交叉路口环境下的多车运动规划方法及装置

1.本技术涉及车辆协同规划技术领域，特别涉及一种交叉路口环境下的多车运动规划方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.交叉路口是典型的道路交通场景，因其结构的特殊性，也成为自动驾驶领域的重点研究场景之一。传统交叉路口使用信号灯对车辆的通行顺序进行控制，保证在同一相位内通过交叉路口的车辆彼此之间不存在行为冲突。随着智能网联技术的发展，依靠收集所有车辆信息后进行集中调度规划的无信号灯交叉路口多车协同控制方法成为热点，其可以避免因信号灯相位切换带来的启停损失和等待时间，可以一定程度提高交通效率。
3.然而，在多车道的交叉路口，相关技术依然考虑固定的车道行驶方向，即每一条车道是否可以允许车辆左转、直行、右转是事先定义的，这种技术虽然和实际交通场景更贴合，但却一定程度上限制了交通效率的进一步提高，且在不同转向需求的车辆的比例发生波动时的适应性不足，亟待解决。


技术实现要素：

4.本技术提供一种交叉路口环境下的多车运动规划方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术限制了交通效率的进一步提高，且在不同转向需求的车辆的比例发生波动时的适应性不足等问题。
5.本技术第一方面实施例提供一种交叉路口环境下的多车运动规划方法，包括以下步骤：获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据所述当前所处位置确定所述至少两辆车辆与所述交叉路口停止线的距离；根据所述至少两辆车辆与所述交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对所述至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果；根据所述分层结果对所述至少两辆车辆进行横纵向联合调度，并根据调度结果控制所述至少两辆车辆依次通过所述交叉路口。
6.可选地，在本技术的一个实施例中，获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，包括：采集所述交叉路口中所述目标区域的道路图像信息；根据所述道路图像信息识别车辆的所述当前所处位置。
7.可选地，在本技术的一个实施例中，所述目标区域为以所述交叉路口中心为圆心，以预设距离为半径的区域。
8.可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述至少两辆车辆与所述交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对所述至少两辆车辆进行分层，包括：对待分层的车辆，通过枚举当前层内所有车辆可能的车道分布情况，判断枚举的车道分布情况中是否存在两两车辆之间均不存在冲突的车道分布方案，若存在，则将待分层车辆分配至所述当前层，若不存在，则枚举下一层。
9.可选地，在本技术的一个实施例中，根据所述分层结果对所述至少两辆车辆进行
横纵向联合调度，包括：规划每辆车到达所述交叉路口中冲突区域的先后顺序和驶入所述冲突区域的车道。
10.本技术第二方面实施例提供一种交叉路口环境下的多车运动规划装置，包括：获取模块，用于获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据所述当前所处位置确定所述至少两辆车辆与所述交叉路口停止线的距离；分层模块，用于根据所述至少两辆车辆与所述交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对所述至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果；控制模块，用于根据所述分层结果对所述至少两辆车辆进行横纵向联合调度，规划每辆车到达所述交叉路口中冲突区域的先后顺序和驶入所述冲突区域的车道，并根据调度结果控制所述至少两辆车辆依次通过所述交叉路口。
11.可选地，在本技术的一个实施例中，所述获取模块，包括：采集单元，用于采集所述交叉路口中所述目标区域的道路图像信息，所述目标区域为以所述交叉路口中心为圆心，以预设距离为半径的区域；识别单元，用于根据所述道路图像信息识别车辆的所述当前所处位置。
12.可选地，在本技术的一个实施例中，所述分层模块，具体用于，对待分层的车辆，通过枚举当前层内所有车辆可能的车道分布情况，判断枚举的车道分布情况中是否存在两两车辆之间均不存在冲突的车道分布方案，若存在，则将待分层车辆分配至所述当前层，若不存在，则枚举下一层。
13.本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的交叉路口环境下的多车运动规划方法。
14.本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的交叉路口环境下的多车运动规划方法。
15.由此，本技术至少具有如下有益效果：
