一种固定线路车辆绕障终点选择方法及系统

1.本发明涉及固定线路绕障领域，具体涉及一种固定线路车辆绕障终点选择方法及系统。


背景技术：

2.固定线路行驶的自动驾驶车辆在各类园区厂区以及一些特定的试验场景中有着广泛应用。这类车辆的一个必备功能是绕开出现在行驶线路上的障碍物，并且尽快回到固定线路上完成既定任务。如果绕障终点选择的不合理，会出现诸如车辆无法成功完成绕障线路规划、车辆无法尽快回到线路继续行驶和车辆回到固定线路后又重新绕障等问题。
3.沿固定线路行驶的自动驾驶车辆不可避免的要遇到绕障场景，绕障过程中车辆是偏离固定线路的，选择合适的绕障终点可以使得车辆能尽快的回到固定线路行驶。同时，绕障终点的选择还要考虑障碍物分布情况以及线路终点的位置，以避免出现需要多次绕障，或者无法到达线路终点的情况。因此，目前绕障终点的选择中需要考虑提升绕障终点选择的成功率和合理性以及应对障碍物以不同形式障碍前进线路的情况，因此需要设计有全局视野的绕障终点选择系统。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种固定线路自动驾驶的绕障终点选择方法和系统。
5.根据第一方面，一种实施例中提供一种固定线路自动驾驶的绕障终点选择方法，包括：获取固定线路、所述固定线路上的第一个障碍物和所述固定线路的终点；将所述固定线路中沿所述第一个障碍物前进方向的预设距离处的位置点确定为初始的绕障终点；根据搜索距离进行路径规划的迭代，每一次的路径规划包括：从所述初始的绕障终点开始，进行绕障终点的迭代，所述绕障终点的迭代包括：获取本次的路径规划的搜索距离；将所述固定线路中沿当前的绕障终点前进方向的搜索距离处的位置点确定为候选的绕障终点；判断车辆位于所述候选的绕障终点时是否会发生碰撞；若确定车辆位于所述候选的绕障终点时不会发生碰撞，则获取所述固定线路中沿所述候选的绕障终点前进方向最近的一个障碍物，并获取该障碍物与所述候选的绕障终点之间的距离；若所述距离大于设定阈值，则将所述候选的绕障终点设置为新的绕障终点，并继续进行所述绕障终点的迭代，直到所述新的绕障终点为所述固定线路的终点，则停止所述绕障终点的迭代，完成本次的路径规划；
每完成一次路径规划，减小搜索距离以对所述搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止所述路径规划的迭代，车辆按照最后一次路径规划确定的绕障终点行驶。
6.一实施例中，所述每完成一次路径规划，减小搜索距离以对所述搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止所述路径规划的迭代，包括：获取路径规划的迭代次数和路径规划的迭代时间，当所述路径规划的迭代时间超过设定时间，或者所述路径规划的迭代次数超过设定次数时，停止所述路径规划的迭代。
7.一实施例中，所述方法还包括，在每一次确定候选的绕障终点时，均获取更新的行驶边界环境和障碍物信息。
8.一实施例中，所述减小搜索距离以对所述搜索距离进行更新，包括：减小搜索距离的一半以对所述搜索距离进行更新。
9.根据第二方面，一种实施例中提供一种固定线路自动驾驶的绕障终点选择系统，包括：路径运算单元，包括绕障终点筛选模块和路径规划模块；绕障终点筛选模块获取固定线路、所述固定线路上的第一个障碍物和所述固定线路的终点，并将所述固定线路中沿所述第一个障碍物前进方向的预设距离处的位置点确定为初始的绕障终点；绕障终点筛选模块根据搜索距离进行路径规划的迭代，每一次的路径规划包括：从所述初始的绕障终点开始，进行绕障终点的迭代，所述绕障终点的迭代包括：获取本次的路径规划的搜索距离；将所述固定线路中沿当前的绕障终点前进方向的搜索距离处的位置点确定为候选的绕障终点；判断车辆位于所述候选的绕障终点时是否会发生碰撞；若确定车辆位于所述候选的绕障终点时不会发生碰撞，则获