[发明专利]一种自动驾驶车辆的路径规划方法

说明书

本发明公开一种自动驾驶车辆的路径规划方法，该方法将车辆运动模型置于三维坐标系中，生成的路径轨迹点包含了车辆位置、车辆速度、车辆速度与车身夹角、执行器动作代码的信息，避免了传统自动驾驶车辆的路径规划方法仅从二维的角度考虑了车辆的运动工况，忽略了车辆姿态信息和规划层对车辆执行器的指令，导致基于该路径规划方法的无人驾驶车辆功能简单，无法在复杂的工况下对车辆进行有效的控制的问题。本发明公开的自动驾驶车辆的路径规划方法从三维的角度来考虑车辆的运动工况，同时将规划层对车辆执行器的指令也考虑进来，丰富了无人驾驶车辆的功能。

技术领域

本发明涉及自动驾驶车辆领域，特别涉及一种自动驾驶车辆的路径规划方法。

背景技术

自动驾驶车辆是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。对于自动驾驶车辆来说，路径规划是关系到车辆行驶安全性及稳定性的重要因素。目前，自动驾驶车辆采用的路径规划方法中，只考虑了车辆的位置坐标信息(X，Y，φ)，其中X，Y，φ都是标量，如图1所示的车辆二维运动模型，X代表车辆当前位置的横坐标，Y代表车辆当前位置的纵坐标，φ代表车辆的横摆角。

但是，上述自动驾驶车辆的路径规划方法，仅从二维的角度考虑了车辆的运动工况，忽略了车辆姿态信息，同时也未将规划层对车辆执行器的指令考虑进来，导致基于该路径规划方法的无人驾驶车辆功能简单，同时无法在复杂的工况下对车辆进行有效的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动驾驶车辆的路径规划方法，该路径规划方法从三维的角度来考虑车辆的运动工况，同时将规划层对车辆执行器的指令也考虑进来，丰富了无人驾驶车辆的功能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动驾驶车辆的路径规划方法，包括以下步骤：

S1、所述车辆的全局路径规划层设置任务的起始点及终点，计算可行路径，选取最优路径并输出到车辆的局部路径规划层；

S2、所述车辆的局部路径规划层根据所述最优路径及车辆当前参数生成所述车辆的路径轨迹点，每个所述路径轨迹点包含所述车辆的位置信息、速度信息、姿态信息及执行动作信息；

S3、所述车辆的局部路径规划层将所述路径轨迹点以指令集的形式传递给车辆执行系统，所述车辆执行系统执行所述指令集中所有的指令。

优选的，所述局部路径规划层在设定的笛卡尔三维坐标系中生成所述路径轨迹点。

进一步的，所述车辆执行系统包括N个执行器，所述指令集是由4个设在所述笛卡尔三维坐标系中的N维向量组成的N×4的矩阵，记为其中，

所述向量用于记录车辆位置；

所述向量用于记录车辆速度；

所述向量用于记录车辆姿态；

所述向量N个元素分别对应所述N个执行器的动作代码，用于控制所述N个执行器的动作。

优选的，将所述N维向量的3个位置的元素分别定义为车辆位置在X轴、Y轴、Z轴的坐标值，将所述N维向量的其他未定义的N-3个元素的值设为0。

优选的，将所述N维向量的3个位置的元素分别定义为车辆速度在X轴、Y轴、Z轴的分速度的坐标值，将所述N维向量的其他未定义的N-3个元素的值设为0。

优选的，将所述N维向量的1个位置的元素定义为车辆速度方向与车身方向的夹角θ的值，所述N维向量的其他未定义的N-1个元素的值设为0。

优选的，对所述N个执行器进行编号1，2，…，i，…，N-1，N；所述向量中第i个元素的数值代表了车辆规划层给第i个执行器的控制指令，其中1≤i≤N。