阅读说明：本技术 动态路径规划的方法及装置 (Dynamic path planning method and device ) 是由 岳志阳 余贵珍 冯冲 郑迪 黄立明 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种动态路径规划的方法及装置,该方法包括：获取车辆的预设路径与目标航向的交点A,所述目标航向是所述车辆在目标停靠点P位置时的停靠方向；在所述车辆经过所述交点A之后,控制所述车辆的前轮以第一固定转角沿背离所述目标停靠点P的方向行驶至暂停点B,并控制所述车辆的前轮以第二固定转角从所述暂停点B倒行至所述车辆的车身方向与所述目标航向一致的C点；控制所述车辆从所述C点倒行至所述目标停靠点P。本发明的技术方案能够为车辆的行驶过程提供更加合理、智能的动态路径规划。(The invention provides a method and a device for dynamic path planning, wherein the method comprises the following steps: acquiring an intersection point A of a preset path of a vehicle and a target course, wherein the target course is a parking direction of the vehicle at a target parking point P; after the vehicle passes through the intersection point A, controlling the front wheels of the vehicle to run to a pause point B in a direction departing from the target stop point P by a first fixed turning angle, and controlling the front wheels of the vehicle to reverse from the pause point B to a point C where the direction of the body of the vehicle is consistent with the target heading by a second fixed turning angle; and controlling the vehicle to reverse from the point C to the target stop point P. The technical scheme of the invention can provide more reasonable and intelligent dynamic path planning for the driving process of the vehicle.)

动态路径规划的方法及装置

技术领域

本发明涉及智能驾驶领域，具体涉及一种动态路径规划的方法及装置。

背景技术

在智能驾驶中，路径的动态规划对驾驶过程起到至关重要的作用。现有的路径规划只能给出起点到终点的最优路径，而该最优路径的获取过程并没有考虑车辆的具体的停车状态，因此难以提供更加合理、准确的驾驶路径。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种动态路径规划的方法及装置，能够提供合理、准确的驾驶路径。

第一方面，本发明的实施例提供了一种动态路径规划的方法，包括：获取车辆的预设路径与目标航向的交点A，目标航向是车辆在目标停靠点P位置时的停靠方向；在车辆经过交点A之后，控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，并控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至车辆的车身方向与目标航向一致的C点；控制车辆从C点倒行至目标停靠点P。

在本发明某些实施例中，控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，包括：根据车辆在沿背离目标停靠点P的方向行驶过程中的航向偏差α与横向偏差x，确定暂停点B，其中，航向偏差α是车辆的车身方向与目标航向之间的夹角，横向偏差x是车辆与目标航向之间的距离；控制车辆的前轮以第一固定转角行驶至暂停点B。

在本发明某些实施例中，根据车辆在沿背离目标停靠点P的方向行驶过程中的航向偏差α与横向偏差x，确定暂停点B，包括：确定航向偏差α与横向偏差x是否满足公式x＝R*tan(α/2)*sinα，若满足，则确定与航向偏差α和横向偏差x对应的位置为暂停点B，其中，R为预设转弯半径。

在本发明某些实施例中，控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至车辆的车身方向与目标航向一致的C点，包括：根据预设半径R确定第二固定转角；控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至C点。

在本发明某些实施例中，控制车辆从C点倒行至目标停靠点P，包括：控制车辆的前轮以0转角倒行至目标停靠点P。

在本发明某些实施例中，第一方面的方法还包括：通过采集设备获取预设路径，预设路径包括主干道，采集设备包括GPS定位设备。

在本发明某些实施例中，车辆为无人驾驶矿用车辆。

第二方面，本发明的实施例提供了一种动态路径规划的装置，包括：获取模块，用于获取车辆的预设路径与目标航向的交点A，目标航向是车辆在目标停靠点P位置时的停靠方向；控制模块，用于在车辆经过交点A之后，控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至车辆的车身方向与目标航向一致的C点，以及控制车辆从C点倒行至目标停靠点P。

