一種路徑規(guī)劃的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于路徑規(guī)劃【技術領域】，具體涉及一種路徑規(guī)劃的確定方法。該方法分為路徑規(guī)劃過程、信息采集過程、計算過程和顯示過程四個步驟。其利用車輛位置、車輛行車方向、目的地位置、行車規(guī)劃路徑的左右側邊界以及障礙物距離和角度探測計算出目的地距本車的方向角、目的地與本車距離、車輛與行駛路徑橫向寬度和轉向提示信息，并且將這些信息顯示在車輛內(nèi)的乘員顯示屏上。本發(fā)明的有益效果是，可以在白天或夜間全路面行駛過程中，方便地向乘員提供行車輔助信息，為閉窗駕駛或無人駕駛提供條件。
【專利說明】一種路徑規(guī)劃的確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于路徑規(guī)劃【技術領域】，具體涉及一種路徑規(guī)劃的確定方法。
【背景技術】
[0002]目前，公知的車輛行車輔助信息顯示方法一般包括地圖、道路、行車方向、速度、目的地地點和距離，此外，利用這些信息還可以進一步規(guī)劃出車輛的行駛路線，并輔以文字或語音提示，以便提示駕駛員進行加減速、轉向等操作。這些內(nèi)容基本涵蓋了公路行駛所需的信息，但是對于越野或執(zhí)行特種任務來說，車輛行駛的地域類型多種多樣，包括山地、丘陵、叢林、水網(wǎng)等。在非公路路面的行駛狀態(tài)下，由于行車路線具有不精確的特點，一般的行車輔助信息將無法根據(jù)行車路線向駕駛員提供有用的信息。此外，非公路路面行駛環(huán)境更為復雜，行車過程中不僅要注意路面的障礙物，還要注意行駛過程中的橫向障礙物如山體、巖石、河流、湖泊等。在夜間環(huán)境下，道路和障礙物的辨識將更加困難，容易造成駕駛員錯誤判斷或難于判斷路線的后果。
[0003]因此，如何克服現(xiàn)有的行車輔助信息不能提供非公路路面行駛過程中的路徑規(guī)劃和障礙物規(guī)避的不足，已成為目前重點研究的攻關方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:如何提供一種路徑規(guī)劃的確定方法，要求該方法不僅可以提供目的地地點、距離、方位信息，還可以有效的提供行車路線中的行駛路徑橫向寬度信息和轉向提示信息。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種路徑規(guī)劃的確定方法，所述方法包括如下步驟:
[0008]步驟S1:路徑規(guī)劃過程，該階段在車輛出發(fā)前，通過地理地形信息規(guī)劃得到車輛行駛至目的地的行駛軌跡、目的地方位坐標、行駛路徑橫向寬度、行駛路徑的左邊界、右邊界位置信息；
[0009]步驟S2:信息采集過程，該階段在行車過程中通過車載傳感器得到車輛當前位置坐標、行駛方向以及近距離障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值；
[0010]步驟S3:計算過程，該階段根據(jù)所述目的地方位坐標、車輛當前位置坐標、車輛當前行駛方向、障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值，計算出當前目的地與本車距離、當前目的地與本車方位角、當前行駛路徑橫向寬度以及左右轉彎提示信息；
[0011]步驟S4:顯示過程，該階段通過車輛乘員的顯示器對當前目的地與本車距離、當前目的地與本車方位角、當前行駛路徑橫向寬度以及轉彎提示信息進行顯示；顯示完成后，判斷車輛是否已經(jīng)到達目的地，若已到達目的地則結束整個過程，若尚未到達目的地則返回至步驟S2。
[0012]其中，所述步驟S3的計算過程中，關于當前目的地與本車方位角的計算方法是:通過步驟S2的信息采集過程得到車輛當前位置坐標，該坐標與目的地位置坐標相連得到一條直線，該直線與車輛行駛方向線之間的夾角即為當前目的地與本車方位角。
[0013]其中，所述步驟S3中，關于障礙物與本車的距離的計算方法為:通過探測器對車輛前方、左右側和后方的一個或多個障礙物進行探測，得到障礙物表面一個或多個探測點與車輛的距離以及障礙物-探測器連線與車輛行駛方向的夾角，利用所述的距離和夾角計算出障礙物與車輛左側與右側的橫向距離。
