一种虚拟边界生成方法和系统与流程

1.本发明涉及自动驾驶领域，更具体的说，涉及一种虚拟边界生成方法和系统。


背景技术：

2.铰接式智能扫地车按照高精地图和规划模块提供的路径执行清扫作业时，需要进行碰撞检测。在进行碰撞检测时，将铰接式智能扫地车的车头部分视为一个矩形，作为矩形碰撞检测框。在狭窄通道或溜边清扫转弯处时，检测到矩形碰撞检测框将与道路边界碰撞，铰接式智能扫地车即认为路径不可通行，导致清扫作业失败。但实际上，虽然矩形碰撞检测框与道路边界碰撞了，但铰接式智能扫地车是可以通过的，即碰撞检测发生了误判的情况。
3.为了解决这一问题，可以生成一个虚拟边界，只要矩形碰撞检测框与虚拟边界不碰撞，都视为铰接式智能扫地车可通行。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出了一种虚拟边界生成方法和系统，以解决现有技术在碰撞检测时会发生误判，即检测到铰接式扫地车将与道路发生碰撞但实际不会发生碰撞的技术问题。
5.本发明第一方面提出了一种虚拟边界生成方法，应用于铰接式扫地车，所述方法包括：获取铰接式扫地车在目标路径中第一轨迹点的位置信息；根据所述第一轨迹点的位置信息选择参考点集合中距离最近的第一参考点；根据所述第一参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第一线段，所述第一线段的尺寸大于所述铰接式扫地车车头前端的尺寸；根据所述第一线段以及所述参考点集合生成所述第一轨迹点对应的左右侧点，所述第一轨迹点对应的左右侧点用于组成所述虚拟边界。
6.在一个实施例中，根据所述第一线段以及所述参考点集合生成所述第一轨迹点对应的左右侧点，包括：根据所述第一线段中点和所述参考点集合中距离所述第一线段中点最近的第二参考点得到道路左侧和右侧车道的宽度；根据所述第一线段的左右端点、所述参考点集合中分别距离所述第一线段的左右端点最近的第三参考点和第四参考点以及左侧和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左右侧点。
7.在一个实施例中，根据所述第一线段的左右端点、所述参考点集合中分别距离所述第一线段的左右端点最近的第三参考点和第四参考点以及左侧和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左右侧点，包括：根据所述第一线段的左端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的左端点最近的所述第三参考点以及左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点；根据所述第一线段的右端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的右端点最近的所述第四参考点以及右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点。
8.在一个实施例中，根据所述第一线段的左端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的左端点最近的所述第三参考点以及左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点，包括：确定所述第一线段的左端点到所述第三参考点前后两个参考点连线的第一距
离；根据所述第一距离和左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点。
9.在一个实施例中，根据所述第一距离和左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点包括：比较左侧车道的宽度以及所述第一距离，所述第一轨迹点对应的左侧点被配置为两者中较大的一个加上第一缓冲值。
10.在一个实施例中，根据所述第一线段的右端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的右端点最近的所述第四参考点以及右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点，包括：确定所述第一线段的右端点到所述第四参考点前后两个参考点连线的第二距离；根据所述第二距离和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点。
11.在一个实施例中，根据所述第二距离和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点，包括：比较右侧车道的宽度以及所述第二距离，所述第一轨迹点对应的右侧点被配置为两者中较大的一个加上第二缓冲值。
12.在一个实施例中，根据所述第一参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第一线段包括：根据所述第一参考点构建尺寸大于所述铰接式扫地车车头的尺寸的第一矩形，所述第一矩形前部的线段为所述第一线段。
