块140可以将该初始路径点对应的第一平滑约束范围及第二平滑约束范围中的较小者确定为该初始路径点对应的目标平滑约束范围。又例如，当仅关键路径点对应有第二平滑约束范围时，若某一初始路径点为关键路径点，第三约束模块140可以将该关键路径点对应的第一平滑约束范围及第二平滑约束范围中的较小者确定为该关键路径点对应的目标平滑约束范围；若某一初始路径点并非为关键路径点，第三约束模块140可以将该初始路径点对应的第一平滑约束范围直接确定为该初始路径点对应的目标平滑约束范围。

在一些实施例中，对于初始倒车路径上的每个初始路径点，第三约束模块140还可以基于第一平滑约束范围及第二平滑约束范围中的较小者以及预设的第二误差值，确定初始路径点对应的目标平滑约束范围。其中，第二误差值可以相关于牵引车预设的控制误差和/或预设的调整余量(例如，预设的牵引车以及挂车与障碍物之间的最小距离)。例如，第二误差值可以为牵引车预设的控制误差与调整余量的和。仅作为示例，牵引车的控制误差为0.05m，预设的调整余量为0.02m，从而第三约束模块140可以确定第二误差值为0.07m，某一初始倒车路径对应的基于第一平滑约束范围为0.5m，第二平滑约束范围为0.3m，第三约束模块140可以确定初始路径点对应的目标平滑约束范围为0.3m减去0.07m，即0.23m。通过考虑牵引车的控制误差以及调整余量，可以避免平滑后的路径点因误差产生的碰撞或发散，以保障牵引车倒车的安全性。

本说明书的一些实施例通过确定目标平滑约束范围，可以同时避免初始路径点平滑后牵引车以及挂车与障碍物发生碰撞以及挂车发散的情况出现，保障牵引车的倒车路径的安全性以及平滑性。

步骤350，基于目标平滑约束范围，对初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。在一些实施例中，步骤350可以由平滑模块150执行。

平滑倒车路径可以为对初始倒车路径进行平滑后的倒车路径。与初始倒车路径类似的，平滑倒车路径包括多个平滑路径点，前述平滑路径点为平滑倒车路径中经平滑处理后的路径点。前述多个平滑路径点中开始的平滑路径点可以与前述初始位置重合，结束的平滑路径点可以与目标位置重合。如图2所示，平滑倒车路径260可以包括平滑路径点261、平滑路径点262、平滑路径点263以及平滑路径点264，平滑倒车路径260中结束的平滑路径点可以与初始倒车路径260中结束的初始路径点重合，即与初始路径点255重合。与初始倒车路径类似的，前述平滑倒车路径260中的部分路径被牵引车210以及挂车220遮挡，故部分平滑倒车路径260并未在图2中示出。

平滑倒车路径包括多个平滑路径点的平滑路径点信息。以某一平滑路径点为例，与初始倒车路径类似的，前述平滑路径点信息可以包括但不限于该平滑路径点的坐标、牵引车中心(例如，牵引车的车体中心、前轴中心或后轴中心)位于该平滑路径点时牵引车后轴中心横坐标、牵引车后轴中心纵坐标、牵引车航向角、挂车在平滑路径点的挂车航向角等。

在一些实施例中，对于初始倒车路径中的每个初始路径点，平滑模块150可以将该初始路径点对应的目标平滑约束范围确定为该初始路径点的偏离参数，并进行通过多种方法进行对各个初始路径点进行平滑求解，获得各个初始路径点平滑处理后的对应的平滑路径点，并基于各个平滑路径点，确定对应的平滑倒车路径。前述平滑求解方法可以包括但不限于多项式拟合、曲线拟合、样条插值、滤波方法等中的一种或多种。

在一些实施例中，牵引车倒车路径平滑***100(例如，确定模块)还可以基于平滑倒车路径，确定牵引车的目标倒车路径。其中，目标倒车路径为最终确定的牵引车的倒车路径。

