[发明专利]一种智能车在城市道路行驶中的路口识别与路口轨迹规划的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能车在城市道路行驶中的路口识别与路口轨迹规划的方法，属于智能交通领域。

背景技术

自动驾驶系统在智能交通领域占有重要的地位，是计算机人工智能、机器人学、控制理论和电子技术等多个技术学科交叉的产物。其根据各传感器得到的信息做出分析和判断，把人从单一持久的驾驶活动中解放出来，减少驾驶行为差异对交通流稳定性的影响，有利于提高现有道路网络的车辆通行率缓解交通拥堵，另一方面可以提高汽车行驶安全，降低交通事故率改善交通安全，降低能源消耗和环境污染，对我国能源转型减少污染、缓解交通拥堵以及汽车产业自主创新都有重大的战略意义。

智能车的最终目的是实现行驶中取代驾驶员，完成驾驶员的起步、停车、巡航、车道保持、车道避障、车辆换道等驾驶行为，在车辆动力学的基础上，结合环境感知、定位建图，规划导航、车辆控制等模块，对周围环境进行地图建立，对道路交通标志和障碍物进行识别与跟踪，通过启发式学习进行规划与导航，进行横纵向控制，最终实现自主驾驶。然而城市交通环境复杂，交叉路口道路结构复杂，又有行人、交通信号和交通标牌的影响，智能车辆很难进行决策和规划。对路口定位一般基于GPS信息的路网文件，但有时GPS在城市高层建筑物影响下信号不稳定，很难进行精确定位，无法完成智能驾驶，所以在城市道路交通环境下路口识别与规划是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明旨在克服以上不足，提供一种智能车在城市道路行驶中路口有效识别与路口轨迹规划的方法，将路口划分为四种典型类型，应用多传感器融合和四层预警模板匹配方法，进行路口识别，通过两边路沿消失点的中心点确定路口进入点，与该路口相匹配的模板中心点作为路口出口点，以双RRT规划方法进行路口全局路径规划，用五次参数方程进行局部轨迹规划并跟踪路口全局路径，可较为精确的实现路口的识别与轨迹规划，能有效的解决城市复杂环境中智能驾驶路口识别与规划的难题，未来智能驾驶车辆的应用能很大程度上缓解城市交通拥堵、交通安全及环境污染等大城市中普遍存在的交通问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能车在城市道路行驶中路口有效识别与路口轨迹规划的方法，包括以下步骤：

(1)结合单线雷达、四线雷达和摄像头数据建立二维栅格地图，地图范围为50m*20m，每一个栅格的大小为20cm*20cm；

(2)进行路口分类，以四个典型路口模型为模板，分别为十字路口、丁字路口，右侧T型路口与左侧T型路口；

(3)四层预警传感器融合辨识路口，第一层预警当车辆摄像头识别到交通标志或交通灯时，产生第一预警信号；然后开启第二层预警，在栅格地图中设定单线雷达数据矩形区域，以8m-16m长，10m宽的动态矩形区域为模板，以从左到右，从上到下的顺序进行模板滑动，来确定矩形区域内是否有障碍物。若信号显示矩形区域内存在障碍物，说明该区域不符合路口通行条件，系统停止路径规划程序，等待区域障碍物清除。若没有障碍物，再进行四个标准路口形状的匹配，确定具体路口形状，之后开启第三层预警；第三层预警应用四线雷达数据判定路沿信息，在扫到路沿时四层雷达数据投影重合为一条直线，据此来确定路沿点。获得路沿雷达点后开启第四层预警，计算路沿消失点以确定路口精确位置；

(4)将路沿消失点区域的中心点确定为路口进入点，结合模板匹配方法确定路口模板的中心点为路口出口点，应用双RRT方法进行车辆在路口处行驶时的全局路径规划，同时用五次参数曲线进行轨迹生成局部规划，使其生成曲线处处曲率连续，去掉侧向加速度大于0.4g对应曲率的曲线，其中g为重力加速度，选取与障碍物无重叠曲线，跟踪双RRT生成的全局路口路径。

一种智能车在城市道路行驶中路口有效识别与路口轨迹规划的方法，是基于智能车辆为平台，采用摄像头，单线雷达和四线雷达采集环境信息构建栅格地图，应用摄像头进行交通标志和交通灯的识别，应用UDP网络传输协议进行网络通信，把所有障碍物信息和预警信息传输给规划层。通过摄像头获取红绿灯信息和交通标志信息，开启单线雷达，设置动态矩形区域进行路口判断，开启四线雷达对路沿和路沿消失点进行确定。应用双RRT算法进行路口全局路径规划，并用五次参数方程生成轨迹跟踪RRT生成的全局路径。

有益效果