CN101898559B - 用于自动泊车的路径规划 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于自动泊车的路径规划，具体而言提供一种确定车辆路径的方法，所述方法用于将车辆自动地平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间的空间中。远程地感测在所述第一物体与所述第二物体之间的距离。确定所述距离是否足以使车辆平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间。确定开始平行停泊操纵的第一位置。确定可用停泊空间内的对应于车辆路径的终点位置的第二位置。确定所述第一位置与中间位置之间的第一弧形行进轨迹并确定所述第二位置与所述中间位置之间的第二弧形行进轨迹。第一弧形轨迹互补于第二弧形轨迹，以便形成在所述第一位置到所述第二位置之间提供平滑向后转向操纵的回旋曲线。

Description

用于自动泊车的路径规划

技术领域

本发明总体涉及车辆的自动停泊。 

背景技术

使车辆平行停泊在两个车辆之间对于驾驶员来说通常是个难题。半自动泊车系统是基于车辆的系统，其被设计成用于帮助驾驶员实施困难的泊车操纵例如平行停泊。这些系统引导驾驶员使车辆转向通过其意向轨迹路径或者在车辆的驾驶员偏离意向轨迹路径时增加/减少动力转向力。在这些系统中，驾驶员被要求控制转向力或者对转向盘做出一些调节。 

发明内容

本发明实施例的优点提供自动平行停泊系统，所述系统基于圆弧和回旋曲线平滑停泊轨迹的轮廓。所述自动平行停泊系统提供单循环转向操纵或两循环转向操纵的路径规划。 

实施例构思一种确定车辆路径的方法，所述方法用于响应于第一物体与第二物体之间的可用停泊距离而将车辆自动地平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间的空间中。远程地感测所述第一物体与所述第二物体之间的距离。基于阈值确定所述距离是否足以使车辆平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间。确定第一位置以开始平行停泊操纵。确定可用停泊空间内的对应于车辆路径的终点位置的第二位置。确定所述第一位置与中间位置之间的第一弧形行进轨迹，并且确定所述第二位置与所述中间位置之间的第二弧形行进轨迹。第一弧形轨迹互补于第二弧形轨迹，以便形成在所述第一位置到所述第二位置之间提供平滑向后转向操纵的回旋曲线。控制转向致动器以遵循所述确定出的车辆路径。 

实施例构思一种用于将车辆平行停泊在第一物体与第二物体之间的自动停泊系统。感测装置用于检测与被驱动车辆接近的物体，感测装置提供构造成用于确定第一物体与第二物体之间的空间的信号。控 制器接收识别第一物体与第二物体之间的空间的信号。控制器自动地控制车辆的转向以便平行停泊被驱动车辆。控制器确定第一位置与中间位置之间的第一弧形行进轨迹。第一弧形轨迹由至少一个回旋曲线和圆弧协同形成。控制器确定在第二位置与中间位置之间的第二弧形行进轨迹。第二弧形轨迹由至少一个回旋曲线和圆弧协同形成。第一弧形轨迹在中间位置处互补于第二弧形轨迹，以便形成从第一位置到第二位置的平滑过渡向后转向操纵。控制器使用所述平滑过渡向后转向操纵以便自动地平行停泊被驱动车辆。 

本发明涉及一种确定车辆路径的方法，所述方法用于响应于第一物体与第二物体之间的可用停泊距离而将车辆自动地平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间的空间中，所述方法包括以下步骤： 

远程地感测所述第一物体与所述第二物体之间的距离； 

基于阈值确定所述距离是否足以使车辆平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间； 

确定开始平行停泊操纵的第一位置； 

确定可用停泊空间内的对应于车辆路径的终点位置的第二位置； 

确定所述第一位置与中间位置之间的第一弧形行进轨迹、和所述第二位置与所述中间位置之间的第二弧形行进轨迹，其中第一弧形轨迹互补于第二弧形轨迹，以便形成在所述第一位置到所述第二位置之间提供平滑向后转向操纵的回旋曲线；以及 

控制转向致动器以遵循所确定出的车辆路径。 

根据上述的方法，所述第一弧形轨迹包括基于具有第一中心点的圆弧的第一节段，并且所述第二弧形轨迹包括基于具有第二中心点的圆弧的第一节段。 

根据上述的方法，所述第一弧形轨迹还包括从所述第一弧形轨迹的所述第一节段延伸到所述中间位置的第二节段，其中所述第二弧形轨迹还包括从所述第二弧形轨迹的所述第一节段延伸到所述中间位置的第二节段，并且所述第一弧形轨迹的所述第二节段和所述第二弧形轨迹的所述第二节段是圆弧。 

