[发明专利]一种基于多段回旋线的轨迹规划的方法、设备及存储设备

说明书

本发明提供了一种基于多段回旋线的轨迹规划的方法，假设规划的车辆运动曲线的曲率一阶线性变化，构建曲率连续的回旋线方程，基于上述曲线方程，定义两段连续的回旋线，从规划起点开始，得到经过两段连续的回旋线后的终点位置，为了使得第二段回旋线的结束位置尽可能的逼近规划终点，构建目标函数，求解上述目标函数，得出使目标函数最优的两段回旋线参数，将该参数带入回旋线方程中，即可求得满足规划条件的回旋线。一种基于多段回旋线的轨迹规划的设备及存储设备，用于实现基于多段回旋线的轨迹规划的方法。本发明的有益效果是：通过使用分段的回旋线进行轨迹规划，具备曲率连续、曲率变化率稳定、满足车辆运动学约束和求解速度快等优点。

技术领域

本发明涉及智能驾驶中的路径规划领域，尤其涉及一种基于多段回旋线的轨迹规划的方法、设备及存储设备。

背景技术

智能驾驶按软件架构可分为感知、规划、控制、定位等模块。其中路径规划的目的是规划出一条安全、舒适的可行驶轨迹，作为控制系统的输入，用于控制车辆沿规划的轨迹行驶。目前常用的轨迹规划的方法有基于几何的算法、基于采样搜索的算法和基于优化的算法。其中基于几何的算法和基于采样搜索的算法可能存在着规划出的轨迹曲率不连续或曲率过渡不够平滑等问题，如Reeds-Shepp曲线；基于优化的算法可能存在着求解时间过长或不存在可行解，以及复用性差等问题，因此亟需研究一种新的方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于多段回旋线的轨迹规划的方法、设备及存储设备，一种基于多段回旋线的轨迹规划的方法主要包括以下步骤：

S1：假设规划的车辆运动曲线的曲率一阶线性变化，构建曲率连续的回旋线方程：

0≤s≤L

k(s)＝k₀+k′s

其中，L为曲线总长度，s为曲线位置，为初始航向角，k₀为初始曲率，k′为常数，表示曲率变化率，k(s)为曲线上长度s处的曲率，为曲线上长度s处的航向角，x(s)为曲线上长度s处的x坐标，y(s)为曲线上长度s处的y坐标，x₀和y₀分别为起始位置处的横坐标和纵坐标；

S2：基于上述曲线方程，定义两段连续的回旋线，规划起点为规划终点为从规划起点开始，得到经过两段连续的回旋线后的终点位置：

k_cal1＝k₀+k′₁l₁

k_cal2＝k_cal1+k′₂l₂

其中，为从规划起点开始，经过第一段回旋线后的结束位置，为从第一段回旋线的结束位置开始，经过第二段回旋线后的结束位置，l₁和l₂分别为两段回旋线的长度，k′₁和k′₂分别为两段回旋线的曲率变化率；

S3：为了使得第二段回旋线的结束位置尽可能的逼近规划终点构建如下目标函数：

k_cal1＜k_max

k_cal2＜k_max