在一些实施例中，确定模块可以直接将前述平滑倒车路径确定为目标倒车路径。

在一些实施例中，确定模块还可以判断前述平滑倒车路径是否有效，响应于平滑倒车路径有效，可以将平滑倒车路径确定为目标倒车路径。关于前述实施例的更多内容可以参见图6及其相关描述。

在一些实施例中，响应于平滑倒车路径无效，确定模块还可以获取平滑倒车路径对应的迭代次数；响应于迭代次数满足迭代条件，将平滑倒车路径确定为新的初始倒车路径并再次进行至少一次迭代更新；响应于迭代次数不满足迭代条件，将平滑倒车路径确定为目标倒车路径。关于前述实施例的更多内容可以参见图6及其相关描述。

本说明书的一些实施例通过对初始倒车路径中各个初始路径点平滑处理，可以在有效解决初始倒车路径不平滑，或曲率跳变导致控制跟踪精度较大的问题，此外对各个初始路径点平滑处理的范围进行了限制，可以避免牵引车以及挂车与障碍物发生碰撞，同时还避免了挂车倒车发散或折叠失稳的情况发生。

图4是根据本说明书一些实施例所示的确定第一平滑约束范围的示例性流程图。在一些实施例中，流程400可以由第一约束模块120执行。

如图4所示，对于初始倒车路径上的每个初始路径点，第一约束模块120可以执行下述步骤：

步骤410，基于牵引车-挂车运动模型，确定挂车在该初始路径点的挂车位姿信息。

挂车位姿信息可以为挂车在对应的初始路径点上的姿态信息。在一些实施例中，挂车位姿信息可以包括但不限于挂车在该初始路径点的挂车后轴中心横坐标、挂车后轴中心纵坐标、挂车航向角等。与初始路径点信息类似的，挂车位姿信息各个坐标所处的坐标系可以为地面坐标系或其他任何方便进行数据处理的坐标系。

在一些实施例中，第一约束模块120可以基于初始路径点信息，确定挂车位姿信息(例如，挂车航向角)。在一些实施例中，第一约束模块120还可以基于牵引车-挂车运动模型，确定挂车在该初始路径点的挂车位姿信息(例如，挂车后轴中心横坐标、挂车后轴中心纵坐标)。牵引车-挂车运动模型可以表征牵引车与挂车沿各个路径点运动时的运动学关系。第一约束模块120可以基于牵引车-挂车运动模型，结合各个路径点对应的路径点信息、牵引车的牵引车车辆参数以及挂车的挂车车辆参数，确定挂车在对应路径点上的挂车位姿信息。其中，牵引车车辆参数可以指牵引车的相关参数信息，牵引车车辆参数可以包括但不限于牵引车宽度、牵引车长度、牵引车高度、主销到牵引车后轴中心距离、主销到牵引车前端距离以及主销到牵引车后端距离等；挂车车辆参数可以指挂车的相关参数信息，挂车车辆参数可以包括但不限于挂车宽度、挂车长度、挂车高度、主销到挂车后轴中心距离、主销到挂车前端距离以及主销到挂车后端距离等。前述牵引车车辆参数以及挂车车辆参数可以通过预设确定。例如，前述牵引车车辆参数以及挂车车辆参数可以通过牵引车类型以及挂车类型，通过预设的参数表格确定。

牵引车-挂车运动模型可以预先设置确定。用户(例如，牵引车的管理者)可以获取各个牵引车以及挂车的测试数据，通过对测试数据进行分析，确定牵引车-挂车运动模型。

在一些实施例中，对于初始倒车路径上的每个初始路径点，牵引车-挂车运动模型可以包括如下计算公式：

xr＝x-La*cosθ*LT*cosβ

yr＝y-La*sinθ*LT*sinβ

其中，xr与yr分别为挂车位于该初始路径点时挂车后轴中心横坐标以及挂车后轴中心纵坐标，x与y分别为牵引车位于该初始路径点时牵引车后轴中心横坐标以及牵引车后轴中心纵坐标，θ与β分别为牵引车航向角以及挂车航向角，La与LT分别为主销到牵引车后轴中心距离以及主销到挂车后轴中心距离。与前文类似，前述各坐标所处的坐标系可以为地面坐标系或其他任何方便进行数据处理的坐标系。