13.在一个实施例中，所述虚拟边界生成方法还包括：获取铰接式扫地车在目标路径中第二轨迹点的位置信息，所述第二轨迹点为第一轨迹点的下一个轨迹点；根据所述第二轨迹点的位置信息选择参考点集合中距离最近的第五参考点；根据所述第五参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第二线段，所述第二线段的尺寸大于所述铰接式扫地车车头前端的尺寸；根据所述第二线段以及所述参考点集合生成所述第二轨迹点对应的左右侧点；所述第二轨迹点对应的左右侧点用于和所述第一轨迹点对应的左右侧点一起组成所述虚拟边界。
14.本发明第二方面提出了一种虚拟边界生成系统，包括执行以上所述的虚拟边界生成方法的模块。
15.本发明第三方面提出了一种铰接式扫地车，包括以上所述的虚拟边界生成系统。
16.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明所述的虚拟边界生成方法，应用于铰接式扫地车，所述方法包括：获取铰接式扫地车在目标路径中第一轨迹点的位置信息；根据第一轨迹点的位置信息选择参考点集合中距离最近的第一参考点；根据第一参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第一线段，所述第一线段的尺寸大于所述铰接式扫地车车头前端的尺寸；根据第一线段以及参考点集合生成第一轨迹点对应的左右侧点，所述第一轨迹点对应的左右侧点用于组成所述虚拟边界。本发明所述的虚拟边界生成方法能够得到车道两侧的虚拟边界，为铰接式扫地车做碰撞检测提供依据，避免了铰接式扫地车在溜边清扫转弯处或狭窄通道处因碰撞检测框与高精地图车道边界碰撞引起的规划失效问题，能使该铰接式扫地车的可通过性和环境适应能力更强。
附图说明
17.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
18.图1为本发明虚拟边界生成方法的实施例一的流程示意图；
19.图2为本发明虚拟边界生成方法的实施例二的流程示意图。
20.图3为本发明实施例虚拟边界生成方法的具体示意图。
具体实施方式
21.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
22.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
23.同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
24.除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.图1为本发明实施例虚拟边界生成方法实施例一的流程示意图。所述虚拟边界生成方法应用于铰接式扫地车。可选的，所述铰接式扫地车为智能扫地车。如图1所示，所述虚拟边界生成方法包括：
27.步骤11：获取铰接式扫地车在目标路径中第一轨迹点的位置信息；
28.步骤12：根据第一轨迹点的位置信息选择参考点集合中距离所述第一轨迹点最近的第一参考点；
29.其中，所述参考点为分布在frenet坐标系中的参考线上的点。在一个实施例中，所述参考点在所述参考线上均匀分布，即在所述参考线上每隔特定的纵向距离设置一个参考点；在另外一个实施例中，所述参考点为根据特定程序生成的分布在参考线上的点，本发明对此不进行限制。在一个优选的实施例中，将所述参考线离散化生成所述参考点集合。
30.步骤13：根据第一参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第一线段，所述第一线段的尺寸大于所述铰接式扫地车车头前端的尺寸；
31.进一步的，根据所述车头的尺寸和第一参考点构造一个第一矩形，所述第一矩形前部的边(即线段)为所述第一线段。具体的，以第一参考点为中心，沿着参考线的方向确定所述第一矩形，把车头看成另外一个平面的矩形，所述第一矩形的尺寸大于所述车头的尺寸，即所述第一矩形四个边的长度分别对应大于所述车头的四个边的长度，从而确定了所述第一矩形前部的边，即所述第一线段。需要说明的是，线段的尺寸指的是线段的长度，车头前端的尺寸指的是车头前端的边的长度，矩形的尺寸指的是矩形四个边的长度，车头的尺寸指的是车头四个边的长度。需要说明的是，在frenet坐标系中，左右指的是相对于车辆
行驶方向的左右，前一般指的是车辆沿着参考线进行行驶的方向。从而这里的前端/部指的是车辆行驶方向的矩形/车头前面的边。
32.步骤14：根据第一线段以及参考点集合生成第一轨迹点对应的左右侧点，所述第一轨迹点对应的左右侧点用于组成所述虚拟边界。
33.进一步的，所述虚拟边界包括左边界和右边界。具体的，一个轨迹点生成一个左侧点和一个右侧点，多个不同的轨迹点对应生成多个左侧点和右侧点，多个左侧点的连线组成虚拟边界的左边界，多个右侧点的连线组成虚拟边界的右边界。
34.在一个实施例中，根据所述第一线段以及所述参考点集合生成所述第一轨迹点对应的左右侧点，包括：
35.根据所述第一线段中点和所述参考点集合中距离所述第一线段中点最近的第二参考点得到道路左侧和右侧车道的宽度；