取所述固定线路中沿所述候选的绕障终点前进方向最近的一个障碍物，并获取该障碍物与所述候选的绕障终点之间的距离；若所述距离大于设定阈值，则将所述候选的绕障终点设置为新的绕障终点，并继续进行所述绕障终点的迭代，直到所述新的绕障终点为所述固定线路的终点，则停止所述绕障终点的迭代，完成本次的路径规划；每完成一次路径规划，减小搜索距离以对所述搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止所述路径规划的迭代；路径规划模块获取最后一次路径规划确定的绕障终点，以完成路径规划。
10.一实施例中，所述每完成一次路径规划，减小搜索距离以对所述搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止所述路径规划的迭代，包括：绕障终点筛选模块获取路径规划的迭代次数和路径规划的迭代时间，当所述路径规划的迭代时间超过设定时间，或者所述路径规划的迭代次数超过设定次数时，停止所述路径规划的迭代。
11.一实施例中，还包括车辆控制单元，所述车辆控制单元获取路径规划模块发送的最后一次路径规划确定的绕障终点进行路径跟随，并控制车辆完成绕障。
12.一实施例中，还包括全局环境及障碍物信息感知单元，用于获取行驶边界环境和障碍物信息，在每一次确定候选的绕障终点时，均获取更新的行驶边界环境和障碍物信息。
13.一实施例中，所述减小搜索距离以对所述搜索距离进行更新，包括：减小搜索距离的一半以对所述搜索距离进行更新。
14.根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上述的方法。
15.根据上述实施例的固定线路自动驾驶的绕障终点选择方法、系统和计算机可读存储介质。将固定线路中沿着第一个障碍物前进方向的预设距离的位置点确定为初始的绕障终点，获取路径规划的搜索距离，从初始的绕障终点开始，将固定线路中沿当前的绕障终点前进方向的搜索距离处的位置点确定为候选的绕障终点，确定车辆位于候选的绕障终点不会发生碰撞，则获取固定线路中沿候选的绕障终点前进方向最近的一个障碍物，并获取候选的绕障终点距离该障碍物的距离，当该距离大于设定阈值，则将该候选的绕障终点设置为新的绕障终点，并继续进行绕障终点的迭代，直到新的绕障终点为固定线路的终点，则停止绕障终点的迭代，从而完成本次的路径规划。每完成一次迭代，减小搜索距离以对搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件。本技术对候选的绕障终点进行反复搜索，最大程度上排除了环境的干扰，根据找到的终点所所规划的路径使得车辆可以尽快的返回固定行驶线路，以完成既定任务。同时，又避免了由于接连存在的障碍物而导致的连续不断的绕障过程。
附图说明
16.图1为一种实施例中固定线路自动驾驶的绕障终点选择方法的流程图；图2为一种实施例中每一次路径规划的迭代过程的流程图；图3为一种实施例中多次路径规划循环迭代过程的流程图；图4为一种实施例中绕障过程示意图；图5为一种实施例中固定线路自动驾驶的绕障终点选择系统的示意图。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
18.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一
个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
19.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