在一些实施例中，牵引车-挂车运动模型还可以相关于牵引车与挂车的类型。用户还可以获取不同类型的牵引车以及不同类型的挂车的测试数据，并分类别地进行分析处理，确定不同类型的牵引车-挂车运动模型。当需要运用牵引车-挂车运动模型时，用户可以根据牵引车类型以及挂车类型，确定对应的牵引车-挂车运动模型，从而提高处理结果的准确性。

步骤420，基于挂车位姿信息、牵引车的牵引车车辆参数以及挂车的挂车车辆参数，构建牵引车以及挂车对应的车辆包络框。

车辆包络框可以指覆盖牵引车以及挂车的包络框。例如，图2所示的覆盖牵引车210以及挂车220的车辆包络框280。车辆包络框的形状可以根据预设包络规则确定。可以理解的是，第一约束模块120可以在二维平面(例如，地面)或三维空间(例如，地面坐标系的三维空间)分析确定第一平滑约束范围，对应的，当基于二维平面进行分析时，车辆包络框的形状可以是二维的，例如，矩形、圆形、梯形；当基于三维空间进行分析时，车辆包络框的形状可以对应是三维的，例如，长方体、正方体、球体等。在一些实施例中，车辆包络框还可以与牵引车以及挂车的形状完全贴合。

第一约束模块120可以通过挂车位姿信息、牵引车的牵引车车辆参数以及挂车的挂车车辆参数，确定牵引车与挂车在地面坐标系中的实际位置，并根据预设的包络规则构建完全覆盖牵引车与挂车的包络框，获得车辆包络框。示例性地，第一约束模块120可以基于该初始路径点的初始路径点信息中的牵引车后轴中心横坐标、牵引车后轴中心纵坐标、牵引车航向角以及牵引车车辆参数中的牵引车宽度、牵引车长度、牵引车高度、主销到牵引车后轴中心距离、主销到牵引车前端距离以及主销到牵引车后端距离等中的一种或多种，确定牵引车在地面坐标系中的实际位置；第一约束模块120可以基于该挂车位姿信息中的挂车航向角、挂车后轴中心横坐标、挂车后轴中心纵坐标以及挂车车辆参数中的挂车宽度、挂车长度、挂车高度、主销到挂车后轴中心距离、主销到挂车前端距离以及主销到挂车后端距离等信息中的一种或多种，确定挂车在地面坐标系中的实际位置；第一约束模块120可以将牵引车在地面坐标系中的实际位置与挂车在地面坐标系中的实际位置进行叠加，获得牵引车与挂车在地面坐标系中的位置区域，并基于最小包围盒算法、边界框回归算法或其他任意可行算法构建完全覆盖牵引车与挂车的位置区域的包络框，获得车辆包络框。

步骤430，基于车辆包络框以及障碍物信息，确定该初始路径点对应的第一平滑约束范围。

在一些实施例中，第一约束模块120可以进行建模或采用各种数据分析算法，例如回归分析法、判别分析法等，对车辆包络框以及障碍物信息进行分析处理，确定该初始路径点对应的第一平滑约束范围。

在一些实施例中，第一约束模块120可以在对应的二维平面或三维空间内构建车辆包络框以及障碍物信息对应的障碍物包络框，确定该初始路径点对应的第一平滑约束范围。

在一些实施例中，第一约束模块120可以基于障碍物信息，确定障碍物包络框。障碍物包络框指覆盖预设范围内的障碍物的包络框。与车辆包络框类似的，障碍物包络框也可以是二维或三维的。

在一些实施例中，第一约束模块120可以基于车辆包络框和障碍物包络框，确定障碍物最小距离。障碍物最小距离指在对应路径点牵引车以及挂车与障碍物之间的最小距离。第一约束模块120可以在二维平面或三维空间内构建车辆包络框和障碍物包络框，确定车辆包络框和障碍物包络框之间的最小距离，并将其确定为障碍物最小距离。