第三方面，本发明的实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于执行上述第一方面所述的动态路径规划的方法。

第四方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，处理器用于执行上述第一方面所述的动态路径规划的方法。

本发明实施例提供了一种动态路径规划的方法及装置，通过利用车辆的起点位置信息、终点位置信息以及车辆在终点停靠时的目标航向信息，确定转弯点A、B，从而能够为车辆的行驶过程提供更加合理、智能的动态路径规划。

附图说明

图1所示为本发明一示例性实施例提供的动态路径规划的系统的架构示意图。

图2所示为本发明一实施例提供的动态路径规划的方法的流程示意图。

图3所示为本发明一示例性实施例示出的动态路径规划的过程的场景图。

图4所示为本发明一示例性实施例示出的动态路径规划的过程的示意图。

图5所示为本发明一示例性实施例示出的R＝14.2时的x-α关系图。

图6所示为本发明另一实施例提供的动态路径规划的方法的流程示意图。

图7所示为本发明一实施例提供的动态路径规划的装置的结构示意图。

图8所示为本发明一示例性实施例示出的用于动态路径规划的电子设备的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的动态路径规划的方法可以用于无人驾驶车辆，例如，乘用车或矿用车辆等。

以无人驾驶矿用车辆为例，矿用车辆的终点位置可以是装载区，也可以卸载区。当矿用车辆的终点位置是装载区时，矿用车辆的起点位置可以是卸载区或矿区的其他位置；当矿用车辆的终点位置是卸载区时，矿用车辆的起点位置可以是装载区或矿区的其他位置。

矿用车辆在终点位置时的停车状态，应该是矿用车辆的车头远离装载区或卸载区，矿用车辆的车尾靠近装载区或卸载区，因此，矿用车辆在从起点位置到达终点位置过程中，需要进行倒行(或倒车)的操作。现有的路径规划方法只能根据起点位置和终点位置给出行驶路径，而没有考虑到矿用车辆在终点位置的停车状态。即现有的路径规划方法没有考虑矿用车辆本身的航向(车尾指向车头的方向)，其提供的路径也没有包括倒行的路径，从而难以给出更加合理、智能的路径规划。

图1所示为本发明一示例性实施例提供的动态路径规划的系统的架构示意图，其示出了一种对终端的行驶路径进行动态规划的应用场景。如图1所示，该系统包括服务器10和终端20。终端20可以是乘用车、矿用车辆等。

在一示例性场景中，服务器10可以获取终端20的起点位置信息和终点位置信息、以及终端20在终点位置的停车状态信息(即，终端20在终点位置的航向)，并根据起点位置信息、终点位置信息以及停车状态信息，对终端20进行动态路径规划。这里起点位置信息和终点位置信息可以用经纬度表示。

需要说明的是，服务器10可以是独立于终端20之外的服务器，也可以是集成在终端20上的服务器。

需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明的精神和原理而示出，本发明的实施例并不限于此。相反，本发明的实施例可以应用于可能适用的任何场景。

图2所示为本发明一实施例提供的动态路径规划的方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括如下内容。

110：获取车辆的预设路径与目标航向的交点A，目标航向是车辆在目标停靠点P位置时的停靠方向。

该方法的执行主体可以是图1中的服务器。具体地，车辆可以是乘用车、矿用车辆等。预设路径可以是服务器根据车辆的起点位置信息和终点位置信息给出的路径。

在一实施例中，车辆为乘用车，服务器可以基于起点位置信息和终点位置信息，利用百度地图或高德地图给出该预设路径。

在另一实施例中，车辆为矿用车辆，可以先通过采集设备采集矿区内的各个主干道的位置信息。在服务器获取矿用车辆的起点位置信息和终点位置信息后，将该起点位置信息和终点位置信息与各个主干道的位置信息进行匹配，以给出最优的预设路径(如，长度最短的路径)。该实施例中的采集设备可以是GPS定位设备。