根据上述的方法，所述第一弧形轨迹还包括从所述第一位置延伸到所述第一弧形轨迹的所述第一节段的初始节段，所述初始节段形成回旋曲线。 

根据上述的方法，所述第二弧形轨迹还包括从所述第二位置延伸到所述第二弧形轨迹的所述第一节段的末尾节段，所述末尾节段形成回旋曲线。 

根据上述的方法，所述第二位置是所述停泊空间内的最终停泊位置。 

根据上述的方法，所述第二位置是临时停止位置，其中车辆在所述临时停止位置处从向后转向操纵转变为向前转向操纵，所述向前转向操纵使用大致零转向车轮角以使车辆停泊在最终停泊位置处。 

根据上述的方法，所述第二位置是临时停止位置，用于完成两循环平行停泊操纵的第一循环，所述方法还包括执行具有不等于零的转向车轮角的向前转向操纵以便将车辆停泊在最终停泊位置处的步骤。 

根据上述的方法，所述向后转向操纵包括顺时针方向的多个转向循环和逆时针方向的多个转向循环。 

根据上述的方法，在所述第一位置处的所述转向车轮角初始地等于零。 

根据上述的方法，在所述中间位置处的所述转向车轮角等于零。 

根据上述的方法，在车辆的右前拐角处于距第二物体的左后拐角的最小距离时确定车辆在中间位置处。 

根据上述的方法，用于双循环平行停泊操纵的第二阶段的向前转向操纵还包括确定第二位置与第三位置之间的第三弧形行进轨迹。 

根据上述的方法，用于第二阶段的向前转向操纵基于恒定转向角，所述恒定转向角形成在第二位置与第三位置之间具有恒定半径的曲率的路径。 

根据上述的方法，第三位置是车辆在第一物体与第二物体之间的最终停泊位置。 

本发明还涉及一种用于将车辆平行停泊在第一物体与第二物体之间的自动停泊系统，所述系统包括： 

用于检测与被驱动车辆接近的物体的感测装置，所述感测装置提供构造成用于确定第一物体与第二物体之间的空间的信号；以及 

控制器，所述控制器接收识别第一物体与第二物体之间的空间的信号，所述控制器自动地控制车辆的转向，以便平行停泊被驱动车辆； 

其中，所述控制器确定第一位置与中间位置之间的第一弧形行进 轨迹，所述第一弧形轨迹由至少一个回旋曲线和圆弧协同形成，并且其中，所述控制器确定在第二位置与中间位置之间的第二弧形行进轨迹，所述第二弧形轨迹由至少一个回旋曲线和圆弧协同形成，其中，第一弧形轨迹在中间位置处互补于第二弧形轨迹，以便形成从第一位置到第二位置的平滑过渡向后转向操纵，并且其中，所述控制器使用所述平滑过渡向后转向操纵以便自动地平行停泊被驱动车辆。 

根据上述的系统，所述感测装置包括基于超声波的感测装置。 

根据上述的系统，所述感测装置包括基于雷达的感测装置。 

根据上述的系统，所述感测装置包括基于图像的感测装置。 

根据上述的系统，还包括电力转向装置用于自动地产生到转向驱动器的转向转矩。 

附图说明

图1是示出根据实施例的自动平行停泊系统的框图。 

图2是几何示意图，示出根据实施例的用于应用单循环转向策略操纵的车辆路径规划。 

图3是根据实施例的车辆的几何示意图。 

图4是根据实施例的道路车轮角作为车辆行进的距离的函数的曲线图。 

图5是根据实施例的平滑道路车轮角轮廓的曲线图。 

图6是根据实施例的车辆沿平滑路径轮廓的轨迹的图示。 

图7-8是几何示意图，示出根据实施例的用于应用两循环转向策略操纵的车辆路径规划。 

图9是示出根据实施例的相对于可用停泊空间的初始车辆定位的几何图示。 

图10是示出根据实施例的可接受的初始车辆开始位置的图示。 

具体实施方式

图1示出用于使车辆平行停泊的自动转向系统10的实施例。自动转向系统10包括转向模块12和用于控制车辆的转向轮16的控制器14。转向模块12可以是能够在没有驾驶员的经车辆转向盘的转向指令的情况下使转向轮16枢转的电子模块或者类似装置。控制器14将控制输 入信号提供给转向模块12，例如常规的电子动力转向模块，以便在停泊操纵期间控制转向轮的枢转。控制器14可以与转向模块12分开或者可以整合在转向模块12内作为单个单元。 

