JP7076486B2 - 速度軌跡の生成方法、装置、記憶媒体、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、自動運転技術分野に関し、特に速度軌跡の生成方法、装置、記憶媒体、及びプログラムに関する。

無人車両に対する軌跡計画のコアは速度計画を含む。現在、よく使用されている速度計画の方法は、速度－時間で表される空間をグリッド化し、各グリッド内における複数の軌跡を計画し、複数のグリッド内における軌跡を繋げることにより、複数の速度軌跡を得、さらにその中から最適な速度軌跡を選択して確定する方法である。しかし、これらの速度軌跡において、実際の状況に合わない、又は予期から大きくずれる軌跡が多数存在する場合がある。そのため、データの冗長となり、後続の最適化アルゴリズムの計算量が増えるという問題がある。

本発明は、従来技術における１つ又は複数の技術課題を解決するため、速度軌跡の生成方法、装置及び記憶媒体を提供するものである。

本発明の第１態様は、速度軌跡の生成方法を提供する。当該速度軌跡の生成方法は、
生成しようとする、第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡とを含む速度軌跡の起点時間、中間点時間、及び終点時間を設定することと、
前記起点時間と前記中間点時間間に、起点速度と複数の中間点速度とに基づいて、前記起点速度に対応する複数の前記第１サブ速度軌跡を生成することと、
前記中間点時間と前記終点時間間に、前記各第１サブ速度軌跡に対して、対応する複数の終点速度に基づいて、複数の第２サブ速度軌跡を生成すること、を含む。

１つの実施形態において、本発明の実施形態における方法は、
前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成することをさらに含む。

１つの実施形態において、前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成することは、
前記起点速度と、加速度上限値とに基づいて、中間点速度の最大値を確定することと、
前記起点速度と、加速度下限値とに基づいて、中間点速度の最小値を確定することと、
予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記中間点速度の最大値と前記中間点速度の最小値間に、複数の前記中間点速度を確定することと、を含む。

１つの実施形態において、複数の前記第１サブ速度軌跡を生成することは、
速度と時間のＭ次多項式関数を生成し、Ｍが１よりも大きい正整数であることと、
前記Ｍ次多項式関数により、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、前記起点時間と前記中間点時間間に複数のサンプル点を生成することと、
前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第１サブ速度軌跡を示す曲線を得ることと、を含む。

１つの実施形態において、前記速度と時間のＭ次多項式関数を生成することは、
前記起点時間、前記起点速度、起点加速度、前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度及び中間点加加速度に基づいて、前記Ｍ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｍが５であること、を含む。

１つの実施形態において、本発明の実施形態における方法は、
前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成することをさらに含む。

１つの実施形態において、前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成することは、
前記中間点速度と、加速度上限値とに基づいて、終点速度の最大値を確定することと、
前記中間点速度と、加速度下限値とに基づいて、終点速度の最小値を確定することと、
予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記終点速度の最大値と前記終点速度の最小値間に、複数の前記終点速度を確定することと、を含む。

１つの実施形態において、前記第２サブ速度軌跡を生成することは、
速度と時間のＮ次多項式関数を生成し、Ｎが１よりも大きい正整数であることと、
前記Ｎ次多項式関数により、予め設定された時間間隔をもって、前記中間点時間と前記終点時間間に複数のサンプル点を生成することと、
前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第２サブ速度軌跡を示す曲線を得ることと、を含む。

１つの実施形態において、前記速度と時間のＮ次多項式関数を生成することは、
前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度、前記終点時間、前記終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に基づいて、前記Ｎ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｎが５であること、を含む。

１つの実施形態において、前記各第１サブ速度軌跡の加速度と加加速度は連続的に変化し、前記各第２サブ速度軌跡の加速度と加加速度は連続的に変化し、各中間点の加加速度と各終点の加加速度は０である。

本発明の第２態様は、速度軌跡の生成装置を提供する。当該速度軌跡の生成装置は、
生成しようとする、第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡とを含む速度軌跡の起点時間、中間点時間、及び終点時間を設定する設定モジュールと、
前記起点時間と前記中間点時間間に、起点速度と複数の中間点速度とに基づいて、前記起点速度に対応する複数の前記第１サブ速度軌跡を生成する第１サブ速度軌跡生成モジュールと、
前記中間点時間と前記終点時間間に、前記各第１サブ速度軌跡に対して、対応する複数の終点速度に基づいて、複数の第２サブ速度軌跡を生成する第２サブ速度軌跡生成モジュールと、を含む。

１つの実施形態において、本発明の実施形態における装置は、
前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成するための中間点速度生成モジュールと、をさらに含む。

１つの実施形態において、前記中間点速度生成モジュールは、
前記起点速度と、加速度上限値とに基づいて、中間点速度の最大値を確定するための第１確定サブモジュールと、
前記起点速度と、加速度下限値とに基づいて、中間点速度の最小値を確定するための第２確定サブモジュールと、
予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記中間点速度の最大値と前記中間点速度の最小値間に、複数の前記中間点速度を確定するための第３確定サブモジュールと、を含む。

１つの実施形態において、前記第１サブ速度軌跡生成モジュールは、
速度と時間のＭ次多項式関数を生成し、Ｍが１よりも大きい正整数である第１生成サブモジュールと、
前記Ｍ次多項式関数により、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、前記起点時間と前記中間点時間間に複数のサンプル点を生成するための第２生成サブモジュールと、
前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第１サブ速度軌跡を示す曲線を得るための第１フィッティングモジュールと、を含む。