为了便于描述，以下以车辆为矿用车辆，对本发明实施例进行详细的描述。

矿用车辆的终点位置用目标停靠点P表示。矿用车辆的车尾指向车头的方向为矿用车辆的航向，在矿用车辆的行驶过程中，矿用车辆的航向随着行驶方向的变化而变化。矿用车辆在目标停靠点P停靠时的航向为目标航向(或停靠方向)。

当终点为装载区时，由于装载区的物料随着装载次数的增加，物料的体积逐渐减小，矿用车辆的目标停靠点P也会逐渐变化。在一实施例中，装载区的物料通过挖掘机的电铲装载到矿用车辆上，挖掘机的电铲可以获取目标停靠点P的位置信息，并将目标停靠点P的位置信息发送给服务器，以便服务器对矿用车辆的行驶路径进行动态规划。挖掘机的电铲获取的目标停靠点P的位置信息可以包括目标停靠点P的坐标，以及车辆在目标停靠点P的航向。

当终点为卸载区时，由于卸载区的物料随着卸载次数的增加，物料的体积逐渐增大，矿用车辆的目标停靠点P也会逐渐变化。在一实施例中，矿用车辆上的物料通过挖掘机的电铲卸载到卸载区，挖掘机的电铲可以获取目标停靠点P的位置信息，并将目标停靠点P的位置信息发送给服务器，以便服务器对矿用车辆的行驶路径进行动态规划。在另一实施例中，可以通过边界采集设备采集卸载区的边界线的位置信息，使得矿用车辆每次沿着该边界线移动一定的距离进行停靠卸载。该边界采集设备可以是GPS定位设备等。

需要说明的是，挖掘机的电铲可以包括位置传感器，通过该位置传感器获取目标停靠点P的位置信息。

120：在车辆经过交点A之后，控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，并控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至车辆的车身方向与目标航向一致的C点。

具体地，在获取预设路径(或称采集路径)之后，服务器可以获取目标航向与预设路径的交点。当目标航向与预设路径的交点为一个时，该交点即为交点A。当目标航向与预设路径的交点为多个时，可以将距离目标停靠点P最近的交点作为交点A。

在经过交点A时，服务器控制矿用车辆的前轮转动一定角度，使得矿用车辆经过交点A后，矿用车辆的前轮以第一固定转角沿着背离目标停靠点P的方向行驶。交点A视为转弯点，该第一固定转角可以是大于0度小于90度。

参见图3，矿用车辆的前轮以第一固定转角行驶至暂停点B，服务器控制矿用车辆停止，并控制矿用车辆的前轮回到转角为0度的位置，进而控制前轮向与第一固定转角相反的方向转动第二固定转角，且控制矿用车辆倒行直至矿用车辆的航向与目标航向一致，即图3中的C点。暂停点B视为转弯点，该第二固定转角可以是大于0度小于90度。

在一实施例中，暂停点B的位置信息、第二固定转角的大小，可以是预先设置的，也可以是根据第一固定转角的大小与目标航向进行确定的。

130：控制车辆从C点倒行至目标停靠点P。

在C点，服务器控制矿用车辆的前轮回到转角为0的位置，并控制矿用车辆倒行至目标停靠点P。

本发明实施例提供了一种动态路径规划的方法，通过利用车辆的起点位置信息、终点位置信息以及车辆在终点停靠时的目标航向信息，确定转弯点A、B，从而能够为车辆的行驶过程提供更加合理、智能的动态路径规划。

根据本发明一实施例，120中控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，包括：根据车辆在沿背离目标停靠点P的方向行驶过程中的航向偏差α与横向偏差x，确定暂停点B，其中，航向偏差α是车辆的车身方向与目标航向之间的夹角，横向偏差x是车辆与目标航向之间的距离；控制车辆的前轮以第一固定转角行驶至暂停点B。

具体地，矿用车辆从交点A行驶至暂停点B的过程中，矿用车辆的前轮是保持第一固定转角的状态，矿用车辆与目标航向之间的垂直距离(横向偏差)会逐渐增大，矿用车辆的航向与目标航向之间的夹角(航向偏差)会逐渐减小。