自动转向系统10还包括感测装置18，用于检测与被驱动车辆接近的物体。感测装置18检测车辆侧向存在物体与否，以便确定第一物体与第二物体之间的可用停泊空间。感测装置18可包括基于雷达的感测装置、基于超声波的感测装置、基于成像的感测装置或者能提供表征物体之间可用空间的信号的类似装置。感测装置18与控制器14通信，以便将信号提供给控制器14。感测装置18可以确定相应物体之间的距离并且将确定出的距离传送给控制器14，或者感测装置18可将信号提供给控制器14以由控制器14使用从而确定物体之间间距的距离。 

响应于确定出的第一与第二物体之间的间距，控制器14确定是否应用单循环停泊操纵或两循环停泊操纵。单循环停泊操纵包括单循环转向策略，其中在第一方向枢转转向轮并然后在反方向枢转转向轮以便使车辆转向到停泊位置。在单循环停泊操纵不需要换挡。 

两循环停泊操纵包括两循环转向策略，其中在第一方向枢转转向轮并然后在反方向枢转转向轮(即，第一转向操纵)。此后，执行换挡(即，向后到驱动位置)，并且执行第二转向操纵用于使车辆向前转向到最终停泊位置。确定使用两循环转向策略能否使车辆成功地平行停泊基于停泊在可用停泊空间的车辆使用双转向操纵可否离开停泊点的条件来建模。也即是说，如果仅使用双转向操纵车辆可离开停泊空间，则仅使用双转向操纵可将车辆平行停泊在停泊空间中。第一转向操纵包括车辆在可用停泊空间以相应转向角向后移动，其中车辆的相应后拐角达到相应边界(即，第一物体的前部)。第二转向操纵包括车辆向前移动，其中车辆的相应前拐角达到第二物体的相应后边界(即，第二物体的后拐角)。 

在2008年4月22日提交的序列号为12/107130的共同待决申请中描述了确定使用单循环转向策略或两循环转向策略可否将车辆停泊在可用停泊空间的方法，通过引用将上述申请全部并入本文。所述方法基于第一物体与第二物体之间的可用停泊空间确定出用于使用单次平行停泊操纵停泊车辆的第一最短长度和用于使用两循环平行停泊操纵停泊车辆的第二最短长度。 

对于单循环停泊策略，如图2中所示，可用停泊空间由两个物体来定界，具体地，由在路缘或非路缘的两个并排停泊的车辆来定界。图3示出车辆尺寸和车辆部位标识，它们将与在此示出的每一个附图一同使用以解释平行停泊策略。再次参考图2，在路缘的可用停泊空间具有相应的长度和宽度。使用坐标系统(YAX)示出被驱动车辆到可用停泊空间的相对位置，其中物体2的外缘是原点(A)。坐标系统相对于路缘定向。坐标系统的x-轴平行于路缘。被驱动车辆到可用停泊空间的相对位置通过(1)车辆中心线到轴AX的相对角和(2)使用后桥的中点相对于(YAX)坐标系统的车辆位置来确定。 

取决于停泊槽位尺寸和定向，可以限定车辆的目标位置O(x₂，y₂)。目标是将车辆从其初始位置O(x_i，y_i)带至最终位置O(x₂，y₂)。为了使用单循环停泊策略停泊车辆，包括三个步骤：(1)使用最短行进距离对齐车辆(例如O(x_i，y_i)到O(x₀，y₀))，(2)尽可能地沿x-轴移动车辆，直到形成平行停泊操纵的位置(例如O(x₀，y₀)到O(x₁，y₁))，以及(3)从O(x₁，y₁)到O(x₂，y₂)实施平行停泊。 