１つの実施形態において、前記第１生成サブモジュールは、
前記起点時間、前記起点速度、起点加速度、前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度及び中間点加加速度に基づいて、前記Ｍ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｍが５である第１確定ユニット、を含む。

１つの実施形態において、本発明の実施形態における装置は、
前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成するための終点速度生成モジュールをさらに含む。

１つの実施形態において、前記終点速度生成モジュールは
前記中間点速度と、加速度上限値とに基づいて、終点速度の最大値を確定するための第４確定サブモジュールと、
前記中間点速度と、加速度下限値とに基づいて、終点速度の最小値を確定するための第５確定サブモジュールと、
予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記終点速度の最大値と前記終点速度の最小値間に、複数の前記終点速度を確定するための第６確定サブモジュールと、を含む。

１つの実施形態において、前記第２サブ速度軌跡生成モジュールは、
速度と時間のＮ次多項式関数を生成し、Ｎが１よりも大きい正整数である第３生成サブモジュールと、
前記Ｎ次多項式関数により、予め設定された時間間隔をもって、前記中間点時間と前記終点時間間に複数のサンプル点を生成するための第４生成サブモジュールと、
前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第２サブ速度軌跡を示す曲線を得るための第２フィッティングサブモジュールと、を含む。

１つの実施形態において、前記第３生成サブモジュールは、
前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度、前記終点時間、前記終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に基づいて、前記Ｎ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｎが５である第２確定ユニットを含む。

本発明の第３態様は、速度軌跡の生成装置を提供している。前記装置の機能は、ハードウェアによって実現されてもよく、ハードウェアをもって対応するソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。前記ハードウェア又はソフトウェアは、上記機能に対応する１つ又は複数のモジュールを含む。

１つの可能な実施形態において、前記装置には、プロセッサとメモリとが含まれ、前記メモリは、前記装置が上記の方法を実行することをサポートするプログラムを記憶することに用いられ、前記プロセッサは、前記メモリに記憶されるプログラムを実行するように構成される。前記装置は、他のデバイス又は通信ネットワークと通信するための通信インターフェースをさらに含むことができる。

本発明の第４態様は、速度軌跡の生成装置に使用される、上記の方法を実施するためのプログラムを含むコンピュータプログラム命令を記憶するためのコンピュータ可読記憶媒体を提供している。

上記の技術案は、人間運転にもっと合う速度軌跡を生成することができ、乗客の快適性を向上させ、アルゴリズムを簡易化することができる。

上記の略述は、単に説明のために過ぎず、いかなる限定をも目的としない。上記に記載されている例示的な態様、実施形態、及び特徴以外に、図面及び下記の詳細説明を参照することによって、本発明のさらなる態様、実施形態、及び特徴の理解を促す。

本発明の実施形態における速度軌跡の生成方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における速度軌跡の生成方法の適用例を示す図である。 本発明の他の実施形態における速度軌跡の生成方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態における速度軌跡の生成方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態における速度軌跡の生成方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態における速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態における速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態における速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。

図面において特に規定されない限り、複数の図面において同様の図面符号は、同様又は類似的な部材又はエレメントを示す。これらの図面は必ずしも実際の比例に従って製図されたものではない。これらの図面は本発明に基づいて開示された幾つかの実施形態を描いたものに過ぎず、本発明の範囲に対する制限としてはならないことを理解すべきである。

下記において、幾つかの例示的実施形態を簡単に説明する。当業者が把握出来るよう、本発明の主旨又は範囲を逸脱しない限り、様々な方式により説明された実施形態に変更可能である。従って、図面と説明は制限を加えるものでなく、本質的には例示的なものである。

図１は、本発明の実施形態における速度軌跡の生成方法を示すフローチャートである。図１に示すように、当該方法は、下記のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を含む。
ステップＳ１１において、生成しようとする、第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡とを含む速度軌跡の起点時間、中間点時間、及び終点時間を設定する。
ステップＳ１２において、前記起点時間と前記中間点時間間に、起点速度と複数の中間点速度とに基づいて、前記起点速度に対応する複数の前記第１サブ速度軌跡を生成する。
ステップＳ１３において、前記中間点時間と前記終点時間間に、前記各第１サブ速度軌跡に対して、対応する複数の終点速度に基づいて、複数の第２サブ速度軌跡を生成する。

自動運転車両は、走行のために、軌跡を計画する必要がある。例えば、径路軌跡と速度軌跡を計画する。ここで、径路軌跡を計画することは、自動運転車両の開始位置から終点位置までの径路を確定することを含むことができる。速度軌跡を計画することは、自動運転車両が選定された径路軌跡に従って走行する時の速度を確定することを含むことができる。
本実施形態において、速度軌跡を生成することは、起点時間ｔ０と中間点時間ｔ１間に第１サブ速度軌跡を生成することと、中間点時間ｔ１と終点時間ｔ２間に第２サブ速度軌跡を生成することと、を含むことができる。

