[发明专利]一种无人驾驶车辆路径规划与控制系统及方法

权利要求书

1.一种无人驾驶车辆路径规划与控制方法，其特征在于，采用无人驾驶车辆路径规划与控制系统，该系统包括：行程信息获取模块、总控模块、路径规划模块、通信模块以及定位控制模块；其中：

所述行程信息获取模块，获取行程的起点及终点信息作为系统输入信息发送至总控模块；

所述总控模块，接收行程的起点及终点信息后，通过路径规划模块生成无人驾驶车辆的路径，并通过通信模块将路径输出至定位控制模块；

所述定位控制模块，根据接收到的路径，控制无人驾驶车辆行驶，并对运行中的无人驾驶车辆进行定位，将定位结果及车辆行驶状态通过通信模块反馈至总控模块，实现无人驾驶车辆按照路径规划模块生成的路径进行自动驾驶。

所述无人驾驶车辆路径规划与控制方法，包括：

获取行程的起点及终点信息；

根据行程的起点及终点信息，生成从起点到终点的全局路径；

使用跟踪算法，控制无人驾驶车辆沿全局路径行驶，并对运行中的无人驾驶车辆进行定位，将定位结果及车辆行驶状态进行实时反馈；

根据定位结果及车辆行驶状态的反馈结果，确定全局路径的不可用情况，并生成局部路径对全局路径进行修正，并以修正后的全局路径控制无人驾驶车辆行驶；

所述全局路径通过以下方法得到：

S1，建立无人驾驶车辆运行区域的全局地图，在能够通行的道路上每隔m米点划定一个GPS坐标点，称作节点，将节点连成线，称作路径，将沿道路前进方向称作路径的方向；

S2，建立一个开集合queue和一个闭集合CLOSE；启发函数f(n)为路径从起点出发经由节点n通向终点的距离长度，其值为由起点通向节点n的实际距离g(n)与由节点n到终点的最佳路径估计距离h(n)之和；若由节点x有一条路径通向节点y，称节点y为节点x的子节点；

S3，找到起点的全部子节点i，将其全部放入开集合queue，计算所有子节点的启发函数值f(i)，并将开集合queue中的节点按照f(i)的大小由小到大排序；

S4，从开集合queue中取出第一个节点X，并把节点X从开集合queue中删去，如果节点X是终点，则从节点X回溯到起点生成路径path，返回path列表，如果节点X不是终点，则取出节点X的每个子节点Y，如果子节点Y不在开集合queue也不在闭集合CLOSE中，则将子节点Y加入开集合queue，如果子节点Y已经在开集合queue中，则计算启发函数f(Y)的值，若此时f(Y)的值小于其在开集合queue中的值，则更新集合queue中Y的启发函数值，如果子节点Y在闭集合CLOSE中，则计算启发函数f(Y)的值，若此时f(Y)的值小于其在闭集合CLOSE中的值，则更新闭集合CLOSE中Y的启发函数值，同时把子节点Y从闭集合CLOSE中删去加入到开集合queue中；

S5，把节点X放入闭集合CLOSE中；

S6，将开集合queue中的节点按照启发函数值f(i)由小到大排序；

S7，重复S4、S5和S6，直到生成一条全局路径；

所述局部路径采用以下方法得到：

s 1，将起点坐标初始化为根节点I；

s2，使用采样函数，从前方遮挡的激光雷达栅格图中随机选取一个采样点S；

s3，依照最近原则，从随机树中选择一个距离采样节点S最近的节点N；

s4，采用随机生长原则，从采样节点S向节点N扩展一段距离，得到一个新的节点Q；

s5，如果节点Q与障碍物发生碰撞，则返回为空，放弃此次生长，否则将节点Q放入到随机树之中；

s6，重复S2、S3、S4及S5，直到找到的节点Q小于设定的距离阈值，则搜索成功，返回一条局部路径，如果在设定搜索次数内或搜索时间内没有找到目标的，则视为搜索失败；

所述总控模块包括：数据管理单元和任务分派单元；其中：

所述数据管理单元存储无人驾驶车辆的运行状况和行驶状态；其中，所述行驶状态包括无人驾驶车辆当前行驶的位置、速度以及方向；

所述任务分派单元对无人驾驶车辆进行选择与任务分派，对于每一组行程的起点及终点信息，选择与起点信息的地理位置最近的无人驾驶车辆分派任务；

所述路径规划模块包括全局路径规划单元以及局部路径规划单元：其中：

所述全局路径规划单元用于生成从起点到终点的全局路径；

所述局部路径规划单元用于在全局路径不可用时生成绕过不可用区域的局部路径；

所述全局路径和局部路径分别为经度及纬度坐标序列；

所述定位控制模块连接于无人驾驶车辆上，包括定位传感器以及车辆控制单元；其中：

所述定位传感器包括GPS传感器、激光雷达传感器和视觉传感器，所述GPS传感器通过接收GPS信号对无人驾驶车辆行驶的地理位置进行定位，得到路径GPS信息和定位GPS信息；所述激光雷达传感器和视觉传感器通过实时检测道路标线以及路沿信息，对无人驾驶车辆行驶的道路位置进行定位；

所述车辆控制单元对无人驾驶车辆的速度及方向进行控制；

所述定位控制模块采用跟踪算法对无人驾驶车辆进行控制，包括：

根据激光雷达传感器和视觉传感器实时检测的道路位置信息，控制无人驾驶车辆沿当前道路轨迹形状行驶；

根据接收到的路径GPS信息与定位GPS信息，跟踪路径规划模块生成的路径坐标序列。