[发明专利]一种基于虚拟约束的自动驾驶车辆路径规划方法

说明书

本发明涉及一种基于虚拟约束的自动驾驶车辆路径规划方法，包括以下步骤：根据车道线检测结果获取车体坐标系下的车道中心线航向；利用卡尔曼滤波器和获取的车道中心线航向对车辆的航向进行修正；利用修正后的车辆航向对原始路径中的路径点进行校正；基于三维激光雷达栅格地图，获取自动驾驶车辆与道路的相对横向位置关系；生成虚拟约束；根据自动驾驶系统的决策指令，生成期望路径。本发明融合GPS、视觉与激光雷达信息完成车辆与道路相对横向位置的精确定位，不需要高精度定位设备和高精度地图，有助于提高自动驾驶车辆在结构化的、有清晰车道线的城市或高速公路环境下的车道保持与换道能力，对于自动驾驶车辆的安全、稳定、平顺行驶具有重要意义。

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于虚拟约束的自动驾驶车辆路径规划方法。

背景技术

路径规划是自动驾驶车辆的核心技术之一，其作用是保证车辆安全的完成对全局路径的跟踪。在城市道路环境或高速公路环境中，自动驾驶车辆不仅要平顺稳定的在车辆所在车道内行驶，还需要结合环境感知信息以及智能决策指令进行换道、并线等较为复杂的动作。在车道保持的工况下，为了保证车辆精确的跟随车道的中心线及保持横向稳定性，需要将车辆约束在其所在车道内；在换道工况下，需要保证车辆能够精确的换入到目标车道内，避免出现骑线、压线行驶的情况。为了达到上述目的，自动驾驶车辆的路径规划需要依赖车辆与道路相对横向位置的精确定位。有研究通过差分GPS和高精度地图相结合的方式来实现车辆与道路横向位置关系的精确定位，但是这种方式受限于差分GPS信号的作用范围，以及高精度地图的测绘。

现阶段，能够为自动驾驶车辆提供道路边沿、车道线等丰富的环境感知信息的三维激光雷达以及相机仍然是自动驾驶车辆上最重要的传感器。有必要利用现有传感器，设计一种融合环境感知信息与一般GPS定位信息的路径规划方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于虚拟约束的自动驾驶车 辆路径规划方法，用以解决现有技术受限于差分GPS信号的作用范围以及高精度地图的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于虚拟约束的自动驾驶车辆路径规划方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取车体坐标系下的车道中心线航向；

步骤S2：利用步骤S1中获取的车道中心线航向对车辆航向进行修正；

步骤S3：利用步骤S2修正后的车辆航向对原始路径中的路径点进行校正；

步骤S4：基于三维激光雷达栅格地图，获取自动驾驶车辆与道路的相对横向位置关系；

步骤S5：根据步骤S4获取的自动驾驶车辆与道路的相对横向位置关系生成虚拟约束，所述虚拟约束包括所在车道的边界约束和邻车道边界约束；

步骤S6：根据步骤S5生成的虚拟约束和自动驾驶系统的决策指令，生成期望路径。

所述步骤S1还包括以下步骤：

步骤S101：判断车道线检测结果是否有效，若有效，执行步骤S102；若无效，沿用上一周期车道线检测结果；

步骤S102：获取车体坐标系下的车道中心线航向。

所述步骤S102还包括以下步骤：

步骤S1021：计算车道中心线的位置