[发明专利]一种面向自动驾驶的车道级地图几何模型建立方法

权利要求书

1.一种面向自动驾驶的车道级地图几何模型建立方法，其特征在于，该方法为使用分段三次多项式来构建路网几何模型，具体包括以下步骤：

步骤一、对于一系列的道路数据点，估计每一点的切线方向；

步骤二、设定每一段的起点i和终点j，起始使用四个点进行拟合；

步骤三、将上一轮拟合的终点即新一轮拟合的起点平移至坐标系原点得到一个新的数据集；

步骤四、利用起点和终点的值根据公式得出三次多项式的四个系数；公式具体如下：

针对分段三次曲线，以第一段和第二段来说明考虑的分段的连续性约束；

三次多项式曲线表达式为y＝a₀+a₁·x+a₂·x²+a₃·x³ (1)

其导数表达式为y’＝a₁+2a₂·x+3a₃·x² (2)

第一段曲线的起点设在原点，即x(0)＝0,y(0)＝0；

代入(1)中可得a₀＝0；

设起点的斜率为k₀，即y’(0)＝k₀；

代入(2)中可得a₁＝k₀；

这样公式(1)可以写成y＝y(0)+k₀·x+a₂·x²+a₃·x³ (3)

公式(2)可以写成y’＝k₀+2a₂·x+3a₃·x² (4)

对于第一段曲线上一点M(x(m),y(m))在该点处斜率为k_m,代入公式(3)(4)中得出如下矩阵方程式

步骤五、根据步骤四中求出的系数算出：

y1(k)＝a₀+a₁·x(k)+a₂·x(k)²+a₃·x(k)³ k＝i+1,…,j-1 (8)

设定判断量ε如下：

ε＝|y1(k)-y(k)| k＝i+1,…,j-1 (9)

其中y1是将数据点的横坐标代入构建的曲线方程计算得到的纵坐标值，y是数据点的真实纵坐标值；

步骤六、设定阈值δ，设计启发式判定准则：设定计数变量num，当ε大于判断阈值δ时，计数增加1，当计数num超过了计数阈值时，进行分段，将上一段的终点赋值给下一段的起点，进行步骤七；否则，继续判断下一个数据点，返回到步骤四；

步骤七、与之前拟合段转换到同一坐标系；使用下面公式进行坐标变换：

y＝a₀+a₁·(x-x(i))+a₂·(x-x(i))²+a₃·(x-x(i))³+y(i) (10)

然后返回到步骤二进行新一段曲线的拟合。

2.根据权利要求1所述的一种面向自动驾驶的车道级地图几何模型建立方法，其特征在于，所述步骤一中估计每一点的切线方向的具体方法如下：

11)对于同样的道路数据点，采用最小二乘法进行分段拟合；设立分段点为i；

12)从第一段曲线开始拟合，设每一段的拟合终点为j，起始使用四个点进行拟合；

13)对于每一段，用最小二乘法拟合成三次多项式，

设定判断值如下：

其中，y2是将数据点的横坐标代入最小二乘法拟合成的三次多项式计算得到的纵坐标值，y是数据点的真实纵坐标值；

将阈值设置为δ₁，当判断值大于阈值时，将j的值分配给i作为新的分段点，否则j的值增加1并返回步骤13)直到最后一个点。

14)根据拟合的分段三次多项式方程计算相应点的导数，即每个点的估计斜率值。