一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法及装置

1.本技术涉及汽车智能驾驶技术领域，特别涉及一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法及装置。


背景技术：

2.以自动驾驶为代表的智能汽车技术是新一轮科技革命的核心组成，正成为世界各工业强国的战略竞争高地。面向高级别自动驾驶的集成式决控将自动驾驶决控任务整合为一个约束型最优控制问题，可提升自动驾驶汽车整体智能性，适应性和安全性。
3.相关技术中，主要包括静态路径规划和动态跟踪控制两个模块，其中静态路径规划模块是根据静态道路环境信息生成可跟踪的备选路径集合，动态跟踪控制将路径跟踪问题构造成一个约束型最优控制问题，实现参考路径优选和车辆跟踪避障。
4.然而，相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题，亟待解决。


技术实现要素：

5.本技术提供一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法及装置，以解决相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题。
6.本技术第一方面实施例提供一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法，包括以下步骤：基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标；根据所述每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算所述每条静态路径的综合评价指标；以及根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。
7.可选地，在本技术的一个实施例中，其中，
8.所述安全性指标的计算公式为：
[0009][0010]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,j}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ωd表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；
[0011]
所述合规性指标的计算公式为：
[0012]
[0013]
其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价；
[0014]
所述通畅性指标的计算公式为：
[0015][0016]
其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ωd和ωv分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ωd+ωv＝1；
[0017]
所述经济性指标的计算公式为：
[0018][0019]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；
[0020]
所述舒适性指标的计算公式为：
[0021][0022]
其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,n}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。
[0023]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述综合评价指标的计算公式为：
[0024][0025]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。
[0026]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径，包括：以最大化综合评价指标的方式选取所述最优静态路径；根据所述综合评价指标的变化信息设定所述最优静态路径的更新频率。
[0027]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述更新频率为：
[0028][0029]
其中，表示时刻的最优静态路径，表示时刻最优静态路径的综合评价指标，δj表示静态路径更新所允许的综合评价指标变化阈值。
[0030]
本技术第二方面实施例提供一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置，包括：第一计算模块，用于基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标；第二计算模块，用于根据所述每条静态路
径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算所述每条静态路径的综合评价指标；以及选取模块，用于根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。
[0031]
可选地，在本技术的一个实施例中，其中，
[0032]
所述安全性指标的计算公式为：
[0033][0034]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ωd表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；
[0035]
所述合规性指标的计算公式为：
[0036][0037]
其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价；
[0038]
所述通畅性指标的计算公式为：
[0039][0040]
其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ωd和ωv分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ωd+v＝1；
[0041]
所述经济性指标的计算公式为：
[0042][0043]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；
[0044]
所述舒适性指标的计算公式为：
[0045][0046]
其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。
[0047]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述综合评价指标的计算公式为：
[0048]
[0049]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。
[0050]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述选取模块包括：
[0051]
选取单元，用于以最大化综合评价指标的方式选取所述最优静态路径；
[0052]
设定单元，用于根据所述综合评价指标的变化信息设定所述最优静态路径的更新频率。
[0053]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述更新频率为：
[0054][0055]
其中，表示时刻的最优静态路径，表示时刻最优静态路径的综合评价指标，δj表示静态路径更新所允许的综合评价指标变化阈值。
[0056]
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，以实现如上述实施例所述的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法。
[0057]
本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法。
[0058]