[0014]其中，對探測器獲得的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車的距離乘以相應的障礙物-探測器連線與車輛行駛方向夾角的正弦值，得到一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離。
[0015]其中，將左側探測器得到的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離進行排序，選取最小的橫向距離作為障礙物與車輛的左側橫向距離；將右側探測器得到的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離進行排序，選取最小的橫向距離作為障礙物與車輛的右側橫向距離。
[0016](三)有益效果
[0017]本發(fā)明技術方案包括路徑規(guī)劃過程、信息采集過程、計算過程以及顯示過程。該方案利用車輛位置、車輛行車方向、目的地位置、行車規(guī)劃路徑的左右側邊界以及障礙物距離和角度探測計算出目的地距本車的方向角、目的地與本車距離、車輛與行駛路徑橫向寬度和轉向提示信息，并且將這些信息顯示在車輛內(nèi)的乘員顯示屏上。
[0018]本發(fā)明的有益效果是，可以在白天或夜間全路面行駛過程中，方便地向乘員提供行車輔助信息，為閉窗駕駛或無人駕駛提供條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明技術方案的方法流程圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的一種信息顯示界面圖。
[0021]圖3是本發(fā)明中車輛與行車路徑邊界距離的計算方式示意圖。
[0022]圖4是本發(fā)明的第一個實例圖。
[0023]圖5是本發(fā)明的第二個實例圖。
[0024]圖6是本發(fā)明的第三個實例圖。
[0025]圖中:1.乘員顯控屏幕；2.行車輔助信息子窗口 ；3.角度標尺；
[0026]4.目的地；5.車輛與行車路徑右邊界距離；
[0027]6.車輛與行車路徑左邊界距離；7.左轉彎提示；
[0028]8.右轉彎提示；9.車輛與目的地距離；10.車輛；
[0029]11.車輛行駛方向線；12.探測器；13.前方障礙物；
[0030]14.后方障礙物；15.規(guī)劃路徑左邊界；16.規(guī)劃路徑右邊界；
[0031]17.探測器與障礙物距離d ；
[0032]18.車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角Θ?！揪唧w實施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0034]為解決現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明提供一種路徑規(guī)劃的確定方法，如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0035]步驟S1:路徑規(guī)劃過程，該階段在車輛出發(fā)前，通過地理地形信息規(guī)劃得到車輛行駛至目的地的行駛軌跡、目的地方位坐標、行駛路徑橫向寬度、行駛路徑的左邊界、右邊界位置信息；輸出車輛從出發(fā)位置到目的地位置的行駛軌跡、規(guī)劃路徑左邊界、規(guī)劃路徑右邊界、以及目的地方位坐標信息；路徑規(guī)劃過程可以由車輛乘員或其他人員根據(jù)地理地形信息或定位方法得到；規(guī)劃路徑左邊界、規(guī)劃路徑右邊界是指規(guī)劃行駛軌跡的橫向界限，車輛行進過程中，車體一般不應超出規(guī)劃路徑左邊界的左側、也不應超出規(guī)劃路徑右邊界的右側；
[0036]步驟S2:信息采集過程，該階段在行車過程中通過車載傳感器得到車輛當前位置坐標、行駛方向以及近距離障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值；輸出車載傳感器得到的信息，包括使用衛(wèi)星定位或其它物體輔助定位得到的車輛當前位置坐標、車輛當前行駛方向、車載障礙物探測器探測到的車輛前方、后方、左右側近距離障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值；
