本發(fā)明屬于無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人駕駛汽車路徑跟蹤方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車保有量急劇增加，導(dǎo)致道路交通環(huán)境愈來復(fù)雜，道路交通事故頻發(fā)。

無人車是智能交通的一部分，能有效的緩減駕駛員的工作負(fù)荷，降低交通事故發(fā)生率，提高道路和車輛的利用率。無人車在沒有人為干預(yù)情況下能自主安全到達(dá)指定目的地，其中避障和導(dǎo)航技術(shù)是無人車研究的兩個(gè)核心問題，無論是避障還是導(dǎo)航技術(shù)，路徑跟蹤是不可避免的一個(gè)研究重點(diǎn)，但是目前的無人駕駛汽車的路徑跟蹤方法原理復(fù)雜且計(jì)算量大，且沒有在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與高精度衛(wèi)星定位相結(jié)合的路徑跟蹤算法，導(dǎo)致定位不精準(zhǔn)的問題，從而不能確保無人駕駛車輛能精準(zhǔn)的沿我們的規(guī)劃路徑行駛。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人駕駛汽車路徑跟蹤方法，旨在解決現(xiàn)有的無人駕駛汽車的路徑跟蹤方法原理復(fù)雜且計(jì)算量大，且沒有在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與高精度衛(wèi)星定位相結(jié)合的路徑跟蹤算法，導(dǎo)致定位不精準(zhǔn)的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，提供一種無人駕駛汽車路徑跟蹤方法，所述方法該方法采用厘米級(jí)的高精度衛(wèi)星對(duì)無人駕駛車輛進(jìn)行差分定位，路徑跟蹤方法包括直線路徑跟蹤方法或轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法；

所述直線路徑跟蹤方法是指基于無人駕駛汽車的當(dāng)前位置與期望直線路徑間的距離偏差、及車輛的航向角與期望行航向角的偏差來進(jìn)行駕駛；

所述轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法是基于無人駕駛汽車的當(dāng)前位置偏離轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離、及車輛行駛方向與轉(zhuǎn)向方向的偏差進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于直線路徑跟蹤方法及轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法的無人駕駛汽車的路徑行駛方法，所述方法包括如下步驟：

s11、定時(shí)獲取汽車當(dāng)前位置在地圖上的位置坐標(biāo)；

s12、將行駛前方距該位置坐標(biāo)最接近的預(yù)描點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)；

s33、判斷所述目標(biāo)點(diǎn)是否為轉(zhuǎn)向點(diǎn)，若判斷結(jié)果為是，則基于轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法進(jìn)行駛，若判斷結(jié)果為否，則基于所述直徑路徑跟蹤方法進(jìn)行行駛；

所述位置坐標(biāo)是通過厘米級(jí)的高精度衛(wèi)星對(duì)無人駕駛車輛進(jìn)行差分定位獲取的。

本發(fā)明實(shí)施例提供的路徑跟蹤方法的原理及計(jì)算過程簡(jiǎn)潔，計(jì)算量小，且易于在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，此外，通過在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度衛(wèi)星與路徑跟蹤算法的結(jié)合，提高了路徑跟蹤的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的無人駕駛汽車直線路徑跟蹤方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的直線路徑跟蹤示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的無人駕駛汽車轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)向路徑跟蹤示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于直線路徑跟蹤方法及轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法的無人駕駛汽車的路徑跟蹤方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人駕駛汽車的路徑跟蹤方法，該方法采用厘米級(jí)的高精度衛(wèi)星對(duì)無人駕駛汽車車輛進(jìn)行差分定位，路徑跟蹤方法包括直線路徑跟蹤方法或轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法；

直線路徑跟蹤方法是指基于無人駕駛汽車車輛的當(dāng)前位置與期望直線路徑間的距離偏差、及車輛的航向角與期望行航向角的偏差來進(jìn)行駕駛；

期望直線路徑是指無人駕駛汽車當(dāng)前位置前后兩預(yù)描點(diǎn)的連線，預(yù)描點(diǎn)是在行駛路徑上設(shè)置的路徑跟蹤點(diǎn)，預(yù)描點(diǎn)是根據(jù)路徑中的路段曲率半徑來設(shè)置預(yù)描點(diǎn)，若路段曲率半徑大，則路段內(nèi)設(shè)置的預(yù)描點(diǎn)多，若路段曲率半徑小，則預(yù)路段內(nèi)設(shè)置的預(yù)描點(diǎn)少。

轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法是基于無人駕駛汽車當(dāng)前位置偏離轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離、及車輛行駛方向與轉(zhuǎn)向方向的偏差進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。

在本發(fā)明實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向方向是指轉(zhuǎn)向點(diǎn)到下一預(yù)描點(diǎn)所在直線與x正軸的夾角。