20.本技术专注于绕障终点选择方法，而不讨论在已知固定线路的起点和终点的情况下的路径规划方法。本技术在车辆有全局视野的情况下可以进行完整的应用，全局视野是指车辆能对出现在固定线路上的静止或移动障碍物进行感知，通常感知的手段有全局摄像头、室内uwb定位标签、室外rtk定位装置。此外还需要各个标签或检测手段与自车之间通信链路，通常是利用云端后台，或者局域网进行通信。在不具备全局视野的情况下，只利用车辆自身周围局部感知结果也可以实现本技术的方法，但是效果会打折扣。当前的研究大多没有对绕障终点选择方法进行细致讨论，或者通过采用其他规划方法规避终点选择过程，这一类方法大都难以适应“固定线路运行”以及“绕障尽快返回固定线路上”等需求。
21.已公开的有一种自动绕障系统及方法、智能汽车，该方法为车辆自动绕障设计，方法侧重对摄像头采集信息进行处理，对绕障过程通行宽度的判定，对车辆自身是否具备绕障可行性的判断，以保障绕障过程的可行性和舒适性，该方法未涉及绕障终点选择方法。对于绕障可行性的判定，在本技术中由路径规划模块完成，并不需要显示进行判定。
22.已公开的还有一种绕障行驶方法、装置、电子设备及介质，该方法侧重场景为：当车辆过于贴近障碍物时，需要先后退一段距离，然后再前进进行绕障的过程。由于该过程分成了两步进行，因此规划也要分两步进行。具体为：第一步，在后退过程中，是通过在预设距离上撒点，然后逐点判断，选择出合理的点作为后退运动规划的终点。本技术与该方法存在不同，该方法的终点选择会偏离固定行驶线路，并且预设点的距离是固定的，并不能适应足够多的情况。
23.第二步，在前进绕障过程中，选择规划终点是绕障区域的终点，绕障区域时指可以绕过障碍物的区域。该方法前进的绕障终点并不在固定线路上，该方法与本技术的最大不同在于：当绕障终点不在固定线路上时，是很难保证车辆能迅速回到固定线路上的。
24.已公开的还有一种无人驾驶绕障处理方法、装置、电子设备及存储介质，该方法应用场景和本技术的讨论方法一致，都是针对固定线路行驶小车，需要绕障，并回到固定线路上行驶的过程。该方法中的绕障终点选择方法是采用预设距离的方式，选择距离当前车辆位置固定距离上的一个点作为绕障终点。在该方法中绕障起点的选择有两种方式：（1）选择距离障碍物固定距离的在固定线路上的一个点作为起点；（2）根据车辆运动状态，在（1）的基础上进行微调，防止车辆出现翻车等情况。本技术与该方法的不同在于，该方法没有处理绕障终点前方还有障碍物的情况以及在终点线路附近的情况。
25.已公开的上述方法中在绕障终点的选择上存在局限性：其一，通常采用预设距离或者方位的方式进行终点选择，这种方式候选绕障终点较少，覆盖范围较小，没有考虑更多障碍物的关系；其二，采用范围内撒点的方式，提供了更多选择，但是大部分终点都是远离行驶线路，不能直接回到固定行驶线路上。上述局限性最终会导致规划失败，或者线路不合理，且没有较快的回到固定行驶线路附近，影响特定任务的完成。
26.本技术针对上述问题与局限性，通过结合全局障碍物信息，通盘考虑障碍物可能存在的位置，通过循环计算的方法，在固定运动线路上选择一个合理的绕障终点，以引导车
辆，完成绕障功能。
27.请参考图1，本技术提供一种固定线路自动驾驶的绕障终点选择方法，包括如图2所示的每一次路径规划的迭代过程和如图3所示的多次路径规划循环迭代的过程。以下进行具体阐述。
28.步骤s100：确定初始的绕障终点。
29.请参考图2的每一次路径规划的迭代过程的流程图，一些实施例中，先获取固定线路、固定线路上的第一个障碍物和该固定线路的终点，将该固定线路中沿着第一个障碍物前进方向的预设距离处的位置点确定为初始的绕障终点。一些实施例中，沿着第一个障碍物前进方向为固定线路前进的方向。
30.一些实施例中，请参考图4，以图4为例，固定线路如图4中所示，车辆在图4中车辆当前位置a，固定线路上的第一个障碍物为图4中的b，b1为障碍物的前边缘位置，b2为障碍物的后边缘位置。沿第一个障碍物前进方向为沿着图4中第一个障碍物b的前进方向，在该方向上所确定为初始的绕障终点即为图4中的g。