在一些实施例中，第一约束模块120可以直接将前述障碍物最小距离确定为第一平滑约束范围。

在一些实施例中，第一约束模块120还可以基于障碍物约束阈值和障碍物最小距离，确定该初始路径点对应的第一平滑约束范围。第一约束模块120还可以从障碍物最小距离减去障碍物约束阈值，将获得的值确定为该初始路径点对应的第一平滑约束范围。障碍物约束阈值为进一步约束牵引车以及挂车与障碍物之间发生碰撞的阈值。前述障碍物约束阈值可以相关于牵引车的控制误差。示例性的，牵引车的控制误差为0.02m，对应的，第一约束模块120可以确定障碍物约束阈值为0.02m。当障碍物最小距离为0.1m时，可以确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围为0.08m。通过障碍物约束阈值对障碍物最小距离进行调整，避免因误差导致牵引车以及挂车与障碍物之间发生碰撞，保障最终获得的目标平滑路径的安全性。

在一些实施例中，初始倒车路径上的多个初始路径点的第一平滑约束范围可以相同。在一些实施例中，对于初始倒车路径的每个初始路径点，第一约束模块120可以确定各个初始路径点与障碍物的障碍物最小距离，并基于各个初始路径点对应的障碍物最小距离中的最小值，确定第一平滑约束范围。如，第一约束模块120可以直接将各个初始路径点对应的障碍物最小距离中的最小值确定为第一平滑约束范围。又如，第一约束模块120在前述最小距离中的最小值的基础上，减去预设的第一误差值(例如，0.05cm)，将得到的值确定为第一平滑约束范围。前述第一误差值可以相关于牵引车预设的控制误差，例如，第一约束模块120可以将牵引车预设的控制误差确定为第一误差值。又例如，第一约束模块120可以对各个障碍物最小距离进行加权处理，以确定第一平滑约束范围，其中，加权处理的权重可以基于预设设定或动态调整，例如，障碍物最小距离越小，权重越大。

本说明书一些实施例通过对牵引车、挂车以及障碍物的位置进行分析，可以准确地确定出第一平滑约束范围，避免牵引车以及挂车与障碍物之间发生碰撞。

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定第二平滑约束范围的示例性流程图。在一些实施例中，流程500可以由第二约束模块130执行。如图5所示，流程500可以包括以下步骤。

步骤510，对于初始倒车路径上的每个初始路径点，确定牵引车与挂车在该初始路径点的夹角。

第二约束模块130可以基于该初始路径点对应的初始路径点信息中牵引车航向角以及挂车航向角进行计算，确定牵引车与挂车在该初始路径点的夹角。

步骤520，基于发散约束阈值以及多个初始路径点分别对应的夹角，从多个初始路径点中确定关键路径点。

发散约束阈值可以为判断初始路径点是否为关键路径点的阈值。前述发散约束阈值可以通过多种方法确定。例如，发散约束阈值可以通过根据经验预设确定。再例如，发散约束阈值还可以相关于牵引车类型、挂车类型以及倒车区域类型，第二约束模块130可以基于前述牵引车类型、挂车类型以及倒车区域类型确定，通过预设的类型-阈值对应关系表，确定发散约束阈值。

第二约束模块130可以将每一初始路径点对应的夹角与发散约束阈值进行比对，从多个初始路径点中确定关键路径点。示例性地，牵引车与挂车在某一初始路径点的夹角为ψ，发散约束阈值为ε，当ψ>-ε或ψ<ε时，第二约束模块130可以确定该初始路径点为关键路径点。

步骤530，基于关键路径点，确定第二平滑约束范围。

在一些实施例中，可以基于路径点对应的夹角(即位于该路径点时，牵引车与挂车的夹角)，预先设置不同夹角对应的约束范围。相应地，第二约束模块130可以基于关键路径点对应的夹角，确定对应的约束范围，并将该预先设置的约束范围确定为其对应的第二平滑约束范围。在一些实施例中，预先设置约束范围时，除考虑路径点对应的夹角外，还可以根据经验预设确定或基于牵引车类型、挂车类型、倒车区域类型等确定。