一例として、図２に示すように、速度軌跡は、１次元の速度（ｖ）－時間（ｔ）曲線を含むことができる。生成された各速度軌跡はいずれも３つのキーポイント、即ち、起点、中間点、及び終点を含むことができる。ここで、起点は、起点時間、起点速度、起点加速度、及び起点加加速度に対応することができ、中間点は、中間点時間、中間点速度、中間点加速度、及び中間点加加速度に対応することができ、終点は、終点時間、終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に対応することができる。ここで、加速度の１次導関数は加加速度と称してもよい。
該当例において、起点は、（起点時間、起点速度）にて表されることができ、中間点は、（中間点時間、中間点速度）にて表されることができ、終点は、（終点時間、終点速度）にて表されることができる。さらに、第１サブ速度軌跡は、起点と中間点間を繋げる曲線を含むことができ、第２サブ速度軌跡は、中間点と終点間を繋げる曲線を含むことができる。ここで、速度軌跡は、対応する起点速度と終点速度にて表されることができ、第１サブ速度軌跡は、対応する起点速度と中間点速度にて表されることができ、第２サブ速度軌跡は、対応する中間点速度と終点速度にて表されることができる。

例えば、中間点速度ｖ１１１に基づいて第１サブ速度軌跡（ｖ０、ｖ１１１）を生成し、第１サブ速度軌跡（ｖ０、ｖ１１１）に対応する終点速度ｖ１２１に基づいて、第２サブ速度軌跡（ｖ１１１、ｖ１２１）を生成し、それによって速度軌跡（ｖ０、ｖ１２１）を得る。
一例において、図２に示すように、中間点時間ｔ１に対応する中間点速度は、複数個、例えばｖ１１１、ｖ２１１、及びｖ３１１を有することができ、それによって複数の中間点（ｖ１１１、ｔ１）、（ｖ２１１、ｔ１）、及び（ｖ３１１、ｔ１）を確定することができる。起点と１つの中間点を繋げると、１つの第１サブ速度軌跡を生成することができ、それによって複数の第１サブ速度軌跡（ｖ０、ｖ１１１）、（ｖ０、ｖ２１１）、及び（ｖ０、ｖ３１１）を生成することができる。ここで、各中間点速度に対応する中間点加加速度は、いずれも０メートル（ｍ）／秒（ｓ）^２に設定されることができる。

各々の第１サブ速度軌跡については、それに対応する終点速度は複数個を有することができ、さらに複数の第２サブ速度軌跡を生成することができる。
例えば、第１サブ速度軌跡（ｖ０、ｖ１１１）は、複数の終点速度ｖ１２１、ｖ１２２、及びｖ１２３に対応しており、それによって複数の第２サブ速度軌跡（ｖ１１１、ｖ１２１）、（ｖ１１１、ｖ１２２）、及び（ｖ１１１、ｖ１２３）を生成することができる。
また例えば、第１サブ速度軌跡（ｖ０、ｖ２１１）は、複数の終点速度ｖ２２１、ｖ２２２、及びｖ２２３に対応しており、それによって複数の第２サブ速度軌跡（ｖ２１１、ｖ２２１）、（ｖ２１１、ｖ２２２）、及び（ｖ２１１、ｖ２２３）を生成することができる。
さらに例えば、第１サブ速度軌跡（ｖ０、ｖ３１１）は、複数の終点速度ｖ３２１、ｖ３２２、及びｖ３２３に対応しており、それによって複数の第２サブ速度軌跡（ｖ３１１、ｖ３２１）、（ｖ３１１、ｖ１２２）、及び（ｖ３１１、ｖ３２３）を生成することができる。
ここで、各終点速度に対応する終点加加速度は、いずれも０ｍ／ｓ^２に設定されることができる。

１つの実施形態において、自動運転車両の現在速度、現在時間を取得し、それぞれ起点速度ｖ０、起点時間ｔ０とすることができ、さらにその後の一定時間区間Δｔ（Δｔ＝ｔ２－ｔ０）内の速度軌跡を計画する。例えば、Δｔが８ｓである。通常、自動運転車両の走行速度が１５ｍ／ｓ左右であり、ブレーキ時間が７．５ｓ左右である。また、通常、８ｓ後の速度軌跡を計画するには誤差が大きい。そのため、８ｓ以内の速度軌跡を計画するのはデータ冗長を下げ、計画の正確性を向上させることができる。
なお、本実施形態において中間点時間の値を限定しない。例えば、ｔ１をΔｔ／２に等しくしてもよく、Δｔ／２よりも小さく又は大きくしてもよい。

１つの実施形態において、図３に示すように、速度軌跡の生成方法は、ステップＳ２１をさらに含むことができる。
ステップＳ２１において、前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の中間点速度を生成する。
自動運転車両の異なる動力性能によって、速度軌跡を計画する時に、自動運転車両の加速度ａの閾値を参照することができる。ここで、加速度ａの閾値は加速度の最大値ａ_ｍａｘと加速度の最小値ａ_ｍｉｎを含むことができ、例えば、ａ_ｍａｘ＝２ｍ／ｓ^２、ａ_ｍｉｎ＝－４ｍ／ｓ^２、即ち、－４ｍ／ｓ^２≦ａ≦２ｍ／ｓ^２である。
起点速度ｖ０、及び起点時間ｔ０と中間点時間ｔ１との時間差Δｔ１に基づいて、加速度上限値ａ_ｍａｘと加速度下限値ａ_ｍｉｎを満たす条件で、複数の中間点速度ｖ１を計算することができる。

１つの実施形態において、ステップＳ２１は、
（１）前記起点速度と、前記加速度上限値とに基づいて、中間点速度の最大値を確定するステップと、
（２）前記起点速度と、前記加速度下限値とに基づいて、中間点速度の最小値を確定するステップと、
（３）予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記中間点速度の最大値と前記中間点速度の最小値間に、複数の前記中間点速度を確定するステップと、
を含むことができる。