本技术实施例以安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标等五维评价指标评估静态路径，贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性；通过加权融合五维评价指标得到综合评价指标，有助于实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求；根据综合评价指标大小和变化选取当前最优静态路径，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性。由此，解决了相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题。
[0059]
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
[0060]
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：
[0061]
图1为根据本技术实施例提供的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法的流程图；
[0062]
图2为根据本技术一个实施例的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法的用于说明路口静态路径所在车道示意图；
[0063]
图3为根据本技术一个实施例的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法的流程图；
[0064]
图4为根据本技术实施例提供的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置的结构示意图；
[0065]
图5为根据本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0066]
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。
[0067]
下面参考附图描述本技术实施例的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法及装置。针对上述背景技术中提到的相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题，本技术提供了一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法，在该方法中，以安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标等五维评价指标评估静态路径，贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性；通过加权融合五维评价指标得到综合评价指标，有助于实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求；根据综合评价指标大小和变化选取当前最优静态路径，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性。由此，解决了相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题。
[0068]
具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法的流程示意图。
[0069]
如图1所示，该一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法包括以下步骤：
[0070]
在步骤s101中，基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标。
[0071]
可以理解的是，本技术实施例中的静态路径集合是根据道路的静态信息(如，道路形状，停车线，红绿灯信息等)，生成的车辆可行驶路径的集合。
[0072]
在实际执行过程中，本技术实施例可以基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标，从而以安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标等五维评价指标评估静态路径，贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性。
[0073]
可选地，在本技术的一个实施例中，其中，
[0074]
安全性指标的计算公式为：
[0075][0076]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ωd表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；
[0077]
合规性指标的计算公式为：
[0078][0079]
其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价；
[0080]
通畅性指标的计算公式为：
[0081][0082]
其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ωd和ωv分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ωd+v＝1；
[0083]
经济性指标的计算公式为：
[0084][0085]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；
[0086]
舒适性指标的计算公式为：
[0087][0088]
其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。
[0089]
在实际执行过程中，本技术实施例可以计算车辆从当前车道换道到(或者继续行驶在)备选静态路径所在车道过程中的潜在风险作为静态路径的安全性指标，其中，备选路径所在车道在路口是指静态路径所指向车道，如图2所示；本技术实施例中的潜在风险可以包括至少以下一种或者几种参数的组合：潜在碰撞损伤，潜在碰撞次数，潜在行驶风险等。
[0090]
本技术实施例以行驶风险作为静态路径的安全性指标，计算公式为：
[0091][0092]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ωd表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；
[0093]
进一步地，本技术实施例中，以车辆从当前车道换道到(或者继续行驶在)备选静态路径所在车道时的违规驾驶行为作为该静态路径的合规性指标，违规驾驶行为可以包括至少以下一种或者几种参数的组合：闯红灯，右侧超车，不按指定车道行驶，超速，压实线行驶，连续换道等。
[0094]
本技术实施例以右侧超车，连续换道，不按指定车道行驶三种违规行为计算静态
路径的合规性，计算公式为：
[0095][0096]
其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价：
[0097][0098]
其中，d
inter
为自车与下一交叉路口的距离，d
inter
表示距离下一交叉路口禁止换道的距离，d1为调整变化趋势的系数。
[0099]
为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反连续换道规定的代价：
[0100][0101]
其中，t
clc
表示车辆连续变更车道的时间间隔。
[0102]
为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反右侧超车规定的代价：
[0103][0104]
其中，t
ro
表示车辆从右侧超车的整个换道时间间隔。
[0105]
进一步地，本技术实施例可以计算车辆行驶在备选静态路径所在车道的通行效率作为通畅性指标，通行效率可以包括至少以下一种或者几种参数的组合：备选静态路径所在车道的平均行驶密度，平均行驶速度，平均行驶时间，最近前车的距离和速度等。