在一些实施例中，各个关键路径点的第二平滑约束范围可以不同。在一些实施例中，针对每一关键路径点，第二约束模块130可以基于该关键路径点对应的夹角与相邻的初始路径点对应的夹角之间的夹角差，根据预设的夹角差-调整系数对应关系表，确定该关键路径点对应的调整系数，并基于调整系数对该关键路径点的发散平滑约束范围进行调整，将调整后的值确定为该关键路径点对应的第二平滑约束范围。本说明书的一些实施例通过关键路径点对应的夹角与相邻的初始路径点对应的夹角之间的夹角差对关键路径点的第二平滑约束范围进行调整，可以进一步保障牵引车与挂车在倒车时各个路径点的稳定性，避免路径点之间变化过大导致挂车发生发散。

在一些实施例中，除关键路径点外，对于其他初始路径点，第二约束模块130可以将第二平滑约束范围设置为默认值或不做约束处理。

在一些实施例中，各个关键路径点的第二平滑约束范围也可以相同。例如，第二约束模块130可以将各个关键路径点对应的预先设置的约束范围中的最小值确定为各个关键路径点对应第二平滑约束范围。又例如，第二约束模块130可以对各个关键路径点对应的预先设置的约束范围进行加权处理，以确定第二平滑约束范围，其中，加权处理的权重可以基于预设设定或动态调整，例如，与发散约束阈值间的差值越大，权重越大。

本说明书的一些实施例通过判断初始路径点中的关键路径点，并基于关键路径点确定第二平滑约束范围，可以避免对所有初始路径点均进行发散约束，导致初始倒车路径的平滑范围受限，使得获得的平滑倒车路径出现曲率跳变的情况。

图6是根据本说明书一些实施例所示的确定平滑倒车路径是否有效的示例性流程图。在一些实施例中，流程600可以由确定模块执行。

如图6所示，对于平滑倒车路径上的每个平滑路径点，确定模块可以执行下述步骤：

步骤610，基于牵引车-挂车运动模型，确定挂车在该平滑路径点的挂车位姿信息。

关于确定挂车在平滑路径点的挂车位姿信息的更多内容可以参见图4中确定挂车在初始路径点的挂车位姿信息的相关说明。

步骤620，基于挂车位姿信息、牵引车的牵引车车辆参数、挂车的挂车车辆参数以及障碍物信息，确定该平滑路径点对应的碰撞检测信息。

碰撞检测信息可以指牵引车以及挂车在该平滑路径点是否与障碍物发生碰撞的信息。碰撞检测信息可以包括发生碰撞或未发生碰撞。

在一些实施例中，确定模块可以基于挂车位姿信息、牵引车的牵引车车辆参数以及挂车的挂车车辆参数，确定挂车在该平滑路径点的车辆包络框；基于障碍物信息，确定障碍物包括框；基于车辆包络框以及障碍物包括框，确定牵引车以及挂车在该平滑路径点的障碍物最小距离。关于前述实施例的更多内容可以参见图4及其相关描述。

在一些实施例中，确定模块可以基于挂车在该平滑路径点的障碍物最小距离，确定平滑路径点对应的碰撞检测信息。例如，当挂车在该平滑路径点的障碍物最小距离小于或等于预设的碰撞距离阈值(例如，0m、0.1m、0.2m、0.3m等)时，确定模块可以确定该平滑路径点对应的碰撞检测信息为发生碰撞。

步骤630，基于与该平滑路径点对应的初始路径点的初始路径点信息以及该平滑路径点的平滑路径点信息，确定该平滑路径点对应的航向偏离信息。

航向偏离信息可以指挂车在该平滑路径点是否出现发散的信息。航向偏离信息可以包括出现发散或未出现发散。

在一些实施例中，确定模块基于与该平滑路径点对应的初始路径点的初始路径点信息以及该平滑路径点的平滑路径点信息，确定挂车在前述初始路径点的挂车航向角与在前述平滑路径点的挂车航向角的航向角差值，并基于前述航向角差值，确定挂车在该平滑路径点对应的航向偏离信息。例如，当挂车在该平滑路径点的航向角差值大于预设的偏离角度阈值时，确定模块可以确定该平滑路径点对应的航向偏离信息为出现发散。