[0037]步驟S3:計算過程，該階段根據(jù)所述目的地方位坐標、車輛當前位置坐標、車輛當前行駛方向、障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值，計算出當前目的地與本車距離、當前目的地與本車方位角、當前行駛路徑橫向寬度以及左右轉彎提示信息；
[0038]步驟S4:顯示過程，該階段通過車輛乘員的顯示器對當前目的地與本車距離、當前目的地與本車方位角、當前行駛路徑橫向寬度以及轉彎提示信息進行顯示；顯示完成后，判斷車輛是否已經(jīng)到達目的地，若已到達目的地則結束整個過程，若尚未到達目的地則返回至步驟S2。
[0039]其中，所述步驟S3的計算過程中，關于當前目的地與本車方位角的計算方法是:通過步驟S2的信息采集過程得到車輛當前位置坐標，該坐標與目的地位置坐標相連得到一條直線，該直線與車輛行駛方向線之間的夾角即為當前目的地與本車方位角。
[0040]其中，所述步驟S3中，關于障礙物與本車的距離的計算方法為:通過探測器對車輛前方、左右側和后方的一個或多個障礙物進行探測，得到障礙物表面一個或多個探測點與車輛的距離以及障礙物-探測器連線與車輛行駛方向的夾角，利用所述的距離和夾角計算出障礙物與車輛左側與右側的橫向距離。
[0041]其中，對探測器獲得的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車的距離乘以相應的障礙物-探測器連線與車輛行駛方向夾角的正弦值，得到一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離。
[0042]其中，將左側探測器得到的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離進行排序，選取最小的橫向距離作為障礙物與車輛的左側橫向距離；將右側探測器得到的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離進行排序，選取最小的橫向距離作為障礙物與車輛的右側橫向距離。
[0043]下面就【具體實施方式】來詳細描述。
[0044]如圖2所示，在乘員顯控屏幕I上，可以疊加顯示行車輔助信息子窗口 2，行車輔助信息子窗口 2中包含的信息有:
[0045]1、目的地3方位信息，目的地3與角度標尺4上的某一個角度值對應，角度標尺4顯示的角度范圍為車輛周向360°方位，角度標尺4的0°線表示車輛行駛方向的正前方，通過目的地3與角度標尺4的對應關系，可以明確目的地的方位信息，目的地3方位信息顯示將隨著車輛的行駛在所述步驟S4的顯示過程中實時更新；
[0046]2、車輛與行車路徑右邊界距離5和車輛與行車路徑左邊界距離6，這兩個信息將實時顯示車輛與行車路徑邊界之間的距離，行車路徑邊界可以通過步驟SI的路徑規(guī)劃過程確定，也可以通過步驟S3的計算過程計算得到；
[0047]3、左轉彎提示7與右轉彎提示8，其中左轉彎提示7與右轉彎提示8的作用在于給乘員提供參考信息，建議乘員在提示信息顯示的情況下按信息提示的方向進行轉彎，通過步驟S3的計算過程計算得到；
[0048]4、車輛與目的地距離9，車輛與目的地距離9信息顯示出車輛當前位置與目的地的距離，該信息隨著車輛的運動而實時改變。
[0049]所述步驟S3的計算過程中，關于目的地4方位角度的計算方法是:通過步驟S2的信息采集過程得到車輛當前位置坐標，該坐標與目的地4位置坐標相連得到一條直線，該直線與車輛行駛方向線11之間的夾角即為目的地4方位信息。
[0050]在圖3所示，步驟S3的計算過程關于車輛與行車路徑邊界距離的計算方式為:首先，根據(jù)車輛當前的位置和步驟SI的路徑規(guī)劃過程得到的規(guī)劃路徑左邊界15、規(guī)劃路徑右邊界16的位置做差，計算出車輛與規(guī)劃路徑的左邊界距離、和右側邊界距離hK(l ;其次，車輛探測器對車輛行駛方向的前方和左右側進行障礙物掃描，假定車輛的行駛方向為車輛行駛方向線11向前，以車輛左前的探測器為例，說明車輛與行車路徑左側邊界距離的計算方式如下:
