一种基于引导点平滑的轨迹规划方法、系统及存储介质与流程

本技术涉及自动驾驶，具体涉及一种基于引导点平滑的轨迹规划方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、随着自动驾驶技术的快速发展，商用车（如重型卡车、物流货车等）的自动换道功能已成为研究热点。与乘用车相比，商用车具有质量大、重心高、惯性大等显著特点。这些物理特性使得商用车对轨迹的平滑性和连续性极为敏感。

2、现有的轨迹规划方法通常采用引导点机制来生成换道轨迹。然而，在实际应用中发现存在以下问题：

3、（1）现有方法多基于单帧感知数据直接更新引导点。由于传感器存在噪声，单帧数据的波动会导致引导点高频抖动。对于惯性大的商用车，这种抖动会引起车身剧烈晃动，影响货物安全及乘坐舒适性。

4、（2）在换道过程中，车辆的主参考线会从原车道切换至目标车道。现有技术缺乏对参考线切换瞬间的基准补偿，导致引导点坐标系发生跳变，生成断层轨迹，迫使车辆方向盘突然修正。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于引导点平滑的轨迹规划方法、系统及存储介质，可以解决现有技术中存在的商用车换道轨迹抖动、参考线切换跳变的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种基于引导点平滑的轨迹规划方法，其包括：

3、获取上一时刻引导点、当前时刻参考线及车辆行驶状态信息；

4、计算车辆相对于当前时刻参考线的横向偏差；其中，若检测到参考线发生切换，则基于切换前的历史参考线与切换后的当前时刻参考线之间的基准偏移量对所述横向偏差进行补偿；

5、对所述横向偏差进行趋势累积处理，并在累积值超过预设阈值时，确定有效移动意图，根据有效移动意图及所述车辆行驶状态信息中的实时车速计算横向移动增量；

6、基于所述横向移动增量对上一时刻引导点进行迭代更新，以得到当前时刻平滑后的引导点；然后根据当前时刻平滑后的引导点生成目标轨迹。

7、优选的，在所述获取上一时刻引导点之前，还包括以下步骤：

8、初始化车辆的路径滤波器与趋势管理器，清零左右横向移动意愿及引导点初始移动速度；

9、基于当前时刻参考线与换道候选参考线完成引导点初始姿态及坐标参数初始化；

10、将所述当前时刻参考线保存为历史参考线，以用于下一规划周期的参考线切换检测及偏差补偿计算。

11、优选的，基于切换前的历史参考线与切换后的当前时刻参考线之间的基准偏移量对所述横向偏差进行补偿，具体包括：

12、获取车辆当前纵向位置；

13、在车辆当前纵向位置处，分别获取所述历史参考线的第一横向坐标值和所述当前时刻参考线的第二横向坐标值；

14、将所述第一横向坐标值与所述第二横向坐标值的差值作为所述基准偏移量；

15、将所述横向偏差与所述基准偏移量叠加，以得到所述补偿后的横向偏差。

16、优选的，对横向偏差进行趋势累积处理，并在累积值超过预设阈值时，确定有效移动意图，具体包括：

17、获取上一时刻趋势方向；

18、根据所述横向偏差的正负符号确定当前偏差方向，并结合上一时刻趋势方向和预设规则获取趋势累积值；预设规则为：若所述当前偏差方向与所述上一时刻趋势方向一致，则增加所述趋势累积值；若所述当前偏差方向与所述上一时刻趋势方向不一致，则减小或清零所述趋势累积值，并将所述上一时刻趋势方向更新为所述当前偏差方向；

19、若所述趋势累积值大于所述预设阈值，则确定存在有效移动意图，否则不存在有效移动意图。

20、优选的，根据有效移动意图及所述车辆行驶状态信息中的实时车速计算横向移动增量，具体包括：

21、根据所述有效移动意图计算基础横向移动增量；

22、获取上一时刻横向移动增量，计算所述基础横向移动增量与所述上一时刻横向移动增量的差值；

23、根据所述实时车速确定变化率约束阈值；其中，所述变化率约束阈值与所述实时车速呈负相关；若所述差值的绝对值大于所述变化率约束阈值，则将所述差值限制为所述变化率约束阈值，以得到经过变化率约束的基础横向移动增量；

