[发明专利]四轮转向车辆外轮廓无碰撞局部路径实时规划方法及系统

说明书

本申请公开了一种四轮转向车辆外轮廓无碰撞局部路径实时规划方法及系统，方法包括如下步骤：S1:获取车辆行驶的局部车道信息和障碍物信息；S2:基于局部车道信息提取车道中心线并预处理后作为参考线；S3:基于障碍物信息形成局部车道的道路边界；S4:获取车辆外轮廓形状并选定车辆参考点和筛选预设数量的点作为碰撞测试点；S5:构建道路边界与碰撞测试点的横向偏移量在无碰撞下的关系模型并进行碰撞检测。本发明的有益效果，本申请通过设置车辆外轮廓上的任意多个点，作为碰撞检测点，当车辆沿着所规划的路径行走时，可以保证所有检测点轨迹都是无碰撞的，当合理设置了检测点的位置和数量后，就能保证车辆的外轮廓无碰撞以及满足实时性要求。

技术领域

本申请涉及自动驾驶路径规划技术领域，尤其涉及一种四轮转向车辆外轮廓无碰撞局部路径实时规划方法及系统。

背景技术

车辆自动驾驶融合了感知、预测、高精地图、融合定位、导航、决策规划、控制等相关技术，其中决策规划模块是自动驾驶技术的重要组成部分，它根据导航模块给出的全局路径、定位模块给出的自车位置和感知预测模块给出的静、动态障碍物信息，规划出一条车辆可行驶的局部路径。

该局部路径应该是光滑(满足车辆动力学约束、曲率连续)、无碰撞的，可以直接作为下游控制模块的输入。由于一些障碍物是动态变化的，因此局部路径规划应该是实时进行的。

目前主流局部路径规划算法分为基于搜索的路径规划算法和基于优化的路径规划算法。基于搜索的路径规划算法，时间复杂度较高，很难满足实时性要求。在基于优化的路径规划算法中，基于二次规划的路径规划算法具有时间复杂度低、易于部署的特点。而针对前后轮转向可以同时转向的车辆，目前的二次规划算法，只能约束车辆参考点(后轴中心或者中心点)的位置，无法完全保证车辆的外轮廓无碰撞。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种四轮转向车辆外轮廓无碰撞局部路径实时规划方法及系统，填补了目前针对四轮转向车辆的路径规划方面的空白。

本申请实施例第一方面提供了一种四轮转向车辆外轮廓无碰撞局部路径实时规划方法，可包括如下步骤：

S1:获取车辆行驶的局部车道信息和障碍物信息，其中，所述局部车道信息包括车道范围和车道类型；

S2:基于局部车道信息提取车道中心线并预处理后作为参考线；基于所述参考线生成道路坐标系；

S3:基于障碍物信息筛选车道范围内的静态障碍物信息和动态障碍物信息，并结合车道宽度形成局部车道的道路边界，将该道路边界转换至所述道路坐标系下；

S4:获取车辆外轮廓形状并选定车辆参考点和筛选预设数量的点作为碰撞测试点；基于车辆参考点与参考线的位置关系获取每个碰撞测试点的横向偏移量；

S5:构建道路边界与碰撞测试点的横向偏移量在无碰撞下的关系模型并进行碰撞检测，基于碰撞检测的结果输出是否存在无碰撞的行驶轨迹。

进一步，所述步骤S1)中的车道范围包括车后已行驶的预设距离的车道和车前即将行驶的预设距离的车道，车道类型包括直道和弯道。

进一步，所述步骤S2)中的预处理包括：对所述车道中心线进行平滑处理以使得参考线的曲率连续且与中心线的偏差在预设范围内。

进一步，所述参考点选择车辆后轴中心。

进一步，所述步骤S5)中：所述碰撞检测点至少包含车外轮廓的四个顶点，该四个顶点构成矩形，若超过四个点则其他的可以在所构成的矩形的边上任意选取。

进一步，所述步骤S5)中：碰撞检测中若无碰撞的情况，将该路径作为规划路线，若有碰撞的情况，则将车辆参考点的行驶轨迹作为参考线，并重新进行碰撞检测，若依然有碰撞则说明不存在无碰撞路线。