本發(fā)明實(shí)施例提供的路徑跟蹤方法的原理及計(jì)算過程簡(jiǎn)潔，計(jì)算量小，且易于在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，此外，通過在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度衛(wèi)星與路徑跟蹤算法的結(jié)合，提高了路徑跟蹤的準(zhǔn)確性。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的無人駕駛汽車直線路徑跟蹤方法的流程圖，該方法包括如下步驟：

s11、定時(shí)獲取無人駕駛汽車當(dāng)前位置在地圖上的位置坐標(biāo)；

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過厘米級(jí)的高精度衛(wèi)星對(duì)無人駕駛汽車當(dāng)前的位置進(jìn)行差分定位，也稱載波相位差分技術(shù)，定位精度控制在厘米級(jí)，提供更精準(zhǔn)的汽車定位信息，提高了無人車直線路徑的準(zhǔn)確性。

s12、將行駛前方離位置坐標(biāo)最接近的預(yù)描點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的直線路徑跟蹤示意圖，如圖2所示，無人駕駛汽車當(dāng)前位置在地圖上的位置為s點(diǎn)，位置坐標(biāo)為(x、y)，a點(diǎn)為無人駕駛汽車行駛后方的第一個(gè)預(yù)描點(diǎn)，其在地圖上的坐標(biāo)為(x1、y1)，b點(diǎn)為行駛前方離無人駕駛汽車當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)位置坐標(biāo)最接近的預(yù)描點(diǎn)，即為目標(biāo)點(diǎn)，其坐標(biāo)為(x2、y2)。

s13、根據(jù)位置坐標(biāo)與期望路徑間的距離偏差、及車輛的航向角與期望行航向角的偏差來調(diào)整駕駛方向，使得無人駕駛汽車朝著期望直線路徑行駛。

在本發(fā)明實(shí)施例中，位置坐標(biāo)與期望路徑的偏差即計(jì)算位置坐標(biāo)(s點(diǎn))到期望路徑(ab直線)的距離，即線段ss1的距離，方期望行航向角與車輛的航向角的夾角即為圖中的δ-θ，其中期望航向角是指位置坐標(biāo)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的連線向量與x正軸的夾角，即圖中的θ角，車輛航向角是指無人駕駛汽車行駛方向與x正軸的夾角，即圖中的δ角。

在本發(fā)明實(shí)施例中，若是汽車當(dāng)前的位置坐標(biāo)點(diǎn)位于當(dāng)前位置前后兩預(yù)描點(diǎn)的連線上，則表明汽車按照期望直線路徑在行駛；若汽車當(dāng)前位置與連線有一定的距離，則需監(jiān)控汽車當(dāng)前位置坐標(biāo)點(diǎn)與連線之間的距離，保持該距離不能偏大，偏大則說明偏離期望直線路徑越遠(yuǎn)；同時(shí)需要監(jiān)控汽車的航向角與期望行航向角的夾角，夾角越來越小，則說明車輛在向著下一節(jié)點(diǎn)的方向前進(jìn)，若夾角越來越大，則說明車輛偏離期望直線路徑的行駛方向。

在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟s13具體包括如下步驟：

s131、定時(shí)計(jì)算位置坐標(biāo)到期望路徑的距離、及期望行航向角與車輛的航向角的夾角值；

s132、將當(dāng)前計(jì)算的距離值及夾角值分別與前一次獲取的距離值及夾角值進(jìn)行比較，若當(dāng)前獲取的距離值及夾角值均減小，則保持行駛方向不變，若當(dāng)前獲取的距離值及夾角值均增大，則朝距離值及夾角值減小的方向行駛。

本發(fā)明實(shí)施例提供的直線路徑跟蹤方法的原理及計(jì)算過程簡(jiǎn)潔，計(jì)算量小，且易于在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，此外，通過在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度衛(wèi)星與直線路徑跟蹤算法的結(jié)合，提高了直線路徑跟蹤的準(zhǔn)確性。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的無人駕駛汽車轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法的流程圖，該方法包括如下步驟：

s11、定時(shí)獲取無人駕駛汽車當(dāng)前位置在地圖上的位置坐標(biāo)；

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過厘米級(jí)的高精度衛(wèi)星對(duì)無人駕駛汽車當(dāng)前的位置進(jìn)行差分定位，也稱載波相位差分技術(shù)，定位精度控制在厘米級(jí)，提供更精準(zhǔn)的汽車定位信息，提高了無人駕駛車直線路徑的準(zhǔn)確性。

s12、將行駛前方距該位置坐標(biāo)最接近的預(yù)描點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)向路徑跟蹤示意圖，如圖4所示，無人駕駛汽車當(dāng)前位置在地圖上的位置為i點(diǎn)，位置坐標(biāo)為(x0、y0)，c點(diǎn)為無人駕駛汽車行駛后方的第一個(gè)預(yù)描點(diǎn)，其在地圖上的坐標(biāo)為(x3、y3)，z點(diǎn)為行駛前方離無人駕駛汽車當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)位置坐標(biāo)最接近的預(yù)描點(diǎn)，即為目標(biāo)點(diǎn)，其坐標(biāo)為(x4、y4)，d點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)的下一個(gè)預(yù)描點(diǎn)，其在地圖上的坐標(biāo)為(x5、y5)。

s23、若該目標(biāo)點(diǎn)為轉(zhuǎn)向點(diǎn)，則根據(jù)位置坐標(biāo)偏離轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離、及車輛行駛方向與轉(zhuǎn)向方向的偏差進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛，使得無人駕駛汽車朝著預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)向路徑行駛。