16.通过获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据当前所处位置确定至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离；根据至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果；根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，并根据调度结果控制至少两辆车辆依次通过交叉路口。从而充分利用所有车道的通行能力，充分利用所有车道的通行能力，进一步保障了交叉路口车辆安全，提高了交通效率。由此，解决了现有技术限制了交通效率的进一步提高，且在不同转向需求的车辆的比例发生波动时的适应性不足等问题。
17.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
18.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1为根据本技术实施例提供的一种交叉路口环境下的多车运动规划方法的流程
图；
20.图2为根据本技术的一个实施例提供的无信号全潮汐车道交叉路口冲突定义示意图；
21.图3为根据本技术的一个实施例提供的交叉路口车辆序列示例图；
22.图4为根据本技术的一个实施例提供的纵向通行顺序规划结果示意图；
23.图5为根据本技术的一个实施例提供的多车横纵向联合规划结果示意图；
24.图6为根据本技术实施例的交叉路口环境下的多车运动规划装置的示例图；
25.图7为申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
26.附图标记说明：获取模块-100、分层模块-200、控制模块-300、存储器-701、处理器-702、通信接口-703。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
28.下面参考附图描述本技术实施例的交叉路口环境下的多车运动规划方法、装置、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到的问题，本技术提供了一种交叉路口环境下的多车运动规划方法，在该方法中，通过获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据当前所处位置确定至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离；根据至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果；根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，并根据调度结果控制至少两辆车辆依次通过交叉路口。从而充分利用所有车道的通行能力，充分利用所有车道的通行能力，进一步保障了交叉路口车辆安全，提高了交通效率。由此，解决了现有技术限制了交通效率的进一步提高，且在不同转向需求的车辆的比例发生波动时的适应性不足等问题。
29.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种交叉路口环境下的多车运动规划方法的流程图。
30.如图1所示，该交叉路口环境下的多车运动规划方法包括以下步骤：
31.在步骤s101中，获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据当前所处位置确定至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离。
32.需要说明的是，在本技术的实施例中，交叉路口主要考虑为无信号全潮汐车道环境下的交叉路口。在如图2所示的交叉路口的道路中，每一条车道上均可允许左转、直行、右转行为，针对每条车道上的每一种交通行为，其与其它交通行为的冲突形式均可划分为交叉冲突、合流冲突、分流冲突三类。
33.可以理解的是，存在冲突的车辆因其通过上述交叉路口过程中可能发生碰撞，故不允许同时通过交叉路口，而不存在冲突的车辆因其运动路径没有重合部分，故可以同时通过路口。因此，本技术的实施例需要获取交叉路口的目标区域内车辆当前位置信息，判断多辆车通过交叉路口时是否存在冲突关系，从而确定多辆车安全通过交叉路口的顺序，避免发生碰撞的同时，提高通行效率。其中，本技术实施例的目标区域可以为以交叉路口中心
为圆心，以预设距离为半径的区域。
34.进一步地，在车辆的车速较快时，为了避免车辆多次加速或减速带来的损耗，同时节省车辆通过路口的时间，因此，本技术的实施例可以适当增大目标区域的范围，以提前对目标区域内的车辆进行通行次序规划。
35.举例而言，在车辆所处路段的最高限速为小于30km/h时，预设距离为x，在最高限速为小于40km/h时，预设距离为y，其中，y可以大于x。对此，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，不作限定。
36.可选地，在本技术的一个实施例中，获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，包括：采集交叉路口中目标区域的道路图像信息；根据道路图像信息识别车辆的当前所处位置。