[0051]如圖3所示，當車輛左前方探測器探測到車輛左前方近距離的一個或幾個大尺寸障礙物后，得到探測器與障礙物距離d(17)以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角Θ (18)，規(guī)定Θ角向車輛行駛方向外偏為正，圖3所示的Θ角為正，向車輛行駛方向內(nèi)偏為負，注意到探測器可能會得到一個障礙物表面多個點或多個障礙物表面上的多個點與探測器的距離，記探測器與障礙物表面N個點的距離為Cli, i = 1，2，...，N，相應的車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角18為Θ i，i = 1，2，...，N，記障礙物中第i個點與車輛左側橫向的距離為hi, i = 1，2，...，N，則有:
[0052]hj = CliSin θ ” i = 1，2，...，N (I)
[0053]注意到Iii可能有些取正數(shù)，有些取負數(shù)，若h皆為正數(shù)，則車輛與左側障礙物的橫向距離hu為:
[0054]hL1 = min {hj , i = I, 2,..., N (2)
[0055]若某些Iii取負數(shù)，則車輛與左側障礙物的橫向距離hu為:
[0056]hL1 = O(3)
[0057]hL1的值如果比小，將hu作為步驟S3的計算過程的輸出并在步驟S4中顯示在行車輔助信息子窗口 2內(nèi)的車輛與行車路徑左邊界距離6處，否則將的值作為步驟S3的計算過程的輸出并在步驟S4的顯示過程中顯示在行車輔助信息子窗口 2內(nèi)的車輛與行車路徑左邊界距離6處。同理可以獲得車輛與行車路徑右邊界距離5的數(shù)值。
[0058]步驟S3的計算過程關于車輛與目的地距離9可以根據(jù)車輛當前所處位置坐標與目的地位置所處坐標通過做差得到。
[0059]步驟S3的計算過程關于左轉彎提示7和右轉彎提示8通過下述方法確定:
[0060]1、當車輛當前行駛路線內(nèi)無障礙物，或車輛不會發(fā)生與障礙物碰撞或摩擦，且車輛按照預先制定的行駛路線行駛且位于行駛路徑左右邊界之間，遇到步驟Si的路徑規(guī)劃過程制定的行駛路線未發(fā)生向左或向右轉向時，相應的左轉彎提示7和右轉彎提示8信號均不顯示。
[0061]2、當車輛當前行駛路線內(nèi)無障礙物，或車輛不會發(fā)生與障礙物碰撞或摩擦，且車輛按照預先制定的行駛路線行駛且位于行駛路徑左右邊界之間，遇到步驟Si的路徑規(guī)劃過程制定的行駛路線發(fā)生向左或向右轉向時，相應的左轉彎提示7或右轉彎提示8信號顯
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[0062]3、當車輛當前行駛路線內(nèi)無障礙物，或車輛不會發(fā)生與障礙物碰撞或摩擦，但車輛卻未按照步驟Si的路徑規(guī)劃過程制定的行駛路線行駛，即車輛的位置不處于規(guī)劃路徑左邊界15與規(guī)劃路徑右邊界16之間時，如果車輛的位置處于規(guī)劃路徑左邊界15的左側，右轉彎提示8顯示,否則左轉彎提示7信號顯示。
[0063]4、當車輛當前行駛路線內(nèi)有障礙物，車輛將與障礙物碰撞或摩擦時，此時車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角Θ 18小于零，且車輛與行車路徑右邊界距離5及車輛與行車路徑左邊界距離6等于零，此時左轉彎提示7和右轉彎提示8信號同時顯示，以提示駕駛員根據(jù)路面情況及時向左或向右轉彎以規(guī)避障礙物。
[0064]如圖4所示，為本發(fā)明的一個實例，車輛行駛于預先規(guī)劃的路徑區(qū)域內(nèi)部，此時道路中無障礙物，預定規(guī)劃行車路線自然向左轉彎，此時乘員面板上的示意顯示為:
[0065]目的地4方向為行車方向前方偏左約20°角處，車輛與目的地距離9為10.5km，車輛與行車路徑左邊界距離16為5m，車輛與行車路徑右邊界距離15為5m，左轉彎提示7信號顯示，右轉彎提示8不顯示。