在本發(fā)明實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向方向是指轉(zhuǎn)向點(diǎn)到下一預(yù)描點(diǎn)所在直線的方向，轉(zhuǎn)向方向與x正軸的夾角即為圖示的ψ角，轉(zhuǎn)向路徑即為轉(zhuǎn)向點(diǎn)到下一預(yù)描點(diǎn)所在直線，若汽車當(dāng)前的位置坐標(biāo)與轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離l1越來越小，則表明車輛朝著規(guī)劃的轉(zhuǎn)向點(diǎn)z行駛，如果距離值l1越來越大，則表明車輛偏離了預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)向路徑，需要馬上進(jìn)行調(diào)節(jié)；同時(shí)，需要檢測(cè)汽車行駛方向與轉(zhuǎn)向方向的夾角β，如果夾角β變小，則表明汽車向著轉(zhuǎn)向方向行駛，因此，根步驟s23具體包括如下步驟：

s231、定時(shí)計(jì)算位置坐標(biāo)到轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離、及汽車行駛方向與轉(zhuǎn)向方向的夾角值；

在本發(fā)明實(shí)施例中，位置坐標(biāo)點(diǎn)i到轉(zhuǎn)向點(diǎn)z的距離l1計(jì)算公式如下：

s232、將當(dāng)前計(jì)算的距離值及夾角值與前一次獲取的距離值及夾角值進(jìn)行比較，判斷當(dāng)前獲取的所述距離值及夾角值是否增大，若增大，則使車輛朝距離值及夾角值減小的方向行駛，否則，則保持行駛方向不變。

本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)向路徑方法原理及計(jì)算過程簡(jiǎn)潔，計(jì)算量小，易于在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，此外，通過在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度衛(wèi)星與轉(zhuǎn)向路徑跟蹤算法的結(jié)合，提高了轉(zhuǎn)向路徑跟蹤的準(zhǔn)確性。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于直線路徑跟蹤和轉(zhuǎn)向路徑跟蹤的無人駕駛汽車的路徑跟蹤方法的流程圖，該方法包括如下步驟：

s11、定時(shí)獲取無人駕駛汽車當(dāng)前位置在地圖上的位置坐標(biāo)；

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過厘米級(jí)的高精度衛(wèi)星對(duì)無人駕駛汽車當(dāng)前的位置進(jìn)行差分定位，也稱載波相位差分技術(shù)，定位精度控制在厘米級(jí)，提供更精準(zhǔn)的汽車定位信息，提高了無人車直線路徑的準(zhǔn)確性。

s12、將行駛前方距該位置坐標(biāo)最接近的預(yù)描點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)；

在本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)描點(diǎn)是根據(jù)路徑中的路段曲率半徑來設(shè)置，路段曲率半徑大，則路段內(nèi)設(shè)置的預(yù)描點(diǎn)多，路段曲率半徑小，路段內(nèi)設(shè)置的預(yù)描點(diǎn)少。

s33、判斷所述目標(biāo)點(diǎn)是否為轉(zhuǎn)向點(diǎn)，若判斷結(jié)果為是，則基于上述轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法進(jìn)行行駛，若判斷結(jié)果為否，則基于上述直線路徑跟蹤方法進(jìn)行行駛；

在本發(fā)明實(shí)施例一中，轉(zhuǎn)向點(diǎn)的判斷包括如下步驟：

s331、計(jì)算前一轉(zhuǎn)向點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的連線向量與目標(biāo)點(diǎn)到下一預(yù)描點(diǎn)的連線向量間的夾角α1；

s332、比較夾角α1與預(yù)先設(shè)定閾值角度φ的大小，若α1≤φ，則目標(biāo)點(diǎn)為非轉(zhuǎn)向點(diǎn)；若α1＞φ，則目標(biāo)點(diǎn)為轉(zhuǎn)向點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例二中，轉(zhuǎn)向點(diǎn)的判斷包括如下步驟：

s333、計(jì)算前一預(yù)描點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的連線向量與目標(biāo)點(diǎn)到下一預(yù)描點(diǎn)的連線向量的夾角α2；

s334、比較夾角α2與預(yù)先設(shè)定閾值角度φ的大小，若α2≤φ，則目標(biāo)點(diǎn)為非轉(zhuǎn)向點(diǎn)；若α2＞φ，則目標(biāo)點(diǎn)為轉(zhuǎn)向點(diǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的路徑行駛方法是基于上述的轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法及直線路徑跟蹤方法，對(duì)于轉(zhuǎn)向路段采用轉(zhuǎn)向路徑跟蹤方法，對(duì)于直線路段采用直線路徑跟蹤方法，實(shí)現(xiàn)原理及計(jì)算過程簡(jiǎn)潔，計(jì)算量小，易于在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，此外，通過在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度衛(wèi)星與轉(zhuǎn)向路徑跟蹤算法及直線路徑跟蹤算法的結(jié)合，提高了路徑跟蹤的準(zhǔn)確性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。