31.一些实施例中，确定初始的绕障终点的预设距离为图4中b2到g的长度，该预设距离受车辆自身参数的影响，如果固定路径存在转弯情况，且最小转弯半径较大，则可以适当增大预设距离。
32.步骤s200：确定候选的绕障终点。
33.一些实施例中，获取路径规划的搜索距离，从初始的绕障终点开始，将固定线路中沿当前的绕障终点前进方向的搜索距离处的位置点确定为候选的绕障终点。
34.一些实施例中，在每一次确定候选的绕障终点时，均需要获取更新的行驶边界环境和障碍物信息。因为环境通常是动态变动的，更新环境可以使得每次候选的绕障终点都是基于最新的周边状态。
35.上述过程以图4为例时，从初始的绕障终点g沿当前的绕障终点前进方向移动一个搜索距离，得到候选的绕障终点为e。在图4中，搜索距离为g到e的距离。
36.步骤s300：判断候选的绕障终点不会发生碰撞，且满足空间合理条件。
37.一些实施例中，先判断车辆位于候选的绕障终点是否会发生碰撞，若确定车辆位于候选的绕障终点时不会发生碰撞，则获取固定线路中沿候选的绕障终点前进方向最近的一个障碍物，并获取该障碍物与候选的绕障终点之间的距离。若距离大于设定阈值，则将候选的绕障终点设置为新的绕障终点。
38.一些实施例中，先对候选的绕障终点进行检查，先检查车辆在候选的绕障终点是否会发生碰撞，如果会发生碰撞，就重新获取更新的行驶边界环境和障碍物信息，重新确定新的候选的绕障终点；如果不会发生碰撞，就进一步判断该候选的绕障终点是否满足空间合理条件，也就是获取候选的绕障终点和候选的绕障终点最近的一个障碍物的距离，判断该距离是否大于阈值，若小于阈值，则同样重新获取更新的行驶边界环境和障碍物信息，重新确定新的候选的绕障终点；若大于阈值，则确定该候选的绕障终点为新的绕障终点。
39.上述过程以图4为例时，判断候选的绕障终点是否满足空间合理条件也就是检查候选的绕障终点e到该候选的绕障终点e前方最近的障碍物的距离，即e到c1的距离。c为候选的绕障终点e最近的障碍物，c1为该障碍物的前边缘位置，c2为该障碍物的后边缘位置。这个距离反映了车前方的空间大小，也就是当车完成绕障后，向前能前行的空间大小。该距
离受到车身长度以及所涉及任务需要车辆沿线路行驶的距离的要求而定。如果车身较长，则该距离最好较大，不然会出现后续难以绕障的情况；如果所涉及任务要求车辆尽可能长时间的运行在固定线路上，则该距离在合理范围内应当越小越好，只有这样，车才能在线路上停留足够长时间。
40.步骤s400：将候选的绕障终点设置为新的绕障终点，直到新的绕障终点为固定线路的终点，则停止绕障终点的迭代，完成本次的路径规划。
41.一些实施例中，在候选的绕障终点满足无碰撞条件，且满足空间合理条件时，确定该候选的绕障终点为新的绕障终点。在将候选的绕障终点设置为新的绕障终点后，再进行下一轮搜索，也就是新的绕障终点沿固定线路前进搜索距离，并进行步骤s200和步骤s300重新判断，以获取新的候选的绕障终点。以图4为例，在步骤s300中确定的候选的绕障终点为e，将候选的绕障终点e确定为新的绕障终点，然后沿固定线路前进搜索距离，并进行步骤s200和步骤s300重新判断，以获取新的候选的绕障终点f。以此进行不断的循环迭代，直到新的绕障终点为固定线路的终点，即到达图4中固定线路的终点f，则停止绕障终点的迭代，输出每次迭代确定的新的绕障终点，以完成本次的路径规划。利用多次迭代的绕障终点进行路径规划，路径规划器判断是否成功完成路径规划，如果路径规划器给出结果表明当前路径规划成功，如果路径规划器未返回结果表明当前路径规划失败。一些实施例中，不同的路径规划器输出结果的形式不同。
42.步骤s500：每完成一次路径规划，减小搜索距离以对搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止路径规划的迭代，车辆按照最后一次路径规划确定的绕障终点行驶。
