[发明专利]车辆局部路径规划方法、自动驾驶系统和自动驾驶车辆

说明书

本发明公开了一种车辆局部路径规划方法、自动驾驶系统和自动驾驶车辆，所述车辆局部路径规划方法，包括：获取道路信息和障碍物信息；根据所述道路信息和所述障碍物信息生成Frenet坐标系下的备选路径集合；根据预设损失函数获取所述备选路径集合中每条路径的运行损失量；基于人工势场法，根据所述障碍物信息计算斥力损失量；根据所述运行损失量和所述斥力损失量在所述备选路径集合中确定目标路径；根据所述目标路径控制车辆的行驶。采用该方法可以提升自动驾驶过程中局部路径规划的安全性和通畅性。

技术领域

本发明涉及无人驾驶车辆技术领域，尤其是涉及一种车辆局部路径规划方法、自动驾驶系统和自动驾驶车辆。

背景技术

随着无人驾驶技术的不断进步，无人驾驶的自主化级别也不断提高。无人驾驶的自主化级别分别为：L2级别代表能够同时对方向盘和加减速多项操作给予支持的驾驶系统；L3级别代表能够观察道路环境和执行驾驶操作，驾驶员只需要对所有的系统请求进行应答的驾驶系统；L4级别代表能够观察道路环境和执行驾驶操作，驾驶员只需要在某些复杂情况进行应答的驾驶系统；L5级别代表完全的自动驾驶系统，驾驶员无需进行任何介入。其中，对于L4级别和L5级别的无人驾驶，需设计避开路面障碍物的局部路径规划技术。

相关技术中，通常采用的局部路径规划方法包括a_star(启发式搜索算法)、dijkstra(迪克斯特拉算法)、RRT(Rapidly-Exploring Random Trees，快速探索随机树)以及基于Frenet坐标的最小损失曲线等。但是，当车辆因躲避障碍物或者其他制动原因进行车辆局部路径规划时，在对路径进行规划过程中采用上述方法难以表达车辆与道路之间的相对位置，导致二者之间的相对关系不明确，以及在车辆局部路径规划时，仅是躲避了障碍物而并未意识到切换道路后行驶的通畅性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆局部路径规划方法，采用该方法可以提升自动驾驶过程中局部路径规划的安全性和通畅性。

本发明的目的之二在于提出一种自动驾驶系统。

本发明的目的之三在于提出一种自动驾驶系统。

本发明的目的之四在于提出一种自动驾驶车辆。

本发明的目的之五在于提出一种计算机存储介质。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出了一种车辆局部路径规划方法，包括：获取道路信息和障碍物信息；根据所述道路信息和所述障碍物信息生成Frenet坐标系下的备选路径集合；根据预设损失函数获取所述备选路径集合中每条路径的运行损失量；基于人工势场法，根据所述障碍物信息计算斥力损失量；根据所述运行损失量和所述斥力损失量在所述备选路径集合中确定目标路径；根据所述目标路径控制车辆的行驶。

根据本发明实施例的车辆局部路径规划方法，在规划车辆的最佳行驶路径即确定目标路径过程中，基于Frenet坐标系下生成的备选路径集合，并根据预设损失函数获取备选路径集合中每条路径的运行损失量，从而在考虑车辆运动学性能的条件下，可以选取最小的运行损失量，以有效避开路径上的障碍物，提高车辆在自动驾驶时的安全性，在此基础上又引入人工势场法，即考虑障碍物的斥力损失量，以在切换道路时可以根据道路的情况选取最佳的行驶路径，提高车辆在自动驾驶时的通畅性，由此，采用Frenet参考路径与人工势场法相结合的方式，实现车辆自动驾驶过程中的局部路径规划，可以在避开行驶路径上的障碍物的同时又能避开车辆拥堵的区域，有效提升自动驾驶过程中路径规划的安全性和通畅性。

在一些实施例中，根据所述道路信息生成Frenet坐标系下的备选路径集合，包括：根据所述道路信息确定道路中心线，并以道路中心线作为参考线，以所述车辆为原点建立Frenet坐标系，其中，以所述参考线的切向向量和法向向量作为坐标轴；基于所述Frenet坐标系获得纵向轨迹规划和横向轨迹规划；根据所述纵向轨迹规划和所述横向轨迹规划进行轨迹拟合，以生成所述备选路径集合。