一种预测车辆避障轨迹的方法及相关装置与流程

本技术涉及自动驾驶，特别是涉及一种预测车辆避障轨迹的方法及相关装置。

背景技术：

1、车辆的紧急转向避障是指利用传感器来感知车辆前方的危险，然后通过规划避障轨迹来控制车辆的横向运动，进行转向以规避碰撞风险。

2、在现有的避障轨迹规划中，需要在车载控制算法中人为设定避障开始的横向位置、横向速度与横向加速度以及避障结束后的期望横向位置、横向速度以及横向加速度。由于这些状态量设定好后不能更改，所以根据这些状态量规划出来的避障轨迹也会固定。但是，这条固定的避障轨迹不一定满足所有的车辆在运行时遇到的紧急情况，会对行车安全造成影响。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种预测车辆避障轨迹的方法及相关装置，根据车辆当前时刻的行驶状态和障碍物当前时刻的运行状态，来确定车辆从当前时刻至下一时刻的行驶轨迹，直至车辆完成避障。提高了避障的准确性和实时性。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种预测车辆避障轨迹的方法，所述方法包括：

3、获取障碍物在第一时刻的运行参数，其中，所述障碍物为需要避开的物体；

4、根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和车辆在所述第一时刻的行驶参数，确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹，其中，所述车辆为需要避开所述障碍物的车辆，所述第二时刻为所述第一时刻的下一时刻；

5、按照所述行驶轨迹行驶到所述第二时刻对应的位置，其中，所述行驶轨迹用于避开所述障碍物。

6、在上述方法中，根据障碍物在第一时刻的运行参数和车辆在第一时刻的行驶参数来确定车辆从第一时刻至下一时刻的行驶轨迹，可以根据障碍物的变化来实时调整车辆的行驶方向和行驶速度。与现有方案中，人为设置避障目标点的期望速度、期望加速度等行驶参数而言，更必备实时性和安全性。可以有效提高避障轨迹的准确性，利用车辆在实际行驶中的应用。

7、在第一方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹所对应的行驶方向为根据所述车辆在所述第一时刻的航向角确定的。

8、在上述方法中，行驶轨迹对应的方向根据车辆初始航向角确定，保证了车辆在避障结束时行驶方向与避障开始时一致。保证了避障的安全性和用户的驾驶体验。

9、在第一方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹所对应的行驶长度与所述车辆在所述第一时刻的航向角和所述障碍物在所述第一时刻的航向角有关。

10、在上述方法中，行驶轨迹对应的行驶长度与车辆在第一时刻的航向角和障碍物在第一时刻的航向角有关。车辆在避障时采集航向角等参数即可确定行驶轨迹，与现有方案中多次标定阈值相比，简化了实现步骤，提高了规划避障轨迹的速度。

11、在第一方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹的纵向位移与所述车辆在所述第一时刻的纵向速度有关。

12、在上述方法中，行驶轨迹的纵向位移与车辆在第一时刻的纵向速度有关，根据车辆在第一时刻的纵向速度来确定车辆在下一时刻的纵向速度，保证了车辆行驶的稳定性。

13、在第一方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹的横向位移与所述车辆所在路面的附着系数、所述车辆在所述第一时刻的航向角和所述障碍物在所述第一时刻的航向角有关。

14、在上述方法中，根据路面的附着系数来确定车辆在下一时刻的横向加速度，从而确定行驶轨迹的横向位移。保证了车辆在转向避障中不会出现侧倾侧翻等安全问题。

15、在第一方面的一种可选的方案中，所述根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和车辆在所述第一时刻的行驶参数，确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹，包括：

16、根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和所述车辆在所述第一时刻的行驶参数确定所述车辆与所述障碍物之间的避障函数，其中，所述避障函数用于表明所述障碍物和所述车辆的碰撞情况；

17、根据所述车辆在所述第一时刻的航向角和所述避障函数确定所述车辆的轨迹函数；

18、根据所述车辆的轨迹函数的最小值确定所述车辆在所述第二时刻的加速度；

19、根据所述第二时刻的加速度确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹。

20、在上述方法中，先确定避障函数，再根据航向角和避障函数确定轨迹函数。然后根据轨迹函数的最小值来确定最优的加速度，最后根据加速度来确定行驶轨迹。将车辆在实际的避障过程，通过函数关系式来进行量化，使得确定出来的行驶轨迹更符合车辆动力学的要求。