[0106]
本技术实施例以静态路径所在车道内最近前车的距离和速度计算静态路径的通畅性指标，计算公式为：
[0107][0108]
其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ωd和ωv分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ωd+v＝1；
[0109]
进一步地，本技术实施例可以计算自车以备选静态路径所在车道内所有车辆的平均速度行驶的综合能量消耗作为经济性指标，综合能量消耗可以包括至少以下一种或者几种参数的组合：车辆行驶在备选静态路径所在车道内的百公里油耗，油耗量，燃油消耗率，耗电量，综合百公里油耗等。
[0110]
本技术实施例将自车以静态路径所在车道内所有车辆的平均速度行驶的百公里油耗作为静态路径的经济性指标，计算公式为：
[0111]
[0112]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；
[0113]
进一步，计算备选静态路径所在车道内所有车辆的平均行驶舒适度作为静态路径的舒适性指标，行驶舒适度可以包括至少以下一种或者几种参数的组合：冲击度，加速度，震动频率，横摆角速度等。
[0114]
本技术实施例将静态路径所在车道内所有车辆的加速度均方根作为静态路径的舒适性指标，计算公式为：
[0115][0116]
其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。
[0117]
本技术实施例可以通过计算公式，精准计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标，进一步贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性。
[0118]
在步骤s102中，根据所述每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算所述每条静态路径的综合评价指标。
[0119]
在实际执行过程中，本技术实施例可以根据驾驶任务和驾驶特性需求，设定安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标的优先度，在归一化各评价指标的基础上设定各指标权重，加权组合形成静态路径综合评价指标，从而根据每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算每条静态路径的综合评价指标，进而有助于实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求。
[0120]
可以理解的是，本技术实施例中的驾驶任务是车辆安全平稳到达目的地的需求，驾驶特性包括但不限于车辆表现出稳重型，激进型，运动型，舒适型，经济型等驾驶行为的需求。
[0121]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述综合评价指标的计算公式为：
[0122][0123]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。
[0124]
在实际执行过程中，本技术实施例以满足驾驶任务为首要任务，满足经济型驾驶特性需求为次要目的计算静态轨迹综合评价指标，计算公式为：
[0125][0126]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。
[0127]
进一步地，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标，且其含义是当数值越大，表示静态路径τ的对应*性能越好；行驶安全性可由跟踪避障控制功能得到基本保障，合规性是驾驶任务强制性要求，通行效率是驾驶任务首要目标，经济型的驾驶特性需求是次要目标，据此本实施例设定的优先度依次为合规性、安全性、通畅性、经济性和舒适性，设定ω2》ω1》ω3》ω4》ω5。
[0128]
本技术实施例可以提高静态轨迹综合评价指标计算的精准度，进一步实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求。
[0129]
在步骤s103中，根据每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息，从基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。
[0130]
作为一种可能实现的方式，本技术实施例可以根据每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息，从基于静态路径集合中选取满足一定条件的最优静态路径，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性。
[0131]
需要说明的是，预设条件可由本领域技术人员根据实际情况进行设置，在此不作具体限制。
[0132]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径，包括：以最大化综合评价指标的方式选取所述最优静态路径；根据所述综合评价指标的变化信息设定所述最优静态路径的更新频率。
[0133]
可以理解的是，本技术实施例中的综合评价指标变化可以包括但不限于综合评价指标时间跨度和综合评价指标数值大小。
[0134]
一些实施例中，以最大化综合评价指标选取最优静态路径，根据综合评价指标变化设定最优静态路径更新频率，从而进一步避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，提高集成式决控整体实时性。
[0135]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述更新频率为：
[0136][0137]
其中，表示时刻的最优静态路径，表示时刻最优静态路径的综合评价指标，δj表示静态路径更新所允许的综合评价指标变化阈值。
[0138]
具体而言，本技术实施例以最大化综合评价指标选取最优静态路径，设定阈值限制最优路径的更新频率为：
[0139][0140]
本技术实施例可以提高更新频率的计算精准度，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性，有助于解决集成式决控中动态跟踪控制功能算法设计复杂和计算实时性差的问题。
[0141]
具体地，结合图3所示，以一个具体实施例对本技术实施例的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法的工作原理进行详细阐述。
[0142]
如图3所示，本技术实施例可以包括以下步骤：
[0143]
步骤s301：解构动态跟踪控制功能为静态路径选择和跟踪避障控制。
[0144]
其中，本技术实施例可以将集成式决控中动态跟踪控制功能分解为静态路径选择和跟踪避障控制，静态路径选择功能负责评估静态路径集合中每条静态路径性能并选取当前时刻的最优静态路径，静态路径集是根据道路的静态信息(如，道路形状，停车线，红绿灯信息等)，生成的车辆可行驶路径的集合，轨迹跟踪控制功能负责跟踪最优静态路径的同时动态避障。
[0145]
步骤s302：计算静态路径五维评价指标。
[0146]
其中，本技术实施例可以计算静态路径五维评价指标，从而贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性。
[0147]
步骤s303：计算静态路径综合评价指标。
[0148]
其中，本技术实施例可以计算静态路径综合评价指标，有助于实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求。
[0149]
步骤s304：根据综合评价指标大小和变化选取最优静态路径。
[0150]