由于矿用车辆的轮胎体型较大，刚度强，在低速行驶时，可近似为刚体对待。因此，车辆的轮胎侧偏现象在矿用车辆上的作用不明显。在低速行驶时，固定前轮转角下矿用车辆的运动轨迹为圆弧状。

参见图4，当矿用车辆的前轮以任一角度从交点A行驶至暂停点B时，行驶轨迹为圆弧1。当矿用车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B行驶至C点时，行驶轨迹为圆弧2。圆弧1所在的圆与圆弧2所在的圆在B点相切。

根据本发明一实施例，圆弧2所在的圆的半径可以提前预设，即为预设转弯半径R。参见图4，线段DB的长度可以表示成

DB＝R*tan∠DOB＝R*tan(α/2)，其中，O是圆弧2所在圆的圆心，D为∠BOC的角平分线与目标航向所在直线的交点，即圆弧2在暂停点B的切线与目标航向所在直线的交点。

横向偏差x可以表示成

x＝DB*sinα，

横向偏差x与航向偏差α之间满足以下关系

x＝R*tan(α/2)*sinα。

以预设转弯半径R＝14.2为例，x与α之间的变化关系如图5所示。

具体地，当预设转弯半径R固定后，在矿用车辆从交点A沿背离目标停靠点P的方向行驶的过程中，服务器可以监控矿用车辆的横向偏差x与航向偏差α。当横向偏差x与航向偏差α满足公式x＝R*tan(α/2)*sinα时，控制矿用车辆停止，停止的位置即暂停点B。

在暂停点B，服务器可以控制矿用车辆调整前轮的转角回到0度，进而根据预设转弯半径R确定第二固定转角，控制矿用车辆调整前轮转动第二固定转角，并从暂停点B倒行至C点。第一固定转角与第二固定转角的方向相反。

在本实施例中，矿用车辆在交点A处的航向可以与目标航向垂直、也可以不垂直，即矿用车辆在交点A处的航向偏差可以是0到180度之间。随第一固定转角的变化、交点A处的航向偏差的变化，暂停点B的位置也会发生相应的变化。

进一步地，在矿用车辆倒行至C点时，服务器控制矿用车辆调整前轮的转角回到0度，进而控制矿用车辆从C点倒行至目标停靠点P。

本发明实施例提供的动态路径规划的方法，通过预设转弯半径确定车辆倒行时的前轮转角，且根据车辆前行时的横向偏差和航向偏差确定暂停点B，进而控制车辆从暂停点B以确定的前轮转角倒行至目标航向，从而可以实现更加智能、准确的动态路径规划过程。

图6所示为本发明另一实施例提供的动态路径规划的方法的流程示意图。图6所示实施例是图2所示实施例的具体例子，为避免重复，相同之处不做具体解释。如图6所示，该方法包括如下内容。

210：获取车辆的起点位置信息和目标停靠点P的位置信息。

目标停靠点P即是车辆的终点位置。起点位置信息和目标停靠点P的位置信息可以通过GPS定位设备获取。车辆在行驶过程中的航向信息可以通过图像采集设备获取，或其他方式获取。

220：根据起点位置信息和目标停靠点P的位置信息获取预设路径。

230：获取预设路径与目标航向的交点A。

预设路径的获取过程、以及交点A的确定过程，可以参见上述图2实施例中的描述，在此不再赘述。

240：控制车辆沿预设路径行驶至交点A。

250：控制车辆以第一固定转角从交点A沿背离目标停靠点P的方向行驶。

第一固定转角可以是预先设置的，也可以是随机的，本发明对此不做限定。

260：判断车辆的横向偏差x与航向偏差α是否满足x＝R*tan(α/2)*sinα。

R是预设的转弯半径，具体地，是车辆向目标停靠点P倒行时的转弯半径。

在车辆的前轮以第一固定转角从交点A向前行驶的过程中，若车辆的横向偏差x与航向偏差α满足公式x＝R*tan(α/2)*sinα，则执行270，若不满足，则继续执行250。