在单循环停泊操纵的初始阶段(即，步骤(1))期间，取决于车辆相对于物体的位置，以最大可能角使车辆转向，直到航向改变(偏航)角为零(即，O(x_i，y_i)到O(x₀，y₀))。这形成由车辆后桥的中点横越的最小可能弧长。在图2中示出的位置O(x₀，y₀)是车辆具有零航向改变角的坐标。该坐标由下式表示： 

(1) 

如果 

或者 

(2) 

如果 

其中R₁是从从O(x_i，y_i)到O(x₀，y₀)的初始弧半径的初始转动中心C_i的径向距离，其表示车辆后桥的中点，R₂是从第一弧半径的第一转动中心C₁的径向距离，所述第一弧半径起始于O(x_i，y_i)到车辆后桥的中点，以及 是第一转动中心C₁的第一弧半径的角。如果x₀-x₁足够大则可修正该策略以提供最小和最平滑的可能道路车轮角轮廓。 

在第二步骤中(例如，O(x₀，y₀)到O(x₁，y₁))，沿x-轴移动车辆而道路车轮角为零，直到后桥的中点达到位置O(x₁，y₁)。在位置O(x₁，y₁)处，开始转向操纵。车辆在向后方向上沿x-轴行进的距离等于x₀-x₁。 

在第三步骤中(例如，O(x₁，y₁)到O(x₂，y₂))，执行平行停泊以使车辆停泊在最终位置。为停泊车辆而从位置O(x₁，y₁)行进到位置O(x₂，y₂)的最短路径包括两段弧。在(YAX)坐标系统中位置O(x₁，y₁)与位置O(x₂，y₂)之间的侧向距离由公式 

H＝y₁-y₂＞0                         (3) 

来表示。 

如由图2中所示的旋转角ψ是H的函数，具有如下几何关系： 

H＝(R₁+R₂)(1-cosψ)， 

$\mathrm{\ψ}=\arccos (1-\frac{H}{R_1+R_2}).---\left(4\right)$

平行停泊所需的车辆沿X-轴移动的纵向距离由公式 

L≡x₁-x₂                           (5) 

来表示。 

因此， $L=(R_1+R_2)\sqrt{1-{(1-\frac{H}{R_1+R_2})}^2}.---\left(6\right)$

停泊车辆时必须考虑的因素包括车辆与车辆前部的物体2之间的间隙。不干扰前部物体的条件为： 

${(R_2+a_1)}^2+b_2^2<x_2^2+{(y_2+R_2)}^2---\left(7\right)$

$x_1>0\mathrm{AND}{(R_1-a_1)}^2>x_1^2+{(y_1-R_1)}^2.---\left(8\right)$

必须躲开前部物体的车辆部分是车辆的右前拐角(B_RF)，车辆的右前拐角(B_RF)在车辆向后行进到可用停泊空间时必须避免碰撞前部物体。替代条件可包括x₁＜0，其中车辆的整个右手侧和特点点G_RHS不碰撞前部物体。 

后桥的中点从O(x₁，y₁)横越到O(x₂，y₂)的总距离等于(R₁+R₂)ψ。图4示出道路车轮角为后桥中点行进的距离的函数。由于致动器例如EPS或/和AFS因致动器限制不能准确地遵循开关指令(bang-bang command)，所以需要平滑道路车轮角(RWA)轮廓；然而，平滑RWA导致更长的行进距离。可使用不同的函数来平滑零到最大道路车轮角 之间的转变。一个可能的函数使道路车轮角的正切为弧长的线性函数(具有某个斜率ξ)，如图5中所示。也即是说，道路车轮角的正切是弧长的具有斜率+/-ξ₁的分段线性函数。在这个实施例中，航向改变角(偏航角)随弧长成二次(曲线)改变，而且轨迹是回旋曲线。最大转向的持续距离s1和s₂是对等的使得偏航角的净变化为零。该关系由下述方程来表示： 

$s_2=\frac{\tan {\mathrm{\&delta;}}_1}{\tan {\mathrm{\&delta;}}_2}{s}_1+\frac{{\tan }^2{\mathrm{\&delta;}}_1-{\tan }^2{\mathrm{\&delta;}}_2}{\mathrm{\&xi;}\tan {\mathrm{\&delta;}}_2}---\left(9\right)$

在改变s₁以及数值地积分运动方程时，可得到后桥的中点的最终位置(x₂，y₂)为s₁的函数。在从停泊点检测确定y₂时，可从该关系式确定s₁并且将该关系式存储为查询表(见图5，其中s₁和s₂是整个转向的持续距离)。 