例えば、ｖ０＝１２ｍ／ｓ、Δｔ１＝ｔ１－ｔ０＝４ｓとする。ａ_ｍａｘ＝２ｍ／ｓ^２、ａ_ｍｉｎ＝－４ｍ／ｓ^２に基づいて、中間点速度の最大値ｖ１_ｍａｘと中間点速度の最小値ｖ１_ｍｉｎを確定することができ、即ち、ｖ１_ｍａｘ＝ｖ０＋ａ_ｍａｘ×Δｔ１＝２０ｍ／ｓ、ｖ１_ｍｉｎ＝ｖ０＋ａ_ｍｉｎ×Δｔ１＝０ｍ／ｓ（０ｍ／ｓよりも小さい時に、０ｍ／ｓとする）である。そして、中間点速度ｖ１の値は０ｍ／ｓ^２≦ｖ１≦２０ｍ／ｓという条件を満たすことができる。
０．５ｍ／ｓのようにサンプリング速度間隔を予め設定することができる。当該サンプリング速度間隔に基づいて、中間点速度の最大値ｖ１_ｍａｘと中間点速度の最小値ｖ１_ｍｉｎ間において、複数の中間点速度を確定する。例えば、２０ｍ／ｓ、１９．５ｍ／ｓ、１９ｍ／ｓ、１８．５ｍ／ｓ、１８ｍ／ｓ、……、１ｍ／ｓ、０．５ｍ／ｓ、０ｍ／ｓである。各中間点速度は、いずれも１つの第１サブ速度軌跡を生成することができる。

１つの実施形態において、図３に示すように、本実施形態の方法は、ステップＳ２２をさらに含むことができる。
ステップＳ２２において、前記中間点速度、前記中間点時間と前記終点時間の時間差、及び加速度限界値に基づいて、複数の終点速度を生成する。
例えば、中間点速度ｖ１、及び中間点時間ｔ１と終点時間ｔ２との時間差Δｔ２に基づいて、加速度上限値ａ_ｍａｘと加速度下限値ａ_ｍｉｎを満たす条件で、複数の終点速度ｖ２を計算することができる。各々の中間点速度ｖ１を利用することにより１つの終点速度ｖ２を計算することができる。Ｎ個の中間点速度ｖ１が存在する場合、Ｎ個の終点速度ｖ２を計算することができる。

１つの実施形態において、ステップＳ２２は、
（１）前記中間点速度と、加速度上限値とに基づいて、終点速度の最大値を確定するステップと、
（２）前記中間点速度と、加速度下限値とに基づいて、終点速度の最小値を確定するステップと、
（３）予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記終点速度の最大値と前記終点速度の最小値間に、複数の前記終点速度を確定するステップと、
を含むことができる。

例えば、ｖ１１１＝１７ｍ／ｓ、Δｔ２＝ｔ２－ｔ１＝４ｓとする。ａ_ｍａｘ＝２ｍ／ｓ^２、ａ_ｍｉｎ＝－４ｍ／ｓ^２に基づいて、終点速度の最大値ｖ２_ｍａｘと中間点速度の最小値ｖ２_ｍｉｎを確定することができ、即ち、ｖ２_ｍａｘ＝ｖ１１１＋ａ_ｍａｘ×Δｔ２＝２５ｍ／ｓ、ｖ２_ｍｉｎ＝ｖ１１１＋ａ_ｍｉｎ×Δｔ２＝１ｍ／ｓである。そして、終点速度ｖ２の値は、１ｍ／ｓ^２≦ｖ２≦２５ｍ／ｓという条件を満たすことができる。
予め設定されたサンプリング速度間隔、例えば、０．５ｍ／ｓに基づいて、終点速度の最大値ｖ２_ｍａｘと終点速度の最小値ｖ２_ｍｉｎ間において、複数の終点速度を確定する。例えば、２５ｍ／ｓ、２４．５ｍ／ｓ、２４ｍ／ｓ、……、１．５ｍ／ｓ、１ｍ／ｓである。各終点速度はいずれも１つの第２サブ速度軌跡を生成することができる。

１つの実施形態において、本実施形態における方法は、交通ルール内の速度制限条件に基づいて、中間点速度と終点速度を確定することをさらに含むことができる。例えば、計画された起点時間と終点時間間の径路軌跡に基づいて、当該径路軌跡に関わる交通ルールを得る。当該交通ルールに速度制限条件が含まれる場合、中間点速度と終点速度のいずれもは当該速度制限条件に満たすべきである。
一例において、第１サブ速度軌跡の加速度と加加速度は連続的に変化するものであってもよく、第２サブ速度軌跡の加速度と加加速度は連続的に変化するものである。実現方式に対して、本発明の実施形態においては限定しない。例えば、滑らかな曲線を使用して起点と中間点を繋げ、加速度と加加速度の連続的に変化する第１サブ速度軌跡を生成することができ、同様に、滑らかな曲線を使用して中間点と終点を繋げ、加速度と加加速度の連続的に変化する第２サブ速度軌跡を生成することができる。

１つの実施形態において、図４に示すように、ステップＳ１２は下記のステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を含むことができる。
ステップＳ４１において、速度と時間のＭ次多項式関数を生成し、Ｍが１よりも大きい正整数である。
ステップＳ４２において、前記Ｍ次多項式関数により、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、前記起点時間と前記中間点時間間に複数のサンプル点を生成する。
ステップＳ４３において、前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第１サブ速度軌跡を示す曲線を得る。