36.在本技术中，所述的左和右指的是车辆沿着参考线行驶方向的左右，所述前指的是车辆行驶方向。道路左侧车道的宽度指的是道路左侧边界到参考线的距离；道路右侧车道的宽度指的是道路右侧边界到参考线的距离。
37.根据所述第一线段的左右端点、所述参考点集合中分别距离所述第一线段的左右端点最近的第三参考点和第四参考点以及左侧和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左右侧点。
38.在一个实施例中，根据所述第一线段的左右端点、所述参考点集合中分别距离所述第一线段的左右端点最近的第三参考点和第四参考点以及左侧和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左右侧点，包括：
39.根据所述第一线段的左端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的左端点最近的所述第三参考点以及左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点；根据所述第一线段的右端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的右端点最近的所述第四参考点以及右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点。
40.在一个实施例中，根据所述第一线段的左端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的左端点最近的所述第三参考点以及左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点，包括：
41.确定所述第一线段的左端点到所述第三参考点前后两个参考点连线的第一距离；根据所述第一距离和左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点。
42.在一个实施例中，根据所述第一距离和左侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的左侧点包括：
43.比较左侧车道的宽度以及所述第一距离，所述第一轨迹点对应的左侧点被配置为两者中较大的一个加上第一缓冲值。
44.在一个实施例中，根据所述第一线段的右端点、所述参考点集合中距离所述第一线段的右端点最近的所述第四参考点以及右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点，包括：
45.确定所述第一线段的右端点到所述第四参考点前后两个参考点连线的第二距离；根据所述第二距离和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应的右侧点。
46.在一个实施例中，根据所述第二距离和右侧车道的宽度生成所述第一轨迹点对应
的右侧点，包括：
47.比较右侧车道的宽度以及所述第二距离，所述第一轨迹点对应的右侧点被配置为两者中较大的一个加上第二缓冲值。
48.在一个实施例中，根据所述第一参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第一线段包括：
49.根据所述第一参考点构建尺寸大于所述铰接式扫地车车头的尺寸的第一矩形，所述第一矩形前部的线段为所述第一线段。
50.在一个实施例中，所述虚拟边界生成方法还包括：获取铰接式扫地车在目标路径中第二轨迹点的位置信息，所述第二轨迹点为第一轨迹点的下一个轨迹点；根据所述第二轨迹点的位置信息选择参考点集合中距离最近的第五参考点；根据所述第五参考点和所述铰接式扫地车车头的尺寸确定第二线段，所述第二线段的尺寸大于所述铰接式扫地车车头前端的尺寸；根据所述第二线段以及所述参考点集合生成所述第二轨迹点对应的左右侧点；所述第二轨迹点对应的左右侧点用于和所述第一轨迹点对应的左右侧点一起组成所述虚拟边界。
51.在本发明中，实施例一中第一轨迹点对应的左右侧点对应于实施例二中所述轨迹点对应的虚拟边界的左右侧点。
52.图2为本发明虚拟边界生成方法的实施例二的流程示意图。图3为本发明实施例虚拟边界生成方法的具体示意图。结合图2和图3以详细说明本发明虚拟边界生成方法的生成过程。在图3中，所述参考点为白心圆点，所述轨迹点为黑心圆点。
53.步骤21：获取智能扫地车将要前往的下一个轨迹点；
54.所述轨迹点被配置为智能扫地车目标清扫路径上的点，如图3中所述目标清扫路径根据高精地图和获取到的障碍物信息生成。
55.步骤22：获取所述轨迹点在frenet坐标系下的位置p；
56.步骤23：根据所述轨迹点在frenet坐标系下的位置p选择frenet坐标系上参考点集合中距离位置p最近的第一参考点p1；如图3所示，所述参考点集合的连线构成了frenet坐标系的参考线。其中，所述参考点为分布在frenet坐标系中的参考线上的点。在一个实施例中，所述参考点在所述参考线上均匀分布，即在所述参考线上每隔特定的纵向距离设置一个参考点；在另外一个实施例中，所述参考点为根据特定程序生成的分布在参考线上的点，本发明对此不进行限制。在一个实施例中，将所述参考线离散化生成所述参考点集合。