[0066]如圖5所示，為本發(fā)明的另一個實例，車輛未行駛于預先規(guī)劃的路徑區(qū)域內(nèi)部，此時道路中無障礙物，車輛應回到預定規(guī)劃行車路線內(nèi)，此時乘員面板上的示意顯示為:
[0067]目的地4方向為行車方向前方偏左約20°角處，車輛與目的地距離9為10.5km，車輛與行車路徑左邊界距離16為-lm，車輛與行車路徑右邊界距離15為10m，左轉彎提示7信號不顯示，右轉彎提示8顯示。
[0068]如圖6所示，為本發(fā)明的再一個實例，車輛行駛于預先規(guī)劃的路徑區(qū)域內(nèi)部，此時道路中有障礙物，車輛應向左或向右轉向以躲避障礙物，此時乘員面板上的示意顯示為:
[0069]目的地4方向為行車方向前方偏左約20°角處，車輛與目的地距離9為10.5km，車輛與行車路徑左邊界距離16為0m，車輛與行車路徑右邊界距離15為Om，左轉彎提示7信號顯示，右轉彎提示8顯示。
[0070]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種路徑規(guī)劃的確定方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟S1:路徑規(guī)劃過程，該階段在車輛出發(fā)前，通過地理地形信息規(guī)劃得到車輛行駛至目的地的行駛軌跡、目的地方位坐標、行駛路徑橫向寬度、行駛路徑的左邊界、右邊界位置信息； 步驟S2:信息采集過程，該階段在行車過程中通過車載傳感器得到車輛當前位置坐標、行駛方向以及近距離障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值； 步驟S3:計算過程，該階段根據(jù)所述目的地方位坐標、車輛當前位置坐標、車輛當前行駛方向、障礙物與本車的距離以及車輛行駛方向與障礙物-探測器連線的夾角值，計算出當前目的地與本車距離、當前目的地與本車方位角、當前行駛路徑橫向寬度以及左右轉彎提示信息； 步驟S4:顯示過程，該階段通過車輛乘員的顯示器對當前目的地與本車距離、當前目的地與本車方位角、當前行駛路徑橫向寬度以及轉彎提示信息進行顯示；顯示完成后，判斷車輛是否已經(jīng)到達目的地，若已到達目的地則結束整個過程，若尚未到達目的地則返回至步驟S2。
2.如權利要求1所述的路徑規(guī)劃的確定方法，其特征在于，所述步驟S3的計算過程中，關于當前目的地與本車方位角的計算方法是:通過步驟S2的信息采集過程得到車輛當前位置坐標，該坐標與目的地位置坐標相連得到一條直線，該直線與車輛行駛方向線之間的夾角即為當前目的地與 本車方位角。
3.如權利要求1所述的路徑規(guī)劃的確定方法，其特征在于，所述步驟S3中，關于障礙物與本車的距離的計算方法為:通過探測器對車輛前方、左右側和后方的一個或多個障礙物進行探測，得到障礙物表面一個或多個探測點與車輛的距離以及障礙物-探測器連線與車輛行駛方向的夾角，利用所述的距離和夾角計算出障礙物與車輛左側與右側的橫向距離。
4.如權利要求3所述的路徑規(guī)劃的確定方法，其特征在于，對探測器獲得的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車的距離乘以相應的障礙物-探測器連線與車輛行駛方向夾角的正弦值，得到一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離。
5.如權利要求4所述的路徑規(guī)劃的確定方法，其特征在于，將左側探測器得到的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離進行排序，選取最小的橫向距離作為障礙物與車輛的左側橫向距離；將右側探測器得到的一個或多個障礙物表面的一個或多個探測點與本車之間的橫向距離進行排序，選取最小的橫向距離作為障礙物與車輛的右側橫向距離。
【文檔編號】G01C21/34GK104019825SQ201410283552
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】劉勇, 李芍, 錢銳, 馮亮, 胡建軍, 李耀偉, 陳旺, 蘇瑾, 曾根 申請人:中國北方車輛研究所