例えば、５次多項式関数ｖ１（ｔ）＝ｘ１１＋ｘ１２×ｔ＋ｘ１３×ｔ^２＋ｘ１４×ｔ^３＋ｘ１５×ｔ^４を生成し、ここで、ｘ１１、ｘ１２、ｘ１３、ｘ１４、及びｘ１５は係数である。起点時間、起点速度、起点加速度、中間点時間、中間点速度、中間点加速度、及び中間点加加速度に基づいて、５次多項式関数ｖ１（ｔ）のｘ１１、ｘ１２、ｘ１３、ｘ１４、及びｘ１５の値を確定することができる。ここで、自動運転車両の現在加速度に基づいて、起点加速度を確定することができ、各々の中間点加加速度はいずれも０ｍ／ｓ^２に設定されることができる。
また、１ｓのようにサンプリング時間間隔を予め設定することができ、さらに５次多項式関数ｖ１（ｔ）に基づいて、複数の第１サンプル点を確定することができる。ここで、第１サンプル点は、起点時間と中間点時間間の第１サンプリング時間（例えば、１ｓ、２ｓ、３ｓ）、及び第１サンプリング時間における速度（例えば、１ｓ、２ｓ、３ｓの時の速度）を含む。起点、複数の第１サンプル点、及び中間点をフィッティングすることにより第１サブ速度軌跡を生成することができる。

１つの実施形態において、図５に示すように、ステップＳ１３は下記のステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５３を含むことができる。
ステップＳ５１において、速度と時間のＮ次多項式関数を生成し、Ｎが１よりも大きい正整数である。
ステップＳ５２において、前記Ｎ次多項式関数により、予め設定された時間間隔をもって、前記中間点時間と前記終点時間間に複数のサンプル点を生成する。
ステップＳ５３において、前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第２サブ速度軌跡を示す曲線を得る。

例えば、５次多項式関数ｖ２（ｔ）＝ｘ２１＋ｘ２２×ｔ＋ｘ２３×ｔ^２＋ｘ２４×ｔ^３＋ｘ２５×ｔ^４を生成し、ここで、ｘ２１、ｘ２２、ｘ２３、ｘ２４、及びｘ２５は係数である。中間点時間、中間点速度、中間点加速度、終点時間、終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に基づいて、５次多項式関数ｖ２（ｔ）のｘ２１、ｘ２２、ｘ２３、ｘ２４、及びｘ２５の値を確定することができる。ここで、各々の終点加加速度はいずれも０ｍ／ｓ^２に設定することができる。
さらに、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、５次多項式関数ｖ２（ｔ）によって複数の第２サンプル点を確定することができる。ここで、第２サンプル点は、中間点時間と終点時間間の第２サンプリング時間（例えば、５ｓ、６ｓ、７ｓ）、及び第２サンプリング時間における速度（例えば、５ｓ、６ｓ、７ｓ時の速度）を含む。中間点、複数の第２サンプル点、及び終点をフィッティングして第２サブ速度軌跡を生成することができる。

運転者は通常、運転中に頻繁な加速、減速を行わない。本実施形態における速度軌跡の生成方法は、２段階のサンプリング方法を使用することによって、生成された速度軌跡は、加速度が連続的に変化する第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡を含み、人間運転にもっと合う速度軌跡を生成することができ、データ冗長を下げ、アルゴリズムを簡易化することができる。また、加加速度は、乗客の受力に関係し、即ち、乗客の自動運転車両に乗る快適性に影響する。本発明の実施形態における速度軌跡の生成方法は、加速度と加加速度が連続的に変化する第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡を生成することによって、運転をより安定させ、乗客の快適性を向上させることができる。さらに、速度軌跡を生成する時に、自動運転車両自身の加速度限度を考慮し、データの冗長を下げ、後続の、複数の速度軌跡から最適の速度軌跡を確定するためのアルゴリズムの優選の計算量を削減することができる。

図６は、本発明の実施形態による速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。図６に示すように、当該装置は、
生成しようとする、第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡とを含む速度軌跡の起点時間、中間点時間、及び終点時間を設定する設定モジュール１１と、
前記起点時間と前記中間点時間間に、起点速度と複数の中間点速度とに基づいて、前記起点速度に対応する複数の前記第１サブ速度軌跡を生成するための第１サブ速度軌跡生成モジュール１２と、
前記中間点時間と前記終点時間間に、前記各第１サブ速度軌跡に対して、対応する複数の終点速度に基づいて、複数の第２サブ速度軌跡を生成するための第２サブ速度軌跡生成モジュール１３と、を含むことができる。

１つの実施形態において、図７に示すように、本発明の実施形態における装置は、
前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成するための中間点速度生成モジュール２１、をさらに含むことができる。

１つの実施形態において、図８に示すように、中間点速度生成モジュール２１は、
前記起点速度及び加速度上限値に基づいて、中間点速度の最大値を確定するための第１確定サブモジュール７１と、
前記起点速度及び加速度下限値に基づいて、中間点速度の最小値を確定するための第２確定サブモジュール７２と、
予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記中間点速度の最大値と前記中間点速度の最小値間に、複数の前記中間点速度を確定するための第３確定サブモジュール７３と、を含むことができる。