步骤640，基于碰撞检测信息以及航向偏离信息，确定该平滑倒车路径是否有效。

确定模块可以对碰撞检测信息以及航向偏离信息进行分析处理，当且仅当平滑倒车路径上所有平滑路径点对应的碰撞检测信息为未出现碰撞以及航向偏离信息为未出现发散时，确定该平滑倒车路径上的所有平滑路径点均有效，从而确定该平滑倒车路径有效；当平滑倒车路径上至少一个平滑路径点对应的碰撞检测信息为出现碰撞和/或航向偏离信息为出现发散时，确定平滑倒车路径上至少一个平滑路径点无效，从而确定该平滑倒车路径无效。

当该平滑倒车路径有效时，确定模块可以将该平滑倒车路径确定为目标倒车路径；当该平滑倒车路径无效时，确定模块可以对该平滑倒车路径进行进一步处理，确定目标倒车路径。

本说明书的一些实施例通过对平滑倒车路径是否有效进行验证，避免直接基于平滑倒车路径进行倒车时发生碰撞或发散，保障牵引车倒车的安全性，提高牵引车倒车的成功率。

在一些实施例中，响应于所述平滑倒车路径上至少一个平滑路径点无效，确定模块可以获取平滑倒车路径对应的迭代次数。迭代次数可以指已经获得该平滑倒车路径前已经执行过的平滑处理次数。例如，确定模块可以获取步骤340的执行次数，并将其确定为平滑倒车路径对应迭代次数。

在一些实施例中，响应于所述迭代次数满足迭代条件，确定模块可以将所述平滑倒车路径确定为新的初始倒车路径并再次进行至少一次迭代更新；响应于所述迭代次数不满足迭代条件，将所述平滑倒车路径确定为所述目标倒车路径。迭代条件可以为预设的判断该平滑倒车路径是否需要进行迭代的条件。例如，迭代条件可以包括迭代次数小于预设次数阈值。响应于所述迭代次数小于预设次数阈值时，确定模块可以将所述平滑倒车路径确定为新的初始倒车路径，即再次执行步骤310～步骤340，获得新的平滑倒车路径，判断新的平滑倒车路径是否有效，有效时，可以将新的平滑倒车路径确定为目标倒车路径，无效时，基于新的平滑倒车路径的迭代次数，确定是否需要继续执行迭代更新。响应于所述迭代次数大于或等于预设次数阈值时，确定模块可以将该平滑倒车路径确定为目标倒车路径。

可以理解的是，若一直重复进行迭代，并不断获得新的平滑倒车路径将导致计算资源的浪费，本说明书的一些实施例通过预设次数阈值对迭代次数进行限制，可以减少确定模块的计算量，保障确定模块的处理效率。值得说明的是，经由本说明书一些实施例所述的牵引车倒车路径平滑方法确定目标倒车路径时，为避免碰撞的发生，用户可以提前设置有余量，例如，障碍物包络框可能比实际的障碍物更大，再例如，障碍物约束阈值。因此，响应于所述迭代次数大于或等于预设次数阈值时，由于该平滑倒车路径已经为当前最优的倒车路径，且基于该平滑倒车路径在实际执行时不一定会发生碰撞，故确定模块可以将该平滑倒车路径确定为目标倒车路径，以避免由于无法得出目标倒车路径，导致牵引车长时间停留在原地，而造成拥堵。此外，确定模块还可以对牵引车倒车的实时情况进行检测，若牵引车基于目标倒车路径发生碰撞时，可以控制牵引车停止，并重新执行本说明书一些实施例所述的牵引车倒车路径平滑方法确定新的目标倒车路径或接入用户进行处理。