图6示出在转移通过进入停泊空间时车辆后桥的中点的平滑轨迹轮廓。如在图6中所示，所述轨迹由多个圆弧和回旋曲线形成。所述轨迹整体上可看作为第一弧形轨迹20和第二弧形轨迹22，它们互为逆反射。第一弧形轨迹在中间位置24处与第二弧形轨迹互补，以便形成从第一位置到第二位置的平滑向后转向操纵，在所述第一位置开始平行停泊操纵，在所述第二位置车辆被停泊或者变速器的挡位被改变到向前驱动位置。 

在图6中，第一位置26表示向后平行停泊操纵的初始位置。第二位置28表示向后平行停泊操纵的终止位置。应当理解，可增加包括在可用停泊空间内向前驱动操纵的额外操纵从而调直车辆或甚至使车辆停泊在两个物体之间。第一弧形轨迹20包括初始节段30(例如，回旋曲线)、第一节段32(例如，回旋曲线)和第二节段34(例如，圆弧)。第二弧形轨迹22包括第一节段36(例如，回旋曲线)、第二节段38(例如，圆弧)和末尾节段40(例如，回旋曲线)。第一弧形轨迹20的第一节段32和第二弧形轨迹22的第一节段36协同地形成在第一弧形轨迹20与第二弧形轨迹22之间延伸的回旋曲线。由圆弧和回旋曲线形成的每个节段的协同联结提供到可用停泊空间的平滑转移。 

图7-9中示出用于开关控制的两循环停泊操纵。可通过以逆序(即，从终点到初始位置)描述路径规划来最好地解释两循环停泊操纵。在图7中，K₁＝{O₁，ψ＝0}表示车辆在停泊点内的最终形态，其中O₁(x₁，y₁)是车辆的全局坐标并且ψ₁是车辆的偏航角。坐标系统具有相对于物体 2的形态，并且其原点位于物体2的左后拐角处。简单起见，假定最终偏航角为零。让车辆从形态K₁移动到K₂，其中K₂＝{O₂，ψ₂}，并且恒定转向角δ₁使得路径曲率具有恒定半径R₁＝R₁(δ₁)。新位置可由坐标(x₂，y₂)来表示，坐标(x₂，y₂)可由下面的方程来确定： 

$x_2=x_{C_1}-R_1\sin {\mathrm{\&psi;}}_2$ (10) 

$y_2=y_{C_1}+R_1(1-\cos {\mathrm{\&psi;}}_2).$

转动中心C₁的坐标由坐标(x_C1，y_C1)来表示，坐标(x_C1，y_C1)可基于下面的方程来确定： 

$x_{C_1}=x_1$ (11) 

$y_{C_1}=y_1-R_1.$

转动角ψ₂可由下面的几何条件来确定： 

(R₁+a₁)sinψ₂+b₁cosψ₂＝L+x₁                       (12) 

其表示从O₁到停泊点的左边界的距离(注意如图7中所示x₁＜0)。使用三角学计算，方程(12)可表示为： 

${\mathrm{\&psi;}}_2\text{=arcsin}\frac{L+x_1}{\sqrt{{(R_1+a_1)}^2+b_1^2}}-\arcsin \frac{b_1}{\sqrt{{(R_1+a_1)}^2+b_1^2}}---\left(13\right)$

图8示出路径规划的下一阶段，从位置K₂{O₂，ψ₂}到位置K₃{O₃，ψ₃}。车辆在保持恒定半径R₂的情况下转向，其中R₂＝R₂(δ₂)。与所述转向相对应的转动中心C₂具有下述坐标： 

$x_{C_2}=x_{C_1}-(R_1+R_2)\sin {\mathrm{\&psi;}}_2$ (14) 

$y_{C_2}=y_{C_1}+(R_1+R_2)\cos {\mathrm{\&psi;}}_2.$

基于车辆的右前拐角处于距物体2的左后拐角的相应最小距离d来确定位置K₃。该相应位置可由下面的方程来表示： 

$C_{2}A=R_1^{\mathrm{rf}}+d---\left(15\right)$

其中C₂A是从转动中心到坐标系统(XAY)的位于物体2的左后拐角的原点的距离，以及 

是车辆的右前拐角的转动半径。使用勾股定理，可求出相应距离： 

$C_{2}A=\sqrt{x_{C_2}^2+y_{C_2}^2}---\left(16\right)$

$R_2^{\mathrm{rf}}=\sqrt{{(R_2+a_1)}^2+b_2^2}.---\left(17\right)$

基于下述方程来确定在位置K₃处时的车辆坐标： 

$x_3=x_{C_2}+R_2\sin {\mathrm{\&psi;}}_3$ (18) 