其中，本技术实施例可以根据综合评价指标大小和变化选取当前最优静态路径，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性。
[0151]
根据本技术实施例提出的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法，以安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标等五维评价指标评估静态路径，贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性；通过加权融合五维评价指标得到综合评价指标，有助于实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求；根据综合评价指标大小和变化选取当前最优静态路径，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性。由此，解决了相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题。
[0152]
其次参照附图描述根据本技术实施例提出的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置。
[0153]
图4是本技术实施例的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置的结构示意图。
[0154]
如图4所示，该一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置10包括：第一计算模块100、第二计算模块200和选取模块300。
[0155]
具体地，第一计算模块100，用于基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安
全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标。
[0156]
第二计算模块200，用于根据所述每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算所述每条静态路径的综合评价指标。
[0157]
选取模块300，用于根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。
[0158]
可选地，在本技术的一个实施例中，其中，
[0159]
所述安全性指标的计算公式为：
[0160][0161]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,j}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ωd表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；
[0162]
所述合规性指标的计算公式为：
[0163][0164]
其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价；
[0165]
所述通畅性指标的计算公式为：
[0166][0167]
其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ωd和ωv分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ωd+ωv＝1；
[0168]
所述经济性指标的计算公式为：
[0169][0170]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；
[0171]
所述舒适性指标的计算公式为：
[0172][0173]
其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,n}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。
[0174]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述综合评价指标的计算公式为：
[0175][0176]
其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。
[0177]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述选取模块300包括：选取单元和设定单元。
[0178]
其中，选取单元，用于以最大化综合评价指标的方式选取所述最优静态路径。
[0179]
设定单元，用于根据所述综合评价指标的变化信息设定所述最优静态路径的更新频率。
[0180]
可选地，在本技术的一个实施例中，所述更新频率为：
[0181][0182]
其中，表示时刻的最优静态路径，表示时刻最优静态路径的综合评价指标，δj表示静态路径更新所允许的综合评价指标变化阈值。
[0183]
需要说明的是，前述对一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法实施例的解释说明也适用于该实施例的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置，此处不再赘述。
[0184]
根据本技术实施例提出的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置，以安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标等五维评价指标评估静态路径，贴近人类驾驶员决策过程，提高自动驾驶汽车决策合理性和社会兼容性；通过加权融合五维评价指标得到综合评价指标，有助于实现自动驾驶车辆个性化决策，满足不同驾驶员/乘客的驾驶特性需求；根据综合评价指标大小和变化选取当前最优静态路径，避免动态跟踪控制功能计算规模随静态轨迹数量线性增加，进而提高集成式决控整体实时性。由此，解决了相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题。
[0185]
图5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：
[0186]
存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序。
[0187]
处理器502执行程序时实现上述实施例中提供的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法。
[0188]
进一步地，电子设备还包括：
[0189]
通信接口503，用于存储器501和处理器502之间的通信。
[0190]
存储器501，用于存放可在处理器502上运行的计算机程序。
[0191]
存储器501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。
[0192]
如果存储器501、处理器502和通信接口503独立实现，则通信接口503、存储器501和处理器502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5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。
[0193]
可选地，在具体实现上，如果存储器501、处理器502及通信接口503，集成在一块芯片上实现，则存储器501、处理器502及通信接口503可以通过内部接口完成相互间的通信。
[0194]
处理器502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。
[0195]
本技术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，该程序被处理器执行时实现如上的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法。