43.一些实施例中，在完成一次路径规划后，请参考图3为多次路径规划循环迭代过程的流程图，获取路径规划的迭代次数和路径规划的迭代时间，当路径规划的迭代时间超过设定时间，或者路径规划的迭代次数超过设定次数时，则停止路径规划的迭代。一些实施例中，减小搜索距离的一半以对搜索距离进行更新。这样做的目的是在后续的固定线路上进行更密集的搜索，确保能找到合理的候选绕障终点。
44.一些实施例中，路径规划的迭代次数受到规划算法花费时间、总的能接受的等待时间、固定线路的长度和搜索距离等综合影响，可以根据实际情况进行设定。在设定的绕障终点的迭代次数内最好能覆盖两次路径规划。
45.按照本技术步骤s100到步骤s500的方法即可实现对候选的绕障终点的反复搜索，最大程度上排除了环境的干扰，找到的候选的绕障终点和路径规划的线路使得车辆可以尽快的返回固定行驶线路完成既定任务，同时又避免了由于接连存在的障碍物而导致的连续不断的绕障过程。
46.请参考图5，本技术还提供一种固定线路自动驾驶的绕障终点选择系统600，包括全局环境及障碍物信息感知单元610、车载定位单元620、路径运算单元630和车辆控制单元640。
47.全局环境及障碍物信息感知单元610用于输出全局的环境信息以及障碍物信息，尤其是在车辆固定运动线路附近的环境与障碍物信息，这些是绕障任务的必要信息。环境信息主要是指车辆运动的道路边界范围，障碍物信息主要包含障碍物的位置与外形尺寸。
48.车载定位单元620用于输出自车在全局中的位置信息，该位置信息为路径规划的
起点，以该路径规划的起点为起始，寻找初始的绕障终点后，再进行后续的候选的绕障终点的选择。
49.路径运算单元630包括绕障终点筛选模块631和路径规划模块632。绕障终点筛选模块631获取固定线路、所述固定线路上的第一个障碍物和固定线路的终点，并将固定线路中沿第一个障碍物前进方向的预设距离处的位置点确定为初始的绕障终点。
50.绕障终点筛选模块631根据搜索距离进行路径规划的迭代，每一次的路径规划包括：从初始的绕障终点开始，进行绕障终点的迭代，绕障终点的迭代包括：获取本次的路径规划的搜索距离；将固定线路中沿当前的绕障终点前进方向的搜索距离处的位置点确定为候选的绕障终点；判断车辆位于候选的绕障终点时是否会发生碰撞；若确定车辆位于候选的绕障终点时不会发生碰撞，则获取固定线路中沿候选的绕障终点前进方向最近的一个障碍物，并获取该障碍物与候选的绕障终点之间的距离。若距离大于设定阈值，则将候选的绕障终点设置为新的绕障终点，并继续进行绕障终点的迭代，直到新的绕障终点为固定线路的终点，则停止绕障终点的迭代，完成本次的路径规划。
51.每完成一次路径规划，减小搜索距离以对搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止路径规划的迭代。路径规划模块632获取最后一次路径规划确定的绕障终点，以完成路径规划。
52.一些实施例中，绕障终点筛选模块631获取路径规划的迭代次数和路径规划的迭代时间，当路径规划的迭代时间超过设定时间，或者路径规划的迭代次数超过设定次数时，停止路径规划的迭代。
53.一些实施例中，车辆控制单元640获取路径规划模块632发送的最后一次路径规划确定的绕障终点进行路径跟随，并控制车辆完成绕障。
54.一些实施例中，在每一次确定候选的绕障终点时，均获取全局环境及障碍物信息感知单元610发送的行驶边界环境和障碍物信息。
55.一些实施例中，每完成一次路径规划，减小搜索距离的一半以对搜索距离进行更新，并根据更新后的搜索距离进行下一次的路径规划，直到达到路径规划的停止条件时，停止路径规划的迭代。
56.本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
57.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。