$y_3=y_{C_2}-R_2\cos {\mathrm{\&psi;}}_3.$

由于 

是连接转动中心C₂与车辆边界的任意点的最大半径，所以d＞0是车辆离开停泊点而不与物体2碰撞的充分条件。基于最小点长度L_min条件，车辆在停泊点内的最终位置是 

K₁＝{O₁(-b₂，-a₁)；0}                          (19) 

如果车辆位置K₃是车辆处于到物体2的最小距离时的位置(见图8)，那么这表示用于开始右转以将车辆平行于物体2带至位置K₄的转动点。位置K₄由下面的车辆形态来表示： 

K₄＝{O₄(x₄，y₄)；0}.                          (20) 

用于位置K₄的转动中心C₃具有下面的坐标： 

${x_C}_1=x_{C_2}+(R_2+R_3)\sin {\mathrm{\&psi;}}_3=x_4$ (21) 

$y_{C_3}=y_{C_2}-(R_2+R_3)\cos {\mathrm{\&psi;}}_3=p+a_1-R_3$

其中，p是在车辆与物体2互相平行时车辆与物体2之间的距离。因此，如在图8中所示的转动角ψ₃可表示如下： 

${\mathrm{\&psi;}}_3=\arccos \frac{{y_C}_2+R_3-(p+a_1)}{R_2+R_3}---\left(22\right)$

以及 

$x_4=x_{C_2}+\sqrt{{(R_2+R_3)}^2-{(y_{C_2}+R_3-p-a_1)}^2}---\left(23\right)$

y₄＝p+a₁. 

上述方程(23)确定出某个位置，车辆应当从该位置开始进入到可用停泊空间。注意在执行路径规划算法之前可计算由上述方程(1)到(23)给出的全部量值。 

为了执行路径规划并且使车辆停泊在可用停泊空间中，算法假定车辆的开始位置是位置K₄以便开始两循环停泊操纵。从K₄到目标位置K₁的路径仅是从K₁到K₄的逆向路径。因此，必须将车辆移动到位置K₄。应当理解，存在将车辆从位置K_i转移到位置K₄的多种方法。图9示出用于将车辆从K_i移动到位置K₄的多种方法中的其中一种。第一步骤是设定以下条件： 

R₃＝R₁＝R_rhs

                                         (24) 

R₂＝R_lhs

其中R_rhs和R_lhs分别是最小右转半径和最小左转半径。注意通常存在将车辆从其初始位置K_i转移到位置K₄的多种方法。如在图9中所示，从K_i开始，车辆在向后方向上转向，直到车辆变成平行于由位置K₅标示的物体2。由后桥的中点的位置所表示的车辆的坐标为坐标O₅(x，y₅)。坐标O₅(x，y₅)和相应的弧长由以下方程来确定： 

x₅＝x_i-R_isinψ_i

[0118] y₅＝y_i-R_i(1-cosψ_i) 

[0119]                         (25) 

ψ₅＝0 

Δs＝R_iψ_i. 

初始位置K_i可以是具有某些限制的任意位置，但转向半径必须是以使处于转向的终点，以下条件必须得到满足： 

y₅＝y₄＝p+a₁.           (26) 

此外，在x-坐标上也具有约束使得 

x₅≥x₄.                 (27) 

将方程(26)带入到方程(25)，得到： 

$R_i=\frac{y_i-\left({p+a}_1\right)}{1-\cos {\mathrm{\&psi;}}_i}.---\left(28\right)$

因此可从方程(22)和(28)得到相应的道路转向角δ： 

$\mathrm{\&delta;}=\arctan \frac{w}{R_i}.---\left(29\right)$

如前所述，在方程(26)和(27)中所示的约束对初始位置进行了限制，从所述初始位置可以开始整个两循环停泊操纵。通过将方程(25)带入到方程(27)并且考虑(28)，得到以下结果： 

$\frac{x_i}{{\mathrm{\&alpha;}}_i\left({\mathrm{\&psi;}}_i\right)}+\frac{y_i}{{\mathrm{\&beta;}}_i\left({\mathrm{\&psi;}}_i\right)}\&GreaterEqual;1---\left(30\right)$

其中 

α_i(ψ_i)＝x₄-(p+a₁)cot(ψ_i/2) 

                                    (31) 

[0135] β_i(ψ_i)＝-x₄tan(ψ_i/2)+p+a₁. 

