[發明專利]一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法

有效

• 申請號: 202110546715.7
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113359709B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 陳龍;胡學敏
• 申請（專利權）人: 中山大學;湖北大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

1.一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，包括：

獲取車輛周圍的環境數據及車身姿態數據；

根據所述環境數據及車身姿態數據構建數字孿生駕駛場景；

生成多種緊急事件模擬駕駛場景，并分別對所述多種緊急事件模擬駕駛場景進行規劃得到多個分別對應的規劃結果；

將所述數字孿生駕駛場景與所述多種緊急事件模擬駕駛場景進行實時匹配，得到匹配緊急事件模擬駕駛場景；

將所述匹配緊急事件模擬駕駛場景對應的規劃結果傳送到車輛；

所述環境數據包括車輛前方的RGB序列圖像數據、車輛周圍環境的點云圖像數據、車輛周圍的高精度地圖數據，所述車身姿態數據包括車輛速度、車輛加速度、車輛坐標和車輛航向角；

所述構建數字孿生駕駛場景具體為：

對所述RGB序列圖像數據進行檢測得到交通信號信息，并根據所述交通信號信息提取可行路徑；

對所述點云圖像數據進行檢測得到障礙物速度、障礙物航向角和障礙物位置；根據所述障礙物位置得到障礙物位置圖像；

將所述車輛坐標映射為車身位置圖像；

將所述可行路徑、障礙物位置圖像和車身位置圖像融合得到多語義通道圖像；

將所述車身姿態數據、所述多語義通道圖像和障礙物速度及障礙物航向角融合形成數字孿生駕駛場景。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，所述高精度地圖的獲取具體包括：

采用RTK-SLAM獲取車輛絕對坐標，接收RTK基準站播發的網絡差分數據、接收CORS差分數據和接收車輛位置的差分數據；使用CORS模式進行定位，得到局部的高精度地圖。

3.根據權利要求2所述的一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，所述提取可行路徑具體包括：

對所述RGB序列圖像進行目標檢測得到交通標志與信號燈；使用非極大值法抑制重疊檢測；

對檢測到的交通標志與信號燈分類，得到交通信號信息；

以車輛坐標為中心提取局部高精度地圖，進行車道線提取和拼接，構建局部路網圖；

利用交通信號信息在局部路網圖中提取車輛當前的可行路徑。

4.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，對所述點云圖像數據進行檢測得到障礙物速度、障礙物航向角和障礙物位置過程為：

將所述點云圖像數據中的點云圖像在二維透視 圖像空間中映射；

在二維透視圖像空間的一次回歸結構基礎上，對所述點云圖像進行擴展，生成三維障礙物對應的立體框。

5.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，所述生成多種緊急事件模擬駕駛場景具體包括：

采集多種緊急事件的數字駕駛場景構建訓練數據集，將不同緊急事件的數字駕駛場景編碼為特征矢量，作為不同緊急事件的條件，并對多種緊急事件的數字駕駛場景設置參數及分類，得到樣本庫；

定義多個高斯分布，并對服從高斯分布的隱矢量進行隨機采樣，得到相應的表達矢量；

根據所述表達矢量及所述條件，生成不同種類的虛擬緊急場景；

根據所述樣本庫對所述不同種類的虛擬緊急場景進行對抗訓練，最終得到多種緊急事件模擬駕駛場景。

6.根據權利要求5所述的一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，分別對所述多種緊急事件模擬駕駛場景進行規劃得到多個分別對應的規劃結果具體包括：

提取所述數字孿生駕駛場景的時空信息以及所述車身姿態數據，利用深度確定性策略梯度算法訓練運動規劃模型，得到DDPG模型；

將所述多種緊急事件模擬駕駛場景輸入所述DDPG模型，得到相應的規劃結果。

7.根據權利要求1至6任一項所述的一種基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法，其特征在于，所述規劃結果包括車輛的轉向角、油門或電門開度和制動力矩。

8.一種用于實現權利要求1至7任一項所述的基于數字孿生的無人駕駛運動規劃方法的系統，其特征在于，包括無人駕駛車輛終端、處理終端和通信模塊；所述無人駕駛車輛終端設置有環境數據獲取模塊與車身姿態數據獲取模塊，所述處理終端設置有通信連接的環境感知單元、場景構建單元和運動規劃單元；所述無人駕駛車輛 終端與所述處理終端通過所述通信模塊通信連接；

所述環境數據獲取模塊用于獲取無人駕駛車輛終端周圍的環境數據并傳送到環境感知計算單元；

所述車身姿態數據獲取模塊用于獲取無人駕駛車輛終端的車身姿態數據并傳送到場景構建單元；

所述環境感知單元用于根據所述環境數據得到無人駕駛車輛終端周圍的環境信息并傳送到場景構建單元；

所述場景構建單元用于根據接收到的所述環境信息及車身姿態數據融合構建得到數字孿生駕駛場景；

所述運動規劃單元用于生成多種緊急事件模擬駕駛場景，并得到多個分別對應的規劃結果，將與所述數字孿生駕駛場景匹配的緊急事件模擬駕駛場景對應的規劃結果傳送到無人駕駛車輛終端。