24、获取车辆预测车头航向角，计算所述车辆预测车头航向角与参考线航向角的航向偏差，并根据所述航向偏差计算横向补偿量；

25、将经过变化率约束的基础横向移动增量与所述横向补偿量叠加，以得到候选横向移动增量，将候选横向移动增量作为所述横向移动增量。

26、优选的，根据所述有效移动意图及所述实时车速计算横向移动增量，还包括：

27、基于所述实时车速查询预设的车速-限幅映射表，得到当前实时车速下的动态偏移限值，所述车速-限幅映射表配置为车速越高，所述动态偏移限值越小；

28、将候选横向移动增量的绝对值与所述动态偏移限值进行比较；

29、若候选横向移动增量的绝对值大于所述动态偏移限值，则将所述横向移动增量限制为所述动态偏移限值；

30、若候选横向移动增量的绝对值小于或等于所述动态偏移限值，则将所述横向移动增量确定为所述候选横向移动增量。

31、优选的，基于所述横向移动增量对上一时刻引导点进行迭代更新，具体包括：

32、获取上一时刻引导点的上一时刻横向坐标和上一时刻纵向坐标；

33、将上一时刻纵向坐标与预设纵向步长相加，得到当前时刻纵向坐标；

34、将上一时刻横向坐标与所述横向移动增量相加，得到当前时刻横向坐标；

35、根据所述当前时刻纵向坐标和所述当前时刻横向坐标确定所述当前时刻平滑后的引导点。

36、优选的，根据所述当前时刻平滑后的引导点生成目标轨迹，具体包括：

37、将迭代更新完成的平滑引导点作为轨迹锚点，采用五次多项式拟合方式生成连续平滑的目标轨迹。

38、第二方面，提供了一种基于引导点平滑的轨迹规划系统，其包括：

39、信息采集模块，其用于获取上一时刻引导点、当前时刻参考线及车辆行驶状态信息；

40、偏差补偿模块，其用于计算车辆相对于当前时刻参考线的横向偏差，若检测到参考线发生切换，则基于切换前的历史参考线与切换后的当前时刻参考线之间的基准偏移量对所述横向偏差进行补偿，得到补偿后的横向偏差；

41、意图判定模块，其用于对补偿后的横向偏差进行趋势累积处理，并在累积值超过预设阈值时，确定有效移动意图，根据有效移动意图及所述车辆行驶状态信息中的实时车速计算横向移动增量；

42、轨迹生成模块，其用于基于所述横向移动增量对上一时刻引导点进行迭代更新，以得到当前时刻平滑后的引导点；然后根据当前时刻平滑后的引导点生成目标轨迹。

43、第三方面，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上存储有基于引导点平滑的轨迹规划程序，其中所述基于引导点平滑的轨迹规划程序被处理器执行时，实现以上基于引导点平滑的轨迹规划方法的步骤。

44、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

45、首先，通过基于切换前的历史参考线与切换后的当前时刻参考线之间的基准偏移量对横向偏差进行补偿，实现了新旧参考线坐标系的无缝对齐，消除了因参考线切换导致的引导点位置突变和轨迹断层问题，避免了车辆控制指令的阶跃跳变。其次，通过对补偿后的横向偏差进行趋势累积处理，并利用预设阈值筛选有效移动意图，结合实时车速计算横向移动增量，这种多帧时序滤波机制有效隔离了传感器噪声引起的单帧数据波动，防止商用车因大惯性产生车身晃动，同时车速自适应计算确保了高速工况下的横向移动权限收紧，提升了动力学稳定性。最后，基于横向移动增量对上一时刻引导点进行迭代更新，实现了引导点位置的平滑过渡，使得最终生成的目标轨迹具备高阶连续性。综上有效解决了现有技术中商用车换道轨迹抖动、参考线切换跳变及高速安全性低的问题，大幅提升了自动驾驶系统的鲁棒性、乘坐舒适性及货物安全性，特别适用于高重心、大质量的商用车高速换道场景。