１つの実施形態において、図９に示すように、第１サブ速度軌跡生成モジュール１２は、
速度と時間のＭ次多項式関数を生成し、Ｍが１よりも大きい正整数である第１生成サブモジュール４１と、
前記Ｍ次多項式関数により、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、前記起点時間と前記中間点時間間に複数のサンプル点を生成するための第２生成サブモジュール４２と、
前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第１サブ速度軌跡を示す曲線を得るための第１フィッティングモジュール４３と、を含むことができる。

１つの実施形態において、第１生成サブモジュール４１は、
前記起点時間、前記起点速度、起点加速度、前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度及び中間点加加速度に基づいて、前記Ｍ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｍが５である第１確定ユニットを含むことができる。

１つの実施形態において、図７に示すように、本発明の実施形態における装置は、
前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成するための終点速度生成モジュール２２、をさらに含むことができる。

１つの実施形態において、図８に示すように、終点速度生成モジュール２２は、
前記中間点速度と、加速度上限値とに基づいて、終点速度の最大値を確定するための第４確定サブモジュール８１と、
前記中間点速度と、加速度下限値とに基づいて、終点速度の最小値を確定するための第５確定サブモジュール８２と、
予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記終点速度の最大値と前記終点速度の最小値間に、複数の前記終点速度を確定するための第６確定サブモジュール８３と、を含むことができる。

１つの実施形態において、図９に示すように、第２サブ速度軌跡生成モジュール１３は、
速度と時間のＮ次多項式関数を生成し、Ｎが１よりも大きい正整数である第３生成サブモジュール５１と、
前記Ｎ次多項式関数により、予め設定された時間間隔をもって、前記中間点時間と前記終点時間間に複数のサンプル点を生成するための第４生成サブモジュール５２と、
前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第２サブ速度軌跡を示す曲線を得るための第２フィッティングサブモジュール５３と、を含むことができる。

１つの実施形態において、第３生成サブモジュール５１は、
前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度、前記終点時間、前記終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に基づいて、前記Ｎ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｎが５である第２確定ユニットを含むことができる。

１つの実施形態において、前記各第１サブ速度軌跡の加速度と加加速度が連続的に変化し、前記各第２サブ速度軌跡の加速度と加加速度が連続的に変換し、各中間点加加速度と各終点加加速度が０である。

本発明の実施形態において、各装置における各モジュールの機能は、上記の方法の対応する説明を参照することができ、ここでは省略する。

図１０は本発明の実施形態による速度軌跡の生成装置を示すブロック図である。図１０に示すように、当該装置には、メモリ１０１０とプロセッサ１０２０が含まれ、メモリ１０１０にプロセッサ１０２０で実行することができるコンピュータプログラムが記憶される。前記プロセッサ１０２０は、前記コンピュータプログラムを実行すると、上記の実施形態における速度軌跡の生成方法を実現する。前記メモリ１０１０とプロセッサ１０２０との数は、１つであってよく、複数であってもよい。

当該装置は、
他のデバイスと通信することに用いられ、データの交換伝送を行う通信インターフェース１０３０をさらに含む。
メモリ１０１０は、高速度ＲＡＭメモリを含んでもよく、少なくとも１つの磁気メモリのような不揮発性メモリ（ｎｏｎ－ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）をさらに含んでもよい。

メモリ１０１０、プロセッサ１０２０、及び通信インターフェース１０３０が個別に実現される場合、メモリ１０１０、プロセッサ１０２０、及び通信インターフェース１０３０は、バスによって相互接続して相互通信を行うことができる。前記バスは、インダストリスタンダードアーキテクチャ（ＩＳＡ、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バス、外部デバイス相互接続（ＰＣＩ、Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バス、又は拡張インダストリスタンダードアーキテクチャ（ＥＩＳＡ、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）バス等であってもよい。前記バスは、アドレスバス、データバス、制御バス等として分けられることが可能である。表示の便宜上、図１０に１本の太線のみで表示するが、バスが１つ又は１種類のみであることを意味しない。

任意選択で、具体的な実現において、メモリ１０１０、プロセッサ１０２０及び通信インターフェース１０３０が１つのチップに集成した場合、メモリ１０１０、プロセッサ１０２０、及び通信インターフェース１０３０は、内部インターフェースによって相互通信を行うことができる。

本発明の実施形態は、コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体を提供し、当該プログラムがプロセッサに実行される場合、上記の実施形態のいずれか１つに記載の方法を実現する。

本明細書において、「１つの実施形態」、「幾つかの実施形態」、「例」、「具体例」或いは「一部の例」などの用語とは、当該実施形態或いは例で説明された具体的特徴、構成、材料或いは特点を結合して、本発明の少なくとも１つの実施形態或いは実施例に含まれることを意味する。また、説明された具体的特徴、構成、材料或いは特点は、いずれか１つ或いは複数の実施形態または例において適切に結合することが可能である。また、矛盾しない限り、当業者は、本明細書の異なる実施形態または例、および、異なる実施形態または例における特徴を結合したり、組み合わせたりすることができる。
また、用語「第１」、「第２」とは比較的重要性を示している又は暗示しているわけではなく、単に説明のためのものであり、示される技術的特徴の数を暗示するわけでもない。そのため、「第１」、「第２」で限定される特徴は、少なくとも１つの当該特徴を明示又は暗示的に含むことが可能である。本出願の記載の中において、「複数」の意味とは、明確的に限定される以外に、２つ又は２つ以上を意味する。