270：控制车辆以第二固定转角倒行。

具体地，横向偏差x与航向偏差α满足x＝R*tan(α/2)*sinα的点为暂停点B。在暂停点B，服务器可以控制车辆停止、切换倒挡，并以第二固定转角倒行。

280：判断车辆的航向是否与目标航向一致。

在车辆的前轮以第二固定转角倒行的过程中，车辆的航向会不断变化，逐渐向目标航向靠近，若车辆的航向与目标航向一致，则执行290，若不一致，则继续执行270。

290：控制车辆倒行至目标停靠点P。

车辆从暂停点B倒行的过程中，车辆的航向与目标航向一致的点为C点。此时，服务器可以控制前轮的转角回到0度，并控制车辆倒行至目标停靠点P。

图7所示为本发明一实施例提供的动态路径规划的装置700的结构示意图。如图7所示，装置700包括：获取模块710以及控制模块720。

获取模块710用于获取车辆的预设路径与目标航向的交点A，目标航向是车辆在目标停靠点P位置时的停靠方向。控制模块720用于在车辆经过交点A之后，控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至车辆的车身方向与目标航向一致的C点，以及控制车辆从C点倒行至目标停靠点P。

本发明实施例提供了一种动态路径规划的装置，通过利用车辆的起点位置信息、终点位置信息以及车辆在终点停靠时的目标航向信息，确定转弯点A、B，从而能够为车辆的行驶过程提供更加合理、智能的动态路径规划。

根据本发明一实施例，控制模块720用于根据车辆在沿背离目标停靠点P的方向行驶过程中的航向偏差α与横向偏差x，确定暂停点B，其中，航向偏差α是车辆的车身方向与目标航向之间的夹角，横向偏差x是车辆与目标航向之间的距离；控制车辆的前轮以第一固定转角行驶至暂停点B。

根据本发明一实施例，控制模块720用于确定航向偏差α与横向偏差x是否满足公式x＝R*tan(α/2)*sinα，若满足，则确定与航向偏差α和横向偏差x对应的位置为暂停点B，其中，R为预设转弯半径。

根据本发明一实施例，控制模块720用于根据预设半径R确定第二固定转角；控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至C点。

根据本发明一实施例，控制模块720用于控制车辆的前轮以0转角倒行至目标停靠点P。

根据本发明一实施例，获取模块710还用于通过采集设备获取预设路径，预设路径包括主干道，采集设备包括GPS定位设备。

根据本发明一实施例，车辆为无人驾驶矿用车辆。

应当理解，上述实施例中的获取模块710以及控制模块720的操作和功能可以参考上述图2和图6提供的动态路径规划的方法中的描述，为了避免重复，在此不再赘述。

图8所示为本发明一示例性实施例示出的用于动态路径规划的电子设备800的框图。

参照图8，电子设备800包括处理组件810，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器820所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件810的执行的指令，例如应用程序。存储器820中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件810被配置为执行指令，以执行上述动态路径规划的方法。

电子设备800还可以包括一个电源组件被配置为执行电子设备800的电源管理，一个有线或无线网络接口被配置为将电子设备800连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口。可以基于存储在存储器820的操作系统操作电子设备800，例如Windows Server^TM，Mac OSX^TM，Unix^TM，Linux^TM，FreeBSD^TM或类似。

一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由上述电子设备800的处理器执行时，使得上述电子设备800能够执行一种动态路径规划的方法，包括：获取车辆的预设路径与目标航向的交点A，目标航向是车辆在目标停靠点P位置时的停靠方向；在车辆经过交点A之后，控制车辆的前轮以第一固定转角沿背离目标停靠点P的方向行驶至暂停点B，并控制车辆的前轮以第二固定转角从暂停点B倒行至车辆的车身方向与目标航向一致的C点；控制车辆从C点倒行至目标停靠点P。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序校验码的介质。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。