在一些实施例中，响应于所述迭代次数大于或等于预设次数阈值时，确定模块可以接入用户，获取用户对该平滑倒车路径的调整结果，并将前述调整结果确定为目标倒车路径。

本说明书的一些实施例还提供一种牵引车倒车路径平滑装置，包括处理器，所述处理器用于执行如前述实施例中任一项所述的牵引车倒车路径平滑方法。

本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如前述实施例中任一项所述的牵引车倒车路径平滑方法。

应当注意的是，上述有关前述各个流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对各个流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。例如，流程300中，先执行步骤330再执行步骤320。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的***组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的***。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种牵引车倒车路径平滑方法，其特征在于，所述方法包括：

获取牵引车的初始倒车路径，所述初始倒车路径包括多个初始路径点；

基于所述牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围；

基于所述牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围；

基于所述第一平滑约束范围以及所述第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围；

基于所述目标平滑约束范围，对所述初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围包括：

对于所述初始倒车路径上的每个初始路径点，

基于牵引车-挂车运动模型，确定所述挂车在该初始路径点的挂车位姿信息；

基于所述挂车位姿信息、所述牵引车的牵引车车辆参数以及所述挂车的挂车车辆参数，构建所述牵引车以及所述挂车对应的车辆包络框；

基于所述车辆包络框以及所述障碍物信息，确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述车辆包络框以及所述障碍物信息，确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围包括：

基于所述障碍物信息，确定障碍物包络框；

基于所述车辆包络框和所述障碍物包络框，确定障碍物最小距离；

基于障碍物约束阈值和所述障碍物最小距离，确定该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围包括：

对于所述初始倒车路径上的每个初始路径点，确定所述牵引车与所述挂车在该初始路径点的夹角；

基于发散约束阈值以及所述多个初始路径点分别对应的夹角，从所述多个初始路径点中确定关键路径点；

基于所述关键路径点，确定所述第二平滑约束范围。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一平滑约束范围以及所述第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围包括：

对于所述初始倒车路径上的至少一个初始路径点，将该初始路径点对应的所述第一平滑约束范围及所述第二平滑约束范围中的较小者确定为该初始路径点对应的目标平滑约束范围。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于所述平滑倒车路径上的每个平滑路径点，

基于牵引车-挂车运动模型，确定所述挂车在该平滑路径点的挂车位姿信息；

基于所述挂车位姿信息、所述牵引车的牵引车车辆参数、所述挂车的挂车车辆参数以及所述障碍物信息，确定该平滑路径点对应的碰撞检测信息；

基于与该平滑路径点对应的初始路径点的初始路径点信息以及该平滑路径点的平滑路径点信息，确定该平滑路径点对应的航向偏离信息；

基于所述碰撞检测信息以及所述航向偏离信息，确定该平滑倒车路径是否有效。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述平滑倒车路径上至少一个平滑路径点无效，获取所述平滑倒车路径对应的迭代次数；

响应于所述迭代次数满足迭代条件，将所述平滑倒车路径确定为新的初始倒车路径并再次进行至少一次迭代更新；

响应于所述迭代次数不满足迭代条件，将所述平滑倒车路径确定为目标倒车路径。

8.一种牵引车倒车路径平滑***，其特征在于，所述***包括：

获取模块，用于获取牵引车的初始倒车路径，所述初始倒车路径包括多个初始路径点；

第一约束模块，用于基于所述牵引车预设范围内的障碍物信息，确定第一平滑约束范围；

第二约束模块，用于基于所述牵引车与挂车间的夹角，确定第二平滑约束范围；

第三约束模块，用于基于所述第一平滑约束范围以及所述第二平滑约束范围，确定目标平滑约束范围；

平滑模块，用于基于所述目标平滑约束范围，对所述初始倒车路径进行平滑处理，得到平滑倒车路径。

9.一种牵引车倒车路径平滑装置，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行如权利要求1～7任一项所述的牵引车倒车路径平滑方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求1～7任一项所述的牵引车倒车路径平滑方法。