37.在本技术的一个实施例中，可以根据道路图像信息获取车辆的当前所处位置。举例而言，利用交叉路口设置的摄像头实时采集交叉路口一定范围内的图像，对于采集到的图像进行拼接或切割，得到目标区域内的图像，通过目标提取算法对目标区域内的车辆进行标注，并结合道路图像内的其他参照物，计算车辆当前所处位置，或者直接通过视觉测距等方法对目标区域内的图像进行识别得到车辆当前所处位置，确定出辆当前所处位置后，进而可以计算车辆与停止线的距离。对此，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，不作具体限制。
38.在步骤s102中，根据至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果。
39.在本技术的实施例中，在获取目标区域内多辆车辆与交叉路口停止线的距离后，根据车辆的位置信息对车辆进行分层，如，首先对距离停止线最近的车辆进行分层，由近及远确定所有车辆所属的层级，其中，分层后的每层的车辆之间不存在冲突。
40.可选地，在本技术的一个实施例中，根据至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对至少两辆车辆进行分层，包括：对待分层的车辆，通过枚举当前层内所有车辆可能的车道分布情况，判断枚举的车道分布情况中是否存在两两车辆之间均不存在冲突的车道分布方案，若存在，则将待分层车辆分配至当前层，若不存在，则枚举下一层。
41.可以理解的是，本技术的实施例采用的基础假设为车辆按照其到达交叉路口停止线(原信控交叉路口的停车等待线)的距离，划分为不同的层，由近到远层数依次增加，且被规划到同一层的车辆彼此之间不存在行为冲突，可以同时通过路口(即同层中的车辆到达停止线的时刻相同)，且相邻两层到达停止线的时间间隔保证当前一层的所有车辆均驶出交叉路口冲突区域后，后一层的车辆才会到达停止线。对于上述判断某辆车是否能和已经处在某层的车辆是否能共同存在于该层，一种可行的方式为枚举该层内所有车辆可能的车道分布情况，并从中筛选两两之间都不存在冲突的车道分布方案，若能找到，则可以共存，若不能找到，则无法共存。
42.在步骤s103中，根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，并根据调度结果控制至少两辆车辆依次通过交叉路口。
43.可以理解的是，上述实施例在对任一车辆进行分层时，筛选了两两之间都不存在冲突的车道分布方案，在存在该方案时，确定车辆所属层。确定车辆分层结果后，根据分层
结果对车辆进行横纵向联合调度，其中，横纵向联合调度可以包括规划每辆车到达交叉路口中冲突区域的先后顺序和驶入冲突区域的车道。
44.具体地，获取上述车辆的分层结果后，需要对每层的车辆的行驶方向等因素进行总体考虑，给每一层中车辆分配合适的车道。并且相邻两层到达停止线的时间间隔保证当前一层的所有车辆均驶出交叉路口冲突区域后，后一层的车辆才会到达停止线。
45.举例而言，对于处在同一层内的a、b两车，相向而行，a车左转，b车直行，则需将两车规划在行驶过程中不会发生冲突的车道上。并且当上述两车均驶出交叉路口冲突区域后，下一层的车辆才会到达停止线，继而该层车辆继续根据分配的车道有序行驶。从而保证车辆安全的同时，提高了交叉路口的通行效率。
46.下面通过具体实施例对本技术的一种交叉路口环境下的多车运动规划方法进行说明。
47.在本技术的实施例中，可通过以下步骤对上述交叉路口区域内车辆进行横纵向联合调度。
48.首先本技术的实施例获取交叉路口中每辆车的位置信息，确定每辆车距离交叉路口停止线的距离，根据距离远近进行排序，确定车辆分层结果，具体层层步骤如下：
49.step 1：将即将驶入交叉路口的车辆按照其到达路口停止线的距离排序，越近的排在越前，越远的排在越后；
50.step 2：对车辆序列从前往后规划其应在层、车道，具体过程为：
51.step 2.1：定义参数k、m，k代表车辆序列中的车辆，k代表层数，初始化k＝0，m＝1；
52.step 2.2：令k＝k 1；
53.step 2.3：对于第k辆车，判断其与已经处在第m层的车辆是否可以共同存在于同一层，若能，则将第k辆车分配至第m层，并且调整所有处在第m层的车辆的车道分布情况，且令m＝1，回到step 2.2；若不能，令m＝m 1，重复step 2.3。
54.确定车辆分层结果后，根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，如图3所示，其展示了由10辆车构成的通行序列示例，在图2所示的三车道交叉路口场景下，图4给出了10辆车的分层结果，其中第1层可以容纳7辆车同时通过且无冲突，第2层可以容纳剩余3辆车同时通过且无冲突，图5给出了这10辆车的车道分布情况以及纵向前后位置规划情况。
55.在完成纵向顺序和横向车道分布的联合规划之后，可以适用诸如多车编队控制、多车协同换道等现有方法控制车辆实现预期的横纵向规划结果，即可完成交叉路口的多车协同。
56.根据本技术实施例提出的交叉路口环境下的多车运动规划方法，通过获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据当前所处位置确定至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离；根据至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果；根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，并根据调度结果控制至少两辆车辆依次通过交叉路口。从而充分利用所有车道的通行能力，充分利用所有车道的通行能力，进一步保障了交叉路口车辆安全，提高了交通效率。