[0136] 其中x₄从方程(21)来确定。 

因为驾驶员从物体2的左侧开始两循环平行停泊操纵，所以必须满足条件R_i≥R_lhs。因此，方程(28)也需要以下条件： 

$y_i\&GreaterEqual;p+a_1+2R_{\mathrm{lhs}}{\sin }^2\frac{{\mathrm{\&psi;}}_i}{2}\&equiv;y_i^{\min }\left({\mathrm{\&psi;}}_i\right)---\left(32\right)$

在方程(30)和方程(32)中所示的不等式将初始位置K_i在几何上限制到图10中的扇形区域50。 

第二阶段示出车辆从位置K₅移动到K₄。在第二阶段中，车辆仅以零转向角向后移动直到车辆到达如在图9中所示的O₄(x₄，y₄)。相应的行进路径在x-方向上是直线。行进的距离和转向角由以下公式来表示： 

Δs＝x₅-x₄                          (33) 

δ＝0 

其中必须分别从方程(23)和(25)提前确定出x₄和x₅。 

第三阶段示出车辆从位置K₄移动到K₃。在第三阶段中，车辆转向从而移动到如在图8中所示的位置K₃。在位置K₃处的车辆形态由来K₃＝{(x₃，y₃)：ψ₃}表示。相应的从位置K₄到K₃的弧长和道路转向角由Δs＝R₃ψ₃

$\mathrm{\&delta;}=-\arctan \frac{w}{R_3}---\left(34\right)$

来表示，其中ψ₃和R₃分别从方程(22)和方程(24)来确定。 

第四阶段示出车辆从位置K₃移动到K₂。在第四阶段中，如在图8中所示，转向角在中间位置K₃处从负变化到正。车辆继续其具有正转向角的行进路径直到后左拐角到达距物体1的最小容许距离。相应的车辆从K₃移动到K₂的弧长和转向角由 

Δs＝R₂(ψ₃-ψ₂) 

$\mathrm{\&delta;}=\arctan \frac{w}{R_2}---\left(35\right)$

来表示，其中ψ₂和R₂分别从方程(4)和方程(24)来确定。 

第五阶段示出车辆从位置K₂移动到K₁。在第五阶段中，如在图7中所示，转向角从正变化到负。将变速器齿轮从倒挡位置变化到驱动挡位置。车辆继续在向前方向上移动直到车辆到达位置K₁。相应的车辆从K₂移动到K₁的弧长和转向角由 

Δs＝R₁(ψ₂-ψ₁)，ψ₁＝0 

$\mathrm{\&delta;}=-\arctan \frac{w}{R_1}---\left(36\right)$

来表示，其中ψ₂和R₁分别从方程(12)和方程(24)来确定。 

可包括任选阶段以在物体1与物体2之间将车辆更好地定位在可用停泊空间内。可将车辆置于倒挡位置并且可在向后方向上以零转向 角移动车辆以更好地定位车辆。例如，车辆可感测车辆后向的物体1的距离和车辆前向的物体2的距离。然后在第一物体与第二物体之间等间距地停泊车辆。 

为了平稳的控制策略，持续距离S₁和位置x₄是对于最终位置的y-坐标的查询表。 

虽然已经详细地描述了本发明的某些实施例，但是本领域技术人员将意识到用于实施由随附权利要求所限定的本发明的各种替代设计和实施例。 

Claims (17)

1.一种确定车辆路径的方法，所述方法用于响应于第一物体与第二物体之间的可用停泊距离而将车辆自动地平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间的空间中，所述方法包括以下步骤： 

远程地感测所述第一物体与所述第二物体之间的距离； 

基于阈值确定所述距离是否足以使车辆平行停泊在所述第一物体与所述第二物体之间； 

确定开始平行停泊操纵的第一位置； 

确定可用停泊空间内的对应于车辆路径的终点位置的第二位置； 

确定所述第一位置与中间位置之间的第一弧形行进轨迹、和所述第二位置与所述中间位置之间的第二弧形行进轨迹，其中第一弧形轨迹互补于第二弧形轨迹，以便形成在所述第一位置到所述第二位置之间提供平滑向后转向操纵的回旋曲线；以及 