21、在第一方面的一种可选的方案中，所述根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和所述车辆在所述第一时刻的行驶参数确定所述车辆与所述障碍物之间的避障函数，包括：

22、根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和所述车辆在所述第一时刻的行驶参数，确定所述障碍物和所述车辆的最小距离；

23、根据所述车辆在所述第一时刻的行驶参数确定所述车辆在第一时刻的车速；

24、根据所述最小距离和所述车辆在第一时刻的车速确定所述车辆与所述障碍物之间的避障函数。

25、在上述方法中，根据车辆和障碍物间的距离和车辆的车速来确定避障函数，满足车辆与障碍物的碰撞风险与速度和距离有关的条件。使得得到的避障函数考虑到了车速和车间距离，符合车辆避障的实际情况。

26、在第一方面的一种可选的方案中，所述确定所述障碍物和所述车辆的最小距离，包括：

27、确定所述车辆和所述障碍物的矩形外包线的一个或多个距离，其中，所述矩形外包线为包含所述障碍物的最小矩形，所述矩形外包线与水平线平行；

28、根据所述一个或多个距离确定所述障碍物和所述车辆的最小距离。

29、在上述方法中，将车辆检测与障碍物碰撞风险简化为车辆检测碰撞物的矩形外包线的碰撞风险，节省了车辆的运算步骤，提高了规划避障轨迹的效率。

30、在第一方面的一种可选的方案中，所述确定所述车辆和所述障碍物的矩形外包线的一个或多个距离，包括：

31、确定所述车辆的质心到一个或多个点所对应的横向距离和纵向距离，其中，一个或多个点在所述障碍物的矩形外包线靠近所述车辆的线段上；

32、根据所述一个或多个点所对应的横向距离和纵向距离确定所述一个或多个点对应的一个或多个碰撞类型；

33、根据所述一个或多个碰撞类型确定所述车辆和所述障碍物的矩形外包线的一个或多个距离。

34、在上述方法中，根据车辆与障碍物的碰撞类型来确定车辆与障碍物之间的距离，可以将车辆与障碍物间的多个距离的值，进一步划分为类型。节省了车辆的运行算力，提高了车辆规划避障轨迹的速度。

35、在第一方面的一种可选的方案中，所述根据所述车辆的轨迹函数的最小值确定所述车辆在所述第二时刻的加速度，包括：

36、基于所述车辆加速度的预设范围，根据所述车辆的轨迹函数的最小值确定所述车辆在所述第二时刻的加速度。

37、在上述方法中，根据轨迹函数的最小值来确定车辆在第二时刻的加速度，满足车辆加速度的预设范围，将求解行驶轨迹的复杂过程，简化为求解加速度，满足车辆在实际中的应用。

38、在第一方面的一种可选的方案中，所述根据所述第二时刻的加速度确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹，包括：

39、根据所述第二时刻的加速度确定所述车辆从所述第一时刻行驶到所述第二时刻的位移；

40、根据所述位移确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹。

41、在上述方法中，根据加速度确定车辆行驶的位移，从而确定车辆从这一时刻至下一时刻的行驶轨迹，也就是先确定行驶轨迹在横向和纵向的位移分量，可以使得确定出来的行驶轨迹更加精确。

42、第二方面，本技术实施例提供了一种预测车辆避障轨迹的装置，所述装置包括：

43、通信单元，用于获取障碍物在第一时刻的运行状态，其中，所述障碍物为需要避开的物体；

44、处理单元，用于根据所述障碍物在第一时刻的运行状态和车辆在所述第一时刻的行驶状态，确定车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹，其中，所述车辆为需要避开所述障碍物的车辆，所述第二时刻为所述第一时刻的下一时刻；

45、处理单元，还用于控制所述车辆按照所述行驶轨迹行驶到所述第二时刻对应的位置，其中，所述行驶轨迹用于避开所述障碍物。

46、在第二方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹所对应的行驶方向为根据所述车辆在所述第一时刻的航向角确定的。

47、在第二方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹所对应的行驶长度与所述车辆在所述第一时刻的航向角和所述障碍物在所述第一时刻的航向角有关。

48、在第二方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹的纵向位移与所述车辆在所述第一时刻的纵向速度有关。

