一種基于均勻B樣條的路徑擬合方法和系統與流程

本發明涉及車輛自動駕駛路徑規劃領域，并且更具體地，涉及一種基于均勻b樣條的路徑擬合方法和系統。

背景技術：

1、針對非結構環境下的無人車自動駕駛路徑規劃，常使用如dijkstra等算法進行前端路徑規劃得到粗解，這些粗解通常為折線，無法滿足車輛在行駛過程中對平滑性的要求，另外即便使用了考慮運動學約束的算法如混合a*，雖然能滿足一定的平滑性，但是依然需要做后端的處理，不同前端算法得到的粗解形式不一，在后端對粗解做優化的時候也不太方便用統一的模式來表征前端規劃得到的路徑，導致不方便做進一步的處理。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中無人車前端路徑規劃中得到的精解由于形式不一，導致在做后端處理不方便用統一的模式來表征前端精解的技術問題，本發明提供一種基于均勻b樣條的路徑擬合方法和系統。

2、根據本發明的一方面，本發明提供一種基于均勻b樣條的路徑擬合方法，包括：

3、獲取前端規劃路徑的粗解，其中，所述粗解為若干段離散點序列，每個離散點對應一個路徑點，每個路徑點存儲的基本信息包括表征路徑點的n個維度，累計里程和累計時間；

4、構建采用均勻b樣條曲線表征路徑點基本信息之間關系的n個函數，其中，所述n個函數的自變量為累計里程或者累計時間，因變量為路徑點的n個維度；

5、根據每段離散點序列中存儲的n個函數的自變量和因變量的采樣值，表征所述自變量的任意兩個相鄰采樣點之間間隔的節點間隔和自定義的b樣條次數，對每段離散點序列進行路徑擬合，確定基于所述粗解構建的均勻b樣條曲線的初始控制點序列；

6、基于b樣條性質對所述初始控制點序列進行優化處理，生成優化控制點序列；

7、基于所述優化控制點序列，在均勻b樣條曲線的自變量的定義域長度中按照自定義采樣間隔進行迭代計算，得到所述粗解基于均勻b樣條曲線生成的后端精解。

8、根據本發明的另一方面，本發明提供一種基于均勻b樣條的路徑擬合系統，所述系統包括：

9、數據獲取模塊，用于獲取前端規劃路徑的粗解，其中，所述粗解為若干段離散點序列，每個離散點對應一個路徑點，每個路徑點存儲的基本信息包括表征路徑點的n個維度，累計里程和累計時間；

10、函數構建模塊，用于構建采用均勻b樣條曲線表征路徑點基本信息之間關系的n個函數，其中，所述n個函數的自變量為累計里程或者累計時間，因變量為路徑點的n個維度；

11、第一序列模塊，用于根據每段離散點序列中存儲的n個函數的自變量和因變量的采樣值，所述節點間隔和自定義的b樣條次數，對每段離散點序列進行路徑擬合，確定基于所述粗解構建的均勻b樣條曲線的初始控制點序列；

12、第二序列模塊，用于基于b樣條性質對所述初始控制點序列進行優化處理，生成優化控制點序列；

13、優化路徑模塊，用于基于所述優化控制點序列，在均勻b樣條曲線的自變量的定義域長度中按照自定義采樣間隔進行迭代計算，得到所述粗解基于均勻b樣條曲線生成的后端精解。

14、根據本發明的又一個方面，本發明提供一種計算機可讀存儲介質，所述存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序用于執行本發明上述任一方面所述的方法。

15、根據本發明的又一個方面，提供了一種電子設備，所述電子設備包括：處理器；用于存儲所述處理器可執行指令的存儲器；所述處理器，用于從所述存儲器中讀取所述可執行指令，并執行所述指令以實現本發明上述任一方面所述的方法。

16、本發明所述的基于均勻b樣條的路徑擬合方法和系統，所述方法包括獲取前端規劃路徑的粗解；構建采用均勻b樣條曲線表征所述粗解中的路徑點基本信息之間關系的n個函數，所述n個函數的自變量為累計里程或者累計時間，因變量為路徑點的n個維度；根據每段離散點序列中存儲的n個函數的自變量和因變量的采樣值，表征所述自變量的任意兩個相鄰采樣點之間間隔的節點間隔和自定義的b樣條次數，對每段離散點序列進行路徑擬合，確定基于所述粗解構建的均勻b樣條曲線的初始控制點序列；基于b樣條性質對所述初始控制點序列進行優化處理，生成優化控制點序列；基于所述優化控制點序列，在均勻b樣條曲線的自變量的定義域長度中按照自定義采樣間隔進行迭代計算，得到所述粗解基于均勻b樣條曲線生成的后端精解。所述方法和系統在后端優化以前，基于均勻b樣條的相關性質，先對前端粗解進行擬合，根據得到的控制點序列不僅可以很方便地對路徑進行平滑，避障等處理，而且為后端優化提供了一個質量更好的原始初值，減少了后端優化負擔。

技術特征：

1.一種基于均勻b樣條的路徑擬合方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據每段離散點序列中存儲的n個函數的自變量和因變量的采樣值、表征所述自變量的任意兩個相鄰采樣點之間間隔的節點間隔和自定義的b樣條次數，對每段離散點序列進行擬合，確定基于所述粗解構建的均勻b樣條曲線的初始控制點序列之前還離散點序列，包括：

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據每段離散點序列中存儲的n個函數的自變量和因變量的采樣值，表征所述自變量的任意兩個相鄰采樣點之間間隔的節點間隔和自定義的b樣條次數，對每段離散點序列進行路徑擬合，確定基于所述粗解構建的均勻b樣條曲線的初始控制點序列，包括：

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據自定義的次數矢量對應表和所述節點間隔，確定在自定義的b樣條次數為p時對應的p個p維行向量，其中，所述次數矢量對應表為：

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據p個p維行向量為轉移矩陣c賦值，包括：

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據每段離散點序列存儲的n個函數的因變量在k個采樣點的采樣值和所述數據序列b為路徑矩陣d賦值，包括：

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于b樣條性質對所述初始控制點序列進行優化處理，生成優化控制點序列，包括：

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述優化控制點序列，在均勻b樣條曲線的自變量的定義域長度中按照自定義采樣間隔進行迭代計算，得到所述粗解基于均勻b樣條曲線生成的后端精解，包括：

9.一種基于均勻b樣條的路徑擬合系統，其特征在于，所述系統包括：

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序用于執行上述權利要求1至8中任意一個所述的方法。

11.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括：

技術總結
本發明提供一種基于均勻B樣條的路徑擬合方法和系統，所述方法包括獲取前端規劃路徑的粗解；根據粗解中存儲的N個函數的自變量和因變量的采樣值，所述自變量的任意兩個相鄰采樣點之間間隔的節點間隔和自定義的B樣條次數進行擬合，確定初始控制點序列；對所述初始控制點序列進行優化處理，生成優化控制點序列；基于所述優化控制點序列，在均勻B樣條曲線的自變量的定義域長度中按照自定義采樣間隔進行迭代計算，得到所述粗解基于均勻B樣條曲線生成的后端精解。所述方法和系統通過前端粗解進行擬合，根據得到的控制點序列可以很方便地對路徑進行平滑，避障等處理，并且為后端優化提供了質量更好的原始初值，減少了后端優化負擔。

技術研發人員：劉王智懿,呂強,潘學亮,苗乾坤
受保護的技術使用者：新石器慧通（北京）科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13