フローチャート又はその他の方式で説明された、いかなるプロセス又は方法に対する説明は、特定な論理的機能又はプロセスのステップを実現するための命令のコードを実行可能な１つ又はそれ以上のモジュール、断片若しくはセグメントとして理解することが可能であり、さらに、本発明の好ましい実施形態の範囲はその他の実現を含み、示された、又は、記載の順番に従うことなく、係る機能に基づいてほぼ同時にまたは逆の順序に従って機能を実行することを含み、これは当業者が理解すべきことである。
フローチャートに示された、又はその他の方式で説明された論理及び／又はステップは、例えば、論理機能を実現させるための実行可能な命令のシーケンスリストとして見なされることが可能であり、命令実行システム、装置、又はデバイス（プロセッサのシステム、又は命令実行システム、装置、デバイスから命令を取得して実行することが可能なその他のシステムを含むコンピュータによるシステム）が使用できるように提供し、又はこれらの命令を組み合わせて使用する命令実行システム、装置、又はデバイスに使用されるために、いかなるコンピュータ読取可能媒体にも具体的に実現されることが可能である。本明細書において、「コンピュータ読取可能媒体」は、命令実行システム、装置、デバイス、又はこれらの命令を組み合わせて実行するシステム、装置又はデバイスが使用できるように提供するため、プログラムを格納、記憶、通信、伝搬又は伝送する装置であってもよい。コンピュータ読み取り可能媒体のより具体的例（非網羅的なリスト）として、１つ又は複数の布配線を含む電気接続部（電子装置）、ポータブルコンピュータディスク（磁気装置）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、消去書き込み可能リード・オンリー・メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバー装置、及びポータブル読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）を少なくとも含む。また、コンピュータ読み取り可能媒体は、そのうえで前記プログラムを印字できる紙又はその他の適切な媒体であってもよく、例えば紙又はその他の媒体に対して光学的スキャンを行い、そして編集、解釈又は必要に応じてその他の適切の方式で処理して電子的方式で前記プログラムを得、その後コンピュータメモリに記憶することができるためである。

なお、本発明の各部分は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせによって実現されることができる。上記実施形態において、複数のステップ又は方法は、メモリに記憶された、適当な命令実行システムによって実行されるソフトウェア又はファームウェアによって実施されることができる。例えば、ハードウェアによって実現するとした場合、別の実施形態と同様に、データ信号に対して論理機能を実現する論理ゲート回路を有する離散論理回路、適切な混合論理ゲート回路を有する特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＧＰＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などといった本技術分野において公知である技術のうちのいずれか１つ又はそれらの組み合わせによって実現される。
当業者は、上記の実施形態における方法に含まれるステップの全部又は一部を実現するのは、プログラムによって対応するハードウェアを指示することによって可能であることを理解することができる。前記プログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記憶されてもよく、当該プログラムが実行されるとき、方法の実施形態に係るステップのうちの１つ又はそれらの組み合わせを含むことができる。

また、本発明の各実施形態における各機能ユニットは、１つの処理モジュールに統合されてよく、別個の物理的な個体であってもよく、２つ又は３つ以上のユニットが１つのモジュールに統合されてもよい。上記の統合モジュールは、ハードウェアで実現されてもよく、ソフトウェア機能モジュールで実現されてもよい。上記の統合モジュールが、ソフトウェア機能モジュールで実現され、しかも独立した製品として販売又は使用される場合、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶されてもよい。前記記憶媒体は読取専用メモリ、磁気ディスク又は光ディスク等であってもよい。

上記の記載は、単なる本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はそれに限定されることなく、当業者が本発明に開示されている範囲内において、容易に想到し得る変形又は置換は、全て本発明の範囲内に含まれるべきである。そのため、本発明の範囲は、記載されている特許請求の範囲に準じるべきである。

Claims (16)