[0196]
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。
[0197]
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。
[0198]
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。
[0199]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0200]
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。
[0201]
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。
[0202]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0203]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法，其特征在于，包括以下步骤：基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标；根据所述每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算所述每条静态路径的综合评价指标；以及根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述安全性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ω
d
表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；所述合规性指标的计算公式为：其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价；所述通畅性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ω
d
和ω
v
分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ω
d
+
v
＝1；所述经济性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；所述舒适性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述综合评价指标的计算公式为：
其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径，包括：以最大化综合评价指标的方式选取所述最优静态路径；根据所述综合评价指标的变化信息设定所述最优静态路径的更新频率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述更新频率为：其中，表示时刻的最优静态路径，表示时刻最优静态路径的综合评价指标，δj表示静态路径更新所允许的综合评价指标变化阈值。6.一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选装置，其特征在于，包括：第一计算模块，用于基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标；第二计算模块，用于根据所述每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算所述每条静态路径的综合评价指标；以及选取模块，用于根据所述每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从所述基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中，所述安全性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ的安全性指标，∏为静态路径的集合，t∈[t,t+δt]表示以当前时刻t为起始的预测时域，δt表示预测时长，j∈{1,2,
…
,}表示t时刻交通参与者编号，其总数量为j；表示预测时域内在t时刻车辆沿着在静态路径τ行驶时，交通参与者i与自车发生假设性碰撞导致的碰撞双方总体损伤；ω
d
表示距离衰减系数，ω
t
表示时间衰减系数；所述合规性指标的计算公式为：其中，为当前时刻t备选静态路径τ的合规性指标，为车辆换道到(或者继续行驶在)静态路径τ所在车道时违反不按指定车道行驶规定的代价；
所述通畅性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ所在车道的通畅性，和分别表示当前时刻t静态路径τ所在车道内最近前车与自车的距离和速度，ω
d
和ω
v
分别为和的权重，可根据通行效率对前车距离和速度的需求设定，且有ω
d
+
v
＝1；所述经济性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ的经济性指标，f(
·
)表示自车的百公里油耗模型，表示当前时刻t静态路径τ所在车道内所有车辆的平均速度；所述舒适性指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ舒适性指标，表示当前时刻t第i∈{1,2,
…
,}车辆的纵向加速度，n表示静态路径τ所在车道内所有周车的数量。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述综合评价指标的计算公式为：其中，表示当前时刻t静态路径τ的综合评价指标，ω1，ω2，ω3，ω4，ω5分别为安全性、合规性、通畅性、经济性、舒适性权重系数，表示归一化后的当前时刻t静态路径τ的*指标。9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述选取模块包括：选取单元，用于以最大化综合评价指标的方式选取所述最优静态路径；设定单元，用于根据所述综合评价指标的变化信息设定所述最优静态路径的更新频率。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述更新频率为：其中，表示时刻的最优静态路径，表示时刻最优静态路径的综合评价指标，δj表示静态路径更新所允许的综合评价指标变化阈值。11.一种电子设备，其特征在于，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，以实现如权利要求1-5任一项所述的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法。12.一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，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径
优选方法。

技术总结
本申请涉及一种自动驾驶汽车集成式决控的静态路径优选方法及装置，其中，方法包括：基于静态路径集合，分别计算每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标；根据每条静态路径的安全性指标、合规性指标、通畅性指标、经济性指标和舒适性指标及对应的优先度和权重，计算每条静态路径的综合评价指标；根据每条静态路径的综合评价指标的大小和变化信息从基于静态路径集合中选取满足预设条件的最优静态路径。由此，解决了相关技术中，由于集成式决控动态跟踪控制将决策，规划和控制融合为一体，使得存在功能集成度高、算法设计复杂、计算规模大和实时性差的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：李升波 杨森 金东润 成波 邹文俊 张宇航 徐少兵 王建强 许庆
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/9