57.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的交叉路口环境下的多车运动规划装
置。
58.图6是本技术实施例的交叉路口环境下的多车运动规划装置的方框示意图。
59.如图6所示，该交叉路口环境下的多车运动规划装置10包括：获取模块100、分层模块200以及控制模块300。
60.其中，获取模块100，用于获取交叉路口的目标区域范围内至少两辆车辆的当前所处位置，根据当前所处位置确定至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离；分层模块200，用于根据至少两辆车辆与交叉路口停止线的距离由近及远和预设分层条件依次对至少两辆车辆进行分层，得到每层的车辆之间不存在行为冲突的分层结果；控制模块300，用于根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，并根据调度结果控制至少两辆车辆依次通过交叉路口。
61.可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块100，包括：采集单元，用于采集交叉路口中目标区域的道路图像信息；识别单元，用于根据道路图像信息识别车辆的当前所处位置。
62.可选地，在本技术的一个实施例中，目标区域为以交叉路口中心为圆心，以预设距离为半径的区域。
63.可选地，在本技术的一个实施例中，分层模块200，具体用于，对待分层的车辆，通过枚举当前层内所有车辆可能的车道分布情况，判断枚举的车道分布情况中是否存在两两车辆之间均不存在冲突的车道分布方案，若存在，则将待分层车辆分配至当前层，若不存在，则枚举下一层。
64.可选地，在本技术的一个实施例中，根据分层结果对至少两辆车辆进行横纵向联合调度，包括：规划每辆车到达交叉路口中冲突区域的先后顺序和驶入冲突区域的车道。
65.需要说明的是，前述对交叉路口环境下的多车运动规划方法实施例的解释说明也适用于该实施例的交叉路口环境下的多车运动规划装置，此处不再赘述。
66.根据本技术实施例提出的交叉路口环境下的多车运动规划装置，通过利用对驶入交叉路口的车辆进行横纵向联合调度，包括规划每辆车到达交叉路口冲突区域的先后顺序，以及驶入冲突区域的车道，使得交叉路口的每一条车道都允许左转、直行、右转三种交通行为。且同时通过交叉路口的车辆彼此之间没有行为冲突，保证车辆安全的同时，提高了交叉路口的通行效率。
67.图7为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
68.存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序。
69.处理器702执行程序时实现上述实施例中提供的交叉路口环境下的多车运动规划方法。
70.进一步地，电子设备还包括：
71.通信接口703，用于存储器701和处理器702之间的通信。
72.存储器701，用于存放可在处理器702上运行的计算机程序。
73.存储器701可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
74.如果存储器701、处理器702和通信接口703独立实现，则通信接口703、存储器701
和处理器702可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为isa)总线、外部设备互连(peripheral component，简称为pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，简称为eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
75.可选的，在具体实现上，如果存储器701、处理器702及通信接口703，集成在一块芯片上实现，则存储器701、处理器702及通信接口703可以通过内部接口完成相互间的通信。
76.处理器702可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为asic)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
77.本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的交叉路口环境下的多车运动规划方法。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
79.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
80.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
81.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
82.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。