控制转向致动器以遵循所确定出的车辆路径； 

所述第一弧形轨迹包括基于具有第一中心点的圆弧的第一节段，并且所述第二弧形轨迹包括基于具有第二中心点的圆弧的第一节段， 

所述第一弧形轨迹还包括从所述第一弧形轨迹的所述第一节段延伸到所述中间位置的第二节段，其中所述第二弧形轨迹还包括从所述第二弧形轨迹的所述第一节段延伸到所述中间位置的第二节段，并且所述第一弧形轨迹的所述第二节段和所述第二弧形轨迹的所述第二节段是圆弧。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一弧形轨迹还包括从所述第一位置延伸到所述第一弧形轨迹的所述第一节段的初始节段，所述初始节段形成回旋曲线。 

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二弧形轨迹还包括从所述第二位置延伸到所述第二弧形轨迹的所述第一节段的末尾节段，所述末尾节段形成回旋曲线。 

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置是所述停泊空间内的最终停泊位置。 

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置是临时停止位置，其中车辆在所述临时停止位置处从向后转向操纵转变为向前转向操纵，所述向前转向操纵使用大致零转向车轮角以使车辆停泊在最终停泊位置处。 

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置是临时停止位置，用于完成两循环平行停泊操纵的第一循环，所述方法还包括执行具有不等于零的转向车轮角的向前转向操纵以便将车辆停泊在最终停泊位置处的步骤。 

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述向后转向操纵包括顺时针方向的多个转向循环和逆时针方向的多个转向循环。 

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一位置处的所述转向车轮角初始地等于零。 

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述中间位置处的所述转向车轮角等于零。 

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在车辆的右前拐角处于距第二物体的左后拐角的最小距离时确定车辆在中间位置处。 

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，用于双循环平行停泊操纵的第二阶段的向前转向操纵还包括确定第二位置与第三位置之间的第三弧形行进轨迹，第三位置是车辆在第一物体与第二物体之间的最终停泊位置。 

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，用于第二阶段的向前转向操纵基于恒定转向角，所述恒定转向角形成在第二位置与第三位置之间具有恒定半径的曲率的路径，第三位置是车辆在第一物体与第二物体之间的最终停泊位置。 

13.一种用于将车辆平行停泊在第一物体与第二物体之间的自动停泊系统，所述系统包括： 

用于检测与被驱动车辆接近的物体的感测装置，所述感测装置提供构造成用于确定第一物体与第二物体之间的空间的信号；以及 

控制器，所述控制器接收识别第一物体与第二物体之间的空间的信号，所述控制器自动地控制车辆的转向，以便平行停泊被驱动车辆； 

其中，所述控制器确定第一位置与中间位置之间的第一弧形行进轨迹，所述第一弧形轨迹由至少一个回旋曲线和圆弧协同形成，并且其中，所述控制器确定在第二位置与中间位置之间的第二弧形行进轨迹，所述第二弧形轨迹由至少一个回旋曲线和圆弧协同形成，其中， 第一弧形轨迹在中间位置处互补于第二弧形轨迹，以便形成从第一位置到第二位置的平滑过渡向后转向操纵，并且其中，所述控制器使用所述平滑过渡向后转向操纵以便自动地平行停泊被驱动车辆， 

所述第一弧形轨迹包括基于具有第一中心点的圆弧的第一节段，并且所述第二弧形轨迹包括基于具有第二中心点的圆弧的第一节段， 

所述第一弧形轨迹还包括从所述第一弧形轨迹的所述第一节段延伸到所述中间位置的第二节段，其中所述第二弧形轨迹还包括从所述第二弧形轨迹的所述第一节段延伸到所述中间位置的第二节段，并且所述第一弧形轨迹的所述第二节段和所述第二弧形轨迹的所述第二节段是圆弧。 

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述感测装置包括基于超声波的感测装置。 

15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述感测装置包括基于雷达的感测装置。 

16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述感测装置包括基于图像的感测装置。 

17.如权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括电力转向装置用于自动地产生到转向驱动器的转向转矩。 

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