[发明专利]一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法及系统

权利要求书

1.一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1、获取主车定位信息、道路信息及障碍物预测信息；

S2、根据所述主车定位信息、道路信息及障碍物预测信息构建时间空间耦合的三维占用栅格地图；

S3、获取主车在所述三维占用栅格地图中的搜索起点和终点，并通过搜索算法获取初始轨迹；

S4、对所述初始轨迹按照预设的优化方法进行平滑处理。

2.根据权利要求1所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，所述主车定位信息包括主车的定位坐标、车速、加速度；

所述障碍物预测信息包括障碍物在预设时间范围内的运动轨迹信息；

所述道路信息包括道路中心线及路宽信息。

3.根据权利要求1所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，所述时间空间耦合的三维占用栅格地图的构建包括，

S201、可行驶时间离散化；

将预设的规划轨迹时长进行等分作为三维占用栅格地图的时间维度，并根据障碍物预测信息记录障碍物各时刻的boundingbox状态；

S202、frenet坐标系转换；

将障碍物boundingbox的四个顶点进行frenet坐标系转换，得到sl坐标系下，各时刻障碍物的boundingbox顶点；

S203、可行驶空间离散化；

将空间分辨率resolution_x和resolution_y对sl坐标系进行离散化处理，并根据每个空间栅格在当前时刻是否被障碍物覆盖生成占用栅格。

4.根据权利要求1所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，所述搜索算法为A*搜索算法，包括，

S301、以主车当前时刻的定位信息所在的时间空间栅格作为搜索起点，并确定目标点所在栅格；

S302、采用动作空间加速度和偏航角作为搜索空间，基于选定的车辆运动学模型计算待拓展栅格；

S303、为每一个待拓展栅格计算代价值。

5.根据权利要求1所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，所述预设的优化方法采用梯度下降法。

6.根据权利要求5所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，所述梯度下降法对初始轨迹的平滑处理包括，

S401、以非参数化的方式建模轨迹，优化变量为轨迹点序列，输入所述初始轨迹；

S402、目标函数结合初始轨迹总时长，轨迹点距离障碍物的距离及预设的约束条件，获取一条无碰撞风险的平滑轨迹。

7.根据权利要求6所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划方法，其特征在于，所述约束条件包括每个轨迹点与环境之间的碰撞约束、轨迹点之间的曲率约束、速度加速度约束。

8.一种时间空间耦合搜索的局部路径规划系统，其特征在于，包括，

输入信息模块，用于输入主车定位信息、道路信息及障碍物预测信息；

轨迹计算单元，根据从输入信息模块获取的信息构建时间空间耦合的三维占用栅格地图，并采用A*搜索和预设的优化方法获取无碰撞风险的平滑轨迹。

9.根据权利要求8所述的一种时间空间耦合搜索的局部路径规划系统，其特征在于，所述轨迹计算单元包括，

构建地图模块，根据从输入信息模块获取的信息通过时间离散化、frenet坐标转换、空间离散化构建时间空间耦合的三维占用栅格地图；

路径搜索模块，采用A*搜索方法在所述三维占用栅格地图中搜索初始轨迹；

轨迹平滑模块，采用预设的优化方法对所述初始轨迹进行平滑处理。