49、在第二方面的一种可选的方案中，所述行驶轨迹的横向位移与所述车辆所在路面的附着系数、所述车辆在所述第一时刻的航向角和所述障碍物在所述第一时刻的航向角有关。

50、在第二方面的一种可选的方案中，处理单元，用于根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和车辆在所述第一时刻的行驶参数，确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹，包括：

51、根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和所述车辆在所述第一时刻的行驶参数确定所述车辆与所述障碍物之间的避障函数，其中，所述避障函数用于表明所述障碍物和所述车辆的碰撞情况；

52、根据所述车辆在所述第一时刻的航向角和所述避障函数确定所述车辆的轨迹函数；

53、根据所述车辆的轨迹函数的最小值确定所述车辆在所述第二时刻的加速度；

54、根据所述第二时刻的加速度确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹。

55、在第二方面的一种可选的方案中，处理单元，用于根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和所述车辆在所述第一时刻的行驶参数确定所述车辆与所述障碍物之间的避障函数，包括：

56、根据所述障碍物在第一时刻的运行参数和所述车辆在所述第一时刻的行驶参数，确定所述障碍物和所述车辆的最小距离；

57、根据所述车辆在所述第一时刻的行驶参数确定所述车辆在第一时刻的车速；

58、根据所述最小距离和所述车辆在第一时刻的车速确定所述车辆与所述障碍物之间的避障函数。

59、在第二方面的一种可选的方案中，处理单元，用于确定所述障碍物和所述车辆的最小距离，包括：

60、确定所述车辆和所述障碍物的矩形外包线的一个或多个距离，其中，所述矩形外包线为包含所述障碍物的最小矩形，所述矩形外包线与水平线平行；

61、根据所述一个或多个距离确定所述障碍物和所述车辆的最小距离。

62、在第二方面的一种可选的方案中，处理单元，用于确定所述车辆和所述障碍物的矩形外包线的一个或多个距离，包括：

63、确定所述车辆的质心到一个或多个点所对应的横向距离和纵向距离，其中，一个或多个点在所述障碍物的矩形外包线靠近所述车辆的线段上；

64、根据所述一个或多个点所对应的横向距离和纵向距离确定所述一个或多个点对应的一个或多个碰撞类型，其中，所述碰撞类型包括以下一种或多种：可能会发生碰撞、一定会发生碰撞和不会发生碰撞；

65、根据所述一个或多个碰撞类型确定所述车辆和所述障碍物的矩形外包线的一个或多个距离。

66、在第二方面的一种可选的方案中，处理单元，用于根据所述车辆的轨迹函数的最小值确定所述车辆在所述第二时刻的加速度，包括：

67、基于所述车辆加速度的预设范围，根据所述车辆的轨迹函数的最小值确定所述车辆在所述第二时刻的加速度。

68、在第二方面的一种可选的方案中，处理单元，用于根据所述第二时刻的加速度确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹，包括：

69、根据所述第二时刻的加速度确定所述车辆从所述第一时刻行驶到所述第二时刻的位移；

70、根据所述位移确定所述车辆从所述第一时刻至第二时刻的行驶轨迹。

71、第三方面，本技术实施例提供了一种车辆，该车辆包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器耦合，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述计算机程序，使得所述车辆执行如前述第一方面任一项所描述的方法。

72、第四方面，本技术实施例提供了一种计算设备，该计算设备包括处理器和存储器；所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述计算机程序，以使得所述计算设备执行如前述第一方面任一项所描述的方法。

73、可选的，所述计算设备还包括通信接口，所述通信接口用于接收和/或发送数据，和/或，所述通信接口用于为所述处理器提供输入和/或输出。

74、需要说明的是，上述实施例是以通过调用计算机指定来执行方法的处理器(或称通用处理器)为例进行说明。具体实施过程中，处理器还可以是专用处理器，此时计算机指令已经预先加载在处理器中。可选的，处理器还可以既包括专用处理器也包括通用处理器。

75、可选的，处理器和存储器还可能集成于一个器件中，即处理器和存储器还可以被集成在一起。

76、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机或处理器上运行时，实现如前述第一方面任一项所描述的方法。

77、本技术第二至第五方面所提供的技术方案，其有益效果可以参考第一方面的技术方案的有益效果，此处不再赘述。