57.步骤24：以第一参考点p1为中心，构造第一矩形；
58.进一步的，所述第一矩形的尺寸大于所述智能扫地车车头的尺寸。
59.步骤25：根据所述第一矩形获得frenet坐标系下左侧和右侧车道的宽度l和r以及矩形前部左侧点b和右侧点a在frenet坐标系下的宽度lb和rb；其中，frenet坐标系下的宽度为横向距离，即偏离参考线的距离。
60.具体的，根据第一矩形前部左侧点b和右侧点a连线的中点c选择frenet坐标系参考点集合中距离中点c最近的第二参考点p2，得到frenet坐标系下左侧和右侧车道的宽度r和l。在一个实施例中，所述第二参考点p2中保存有frenet坐标系下左侧和右侧车道的宽度r和l的相关信息。
61.进一步的，根据矩形前部右侧点a选择frenet坐标系参考点集合中距离右侧点a最
近的第四参考点p4，根据所述矩形前部右侧点a和所述第四参考点p4得到矩形前部右侧点a在frenet坐标系下的宽度rb。如图3所示，所述矩形前部右侧点a在frenet坐标系下的宽度rb被配置为所述矩形前部右侧点a到所述第四参考点p4前后两个参考点连线的距离。
62.进一步的，根据矩形前部左侧点b选择frenet坐标系参考点集合中距离左侧点b最近的第三参考点p3，根据所述矩形前部左侧点b和所述第三参考点p3得到矩形前部左侧点b在frenet坐标系下的宽度lb。所述矩形前部左侧点b在frenet坐标系下的宽度lb(在图3中，由于lb的长度过小故未给出)被配置为所述矩形前部左侧点b到所述第三参考点p3前后两个参考点连线的距离。在图3中，所述第二参考点p2、第三参考点p3为同一个参考点，本发明对此不进行限制，在其他的实施例中，所述第二参考点p2和第三参考点p3为不同的参考点。进一步的，所述的第一参考点p1、第二参考点p2、第三参考点p3和第四参考点p4可以为相同的点或者不同的点，本发明对此不进行限制。
63.步骤26：根据左侧和右侧车道的宽度l和r以及矩形前部左侧点a和右侧点b在frenet坐标系下的宽度lb和rb得到所述轨迹点对应的虚拟边界左右侧值。
64.具体的，比较左侧车道的宽度l以及矩形前部左侧点b在frenet坐标系下的宽度lb的大小，所述轨迹点对应的虚拟边界的左侧值被配置为两者中较大的一个加上第一缓冲值；比较右侧车道的宽度r以及矩形前部右侧点a在frenet坐标系下的宽度rb的大小，所述轨迹点对应的虚拟边界的右侧值被配置为两者中较大的一个加上第二缓冲值，所述第一缓冲值和所述第二缓冲值可以相同也可以不同，本发明对此不进行限制。
65.在图3中，左侧车道的宽度l大于矩形前部左侧点b在frenet坐标系下的宽度lb，所述轨迹点对应的虚拟边界的左侧值被配置为左侧车道的宽度l加上第一缓冲值；对应的，右侧车道的宽度r小于矩形前部右侧点a在frenet坐标系下的宽度rb，所述轨迹点对应的虚拟边界的右侧值被配置为矩形前部右侧点a在frenet坐标系下的宽度rb加上第二缓冲值。
66.所述轨迹点对应的虚拟边界左右侧值在frenet坐标系下对应的左右侧点即为所述轨迹点对应的虚拟边界左右侧点。
67.进一步的，重复步骤21-步骤26，得到多个轨迹点对应的多个虚拟边界左右侧点，以得到智能扫地车清扫路径虚拟边界的左右侧边界，保证扫地车在狭窄通道或溜边清扫转弯处能顺利执行清扫任务。
68.在一个实施例中，所述虚拟边界的左侧边界被配置为多个轨迹点对应的多个虚拟边界左侧点的连线；所述虚拟边界的右侧边界被配置为多个轨迹点对应的多个虚拟边界右侧点的连线。
69.进一步的，根据智能扫地车的车头部分构造矩形碰撞检测框，将矩形碰撞检测框前部左右侧点在frenet坐标系下的宽度和虚拟边界的左右侧值作比较，判断智能扫地车是否与发生碰撞。
70.具体的，当判断矩形碰撞检测框前部左侧点在frenet坐标系下的宽度大于虚拟边界的左侧值时，则判断智能扫地车发生碰撞；当判断矩形碰撞检测框前部右侧点在frenet坐标系下的宽度大于虚拟边界的右侧值时，则判断智能扫地车发生碰撞。
71.本发明所述的虚拟边界生成方法能够得到车道两侧的虚拟边界，为铰接式扫地车做碰撞检测提供依据，避免了铰接式扫地车在溜边清扫转弯处或狭窄通道处因碰撞检测框与高精地图车道边界碰撞引起的规划失效问题，能使该铰接式扫地车的可通过性和环境适
应能力更强。
72.本发明所述虚拟边界生成方法应用于虚拟边界生成系统中，所述虚拟边界生成系统包括执行以上所述的虚拟边界生成方法的模块。进一步的，所述虚拟边界生成方法的模块包括处理器和存储器，所述存储器中存储有指令，所述处理器执行所述指令时，使得所述处理器执行所述虚拟边界生成方法。
73.本发明所述虚拟边界生成系统应用于铰接式扫地车中，所述铰接式扫地车包括以上所述的虚拟边界生成系统，以扩大车道两侧的虚拟边界，避免了铰接式扫地车在溜边清扫转弯处或狭窄通道处因碰撞检测框与高精地图车道边界碰撞引起的规划失效问题，从而使得铰接式扫地车得到更准确的可通过性。可选的，所述铰接式扫地车为智能铰接式扫地车。
74.虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
75.依照本发明实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。