1. 生成しようとする、第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡とを含む速度軌跡の起点時間、中間点時間、及び終点時間を設定することと、
   前記起点時間と前記中間点時間間に、起点速度と複数の中間点速度とに基づいて、前記起点速度に対応する複数の前記第１サブ速度軌跡を生成することと、
   前記中間点時間と前記終点時間間に、前記各第１サブ速度軌跡に対して、対応する複数の終点速度に基づいて、複数の第２サブ速度軌跡を生成することと、
   前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成すること、を含み、
   前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成することは、
   前記起点速度と、加速度上限値とに基づいて、中間点速度の最大値を確定することと、
   前記起点速度と、加速度下限値とに基づいて、中間点速度の最小値を確定することと、
   予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記中間点速度の最大値と前記中間点速度の最小値間に、複数の前記中間点速度を確定することと、を含む、
   ことを特徴とする速度軌跡の生成方法。
2. 前記第１サブ速度軌跡を生成することは、
   速度と時間のＭ次多項式関数を生成し、Ｍが１よりも大きい正整数であることと、
   前記Ｍ次多項式関数により、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、前記起点時間と前記中間点時間間に複数のサンプル点を生成することと、
   前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第１サブ速度軌跡を示す曲線を得ることと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の速度軌跡の生成方法。
3. 前記速度と時間のＭ次多項式関数を生成することは、
   前記起点時間、前記起点速度、起点加速度、前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度及び中間点加加速度に基づいて、前記Ｍ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｍが５であること、を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の速度軌跡の生成方法。
4. 前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成することをさらに含み、
   前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成することは、
   前記中間点速度と、加速度上限値とに基づいて、終点速度の最大値を確定することと、
   前記中間点速度と、加速度下限値とに基づいて、終点速度の最小値を確定することと、
   予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記終点速度の最大値と前記終点速度の最小値間に、複数の前記終点速度を確定することと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の速度軌跡の生成方法。
5. 前記第２サブ速度軌跡を生成することは、
   速度と時間のＮ次多項式関数を生成し、Ｎが１よりも大きい正整数であることと、
   前記Ｎ次多項式関数により、予め設定された時間間隔をもって、前記中間点時間と前記終点時間間に複数のサンプル点を生成することと、
   前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第２サブ速度軌跡を示す曲線を得ることと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の速度軌跡の生成方法。
6. 前記速度と時間のＮ次多項式関数を生成することは、
   前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度、前記終点時間、前記終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に基づいて、前記Ｎ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｎが５であること、を含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の速度軌跡の生成方法。
7. 前記各第１サブ速度軌跡の加速度と加加速度は連続的に変化し、前記各第２サブ速度軌跡の加速度と加加速度は連続的に変化し、各中間点の加加速度と各終点の加加速度は０である、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法。
8. 生成しようとする、第１サブ速度軌跡と第２サブ速度軌跡とを含む速度軌跡の起点時間、中間点時間、及び終点時間を設定する設定モジュールと、
   前記起点時間と前記中間点時間間に、起点速度と複数の中間点速度とに基づいて、前記起点速度に対応する複数の前記第１サブ速度軌跡を生成する第１サブ速度軌跡生成モジュールと、
   前記中間点時間と前記終点時間間に、前記各第１サブ速度軌跡に対して、対応する複数の終点速度に基づいて、複数の第２サブ速度軌跡を生成する第２サブ速度軌跡生成モジュールと
   前記起点速度と、前記起点時間と前記中間点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、前記複数の中間点速度を生成する中間点速度生成モジュールと、を含み、
   前記中間点速度生成モジュールは、
   前記起点速度と、加速度上限値とに基づいて、中間点速度の最大値を確定する第１確定サブモジュールと、
   前記起点速度と、加速度下限値とに基づいて、中間点速度の最小値を確定する第２確定サブモジュールと、
   予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記中間点速度の最大値と前記中間点速度の最小値間に、複数の前記中間点速度を確定する第３確定サブモジュールと、を含む、
   ことを特徴とする速度軌跡の生成装置。
9. 前記第１サブ速度軌跡生成モジュールは、
   速度と時間のＭ次多項式関数を生成し、Ｍが１よりも大きい正整数である第１生成サブモジュールと、
   前記Ｍ次多項式関数により、予め設定されたサンプリング時間間隔をもって、前記起点時間と前記中間点時間間に複数のサンプル点を生成する第２生成サブモジュールと、
   前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第１サブ速度軌跡を示す曲線を得る第１フィッティングモジュールと、を含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の速度軌跡の生成装置。
10. 前記第１生成サブモジュールは、
    前記起点時間、前記起点速度、起点加速度、前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度及び中間点加加速度に基づいて、前記Ｍ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｍが５である第１確定ユニットを含む、
    ことを特徴とする請求項９に記載の速度軌跡の生成装置。
11. 前記中間点速度と、前記中間点時間と前記終点時間の時間差と、加速度限界値とに基づいて、複数の終点速度を生成する終点速度生成モジュール、をさらに含み、
    前記終点速度生成モジュールは、
    前記中間点速度と、加速度上限値とに基づいて、終点速度の最大値を確定する第４確定サブモジュールと、
    前記中間点速度と、加速度下限値とに基づいて、終点速度の最小値を確定する第５確定サブモジュールと、
    予め設定されたサンプリング速度間隔をもって、前記終点速度の最大値と前記終点速度の最小値間に、複数の前記終点速度を確定する第６確定サブモジュールと、を含む、
    ことを特徴とする請求項８に記載の速度軌跡の生成装置。
12. 前記第２サブ速度軌跡生成モジュールは、
    速度と時間のＮ次多項式関数を生成し、Ｎが１よりも大きい正整数である第３生成サブモジュールと、
    前記Ｎ次多項式関数により、予め設定された時間間隔をもって、前記中間点時間と前記終点時間間に複数のサンプル点を生成する第４生成サブモジュールと、
    前記複数のサンプル点をフィッティングして、前記第２サブ速度軌跡を示す曲線を得る第２フィッティングサブモジュールと、を含む、
    ことを特徴とする請求項８に記載の速度軌跡の生成装置。
13. 前記第３生成サブモジュールは、
    前記中間点時間、前記中間点速度、中間点加速度、前記終点時間、前記終点速度、終点加速度、及び終点加加速度に基づいて、前記Ｎ次多項式関数の各次数の係数を確定し、Ｎが５である第２確定ユニットを含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の速度軌跡の生成装置。
14. １つ又は複数のプロセッサと、
    請求項１～７のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法を実現するための１つ又は複数のプログラムを記憶するためのメモリと、
    前記１つ又は複数のプロセッサは、前記１つ又は複数のプログラムが前記１つ又は複数のプロセッサに実行される場合、請求項１～７のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法を実現させる、
    ことを特徴とする速度軌跡の生成装置。
15. 請求項１～７のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法を実現するためのプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体であって、
    当該プログラムがプロセッサに実行される場合、請求項１～７のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法を実現させる、
    ことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
16. 請求項１～７のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法を実現するためのプログラムであって、コンピュータにおいて、プロセッサにより実行される場合、請求項１～７のいずれか１項に記載の速度軌跡の生成方法を実現することを特徴とするプログラム。

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