CN107765685A - 用于机动车辆的自动辅助泊车系统的路径控制方法 - Google Patents

用于机动车辆的自动辅助泊车系统的路径控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动停泊和开出机动车辆的方法。所述方法包括：接收具有第一临时障碍区的停泊区域的地图；确定机动车辆相对于所述停泊区域的起始位置；在所述停泊区域内选择目的地位置；将所述第一临时障碍区设定为有效或无效；生成从所述起始位置到所述目的地位置的路径，其中，所述路径未进入处于有效态时的第一临时障碍区；以及沿着从所述机动车辆的起始位置到所述目的地位置的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。

Description

用于机动车辆的自动辅助泊车系统的路径控制方法
技术领域
本发明大体涉及用于机动车辆的自动驾驶员辅助系统，更具体地涉及一种用于停泊和开出或取出机动车辆的自动驾驶员辅助系统的路径控制方法。
背景技术
本节中的内容仅提供与本发明相关的背景信息，且可能或者也可能不构成现有技术。
智能汽车技术(例如，基于栅格的自由测距导航技术)和停车引导及信息系统有助于在驾驶员驾车时防止人为失误。此类技术已经用于改进道路导航，以及用于提高机动车辆内的机动车辆驾驶员的泊车能力。例如，已经研发出倒车影像系统和碰撞报警系统来协助机动车辆驾驶员在泊车时避免碰撞。此外，还研发出了自动泊车系统，用于在机动车辆驾驶员将机动车辆开至与一平行车位紧邻的预定位置后立即自动将机动车辆停至该车位。
尽管这些系统对各自的特定用途来说是有效的，但是它们要求机动车辆驾驶员必须确定车位的位置以及将车驶入该车位。因此，本技术领域急需利用现有的基础设施实现自动泊车的改进的智能汽车技术。并且，有必要在机动车辆内实现自动泊车系统，其不会增加成本，还能在使出入更加轻松和提供额外的安全特性的同时提高泊车系统的精度和稳健性。
发明内容
本发明提供了一种自动停泊和开出机动车辆的方法。所述方法包括：接收具有第一临时障碍区的停泊区域的地图；确定机动车辆相对于所述停泊区域的起始位置；在所述停泊区域内选择目的地位置；将所述第一临时障碍区设定为有效或无效；生成从所述起始位置到所述目的地位置的路径，其中，所述路径未进入处于有效状态时的第一临时障碍区；以及沿着从所述机动车辆的起始位置到所述目的地位置的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
在一个方面，第一临时障碍区为位于所述停泊区域内的在某些操作阶段需要避开的车道。
在另一个方面，所述第一临时障碍区为所述停泊区域的一部分，其覆盖一个或多个位于所述停泊区域内的车位。
在另一个方面，所述处于有效时的第一临时障碍区形成从所述起始位置到所述目的地位置的较优选的路线，沿着所述路线，生成路径规划器(planner)。
在另一个方面，沿着从所述起始位置到所述目的地位置的路线，所述停泊区域包括一右侧车道和一左侧车道，所述第一临时障碍区覆盖所述右侧车道，并且所述第一临时障碍区设定为无效。
在另一个方面，沿着从所述起始位置到所述目的地位置的路线，所述停泊区域包括一右侧车道和一左侧车道，所述第一临时障碍区覆盖所述左侧车道，并且所述第一临时障碍区设定为有效。
在另一个方面，所述第一临时障碍区为有效的以防止在路线的左侧生成所述路径，或为无效的以允许在路线的右侧生成所述路径。
在另一个方面，根据对所生成的路径的偏好和当前操作阶段来决定所述第一临时障碍区是有效还是无效。
在另一个方面，所述目的地位置为位于所述停泊区域内的空闲车位。
在另一个方面，所述目的地位置为与所述机动车辆通信的移动装置所处的位置。
在另一个方面，所述第一临时障碍区覆盖一车位，所述方法包括：假如所述车位已被占用，则设定所述第一临时障碍区为有效；假如所述车位空闲，则设定所述第一临时障碍区为无效。
在另一个方面，所述地图包括一直处于有效状态的永久障碍区，其中，所述路径未进入所述永久障碍区。
在另一个方面，所述永久障碍区覆盖位于所述停泊区域内的固定物。
在另一个实例中，一种自动停泊和开出机动车辆的方法包括：启动停泊功能；接收停泊区域的地图，所述地图具有多个车位、第一临时障碍区和第二临时障碍区，其中，所述第一临时障碍区和第二临时障碍区标记为有效或无效；确定机动车辆相对于所述停泊区域的起始位置；在所述停泊区域内选择一车位；将所述第一临时障碍区标记为有效，将所述第二临时障碍区标记为无效；生成从所述起始位置到所述车位的路径，其中，所述路径未进入处于有效时的第一临时障碍区或第二临时障碍区；以及沿着从所述机动车辆的起始位置到所述车位的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
在另一个方面，所述方法进一步包括：启动开出功能；选择目的地位置；将所述第一临时障碍区标记为无效，并将所述第二临时障碍区标记为有效；生成条从所述车位到所述目的地位置的路径，其中，所述路径未进入处于有效状态时的第一临时障碍区或第二临时障碍区；以及沿着从所述车位到所述目的地位置的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
在另一个实例中，一种自动辅助方法包括：接收停泊区域的地图，所述停泊区域具有能够标记为有效或无效的多个障碍区；确定机动车辆相对于所述停泊区域的起始位置；确定位于所述停泊区域内的车位；确定相对于所述停泊区域的接车位置；生成从所述起始位置到所述车位再到所述接车位置的路径，其中，所述路径包括接近阶段、停泊阶段、开出阶段以及返回阶段，其中，所述路径不在处于有效的障碍区内生成，其中，根据所述路径是处于接近阶段、停泊阶段、开出阶段还是返回阶段来将障碍区标记为有效或无效；以及沿着所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
在一个方面，所述多个障碍区包括位于所述停泊区域内的左侧车道和右侧车道。
在另一个方面，所述多个障碍区包括所述停泊区域的多个部分，其覆盖位于所述停泊区域内的一个或多个车位。
在另一个方面，处于有效时的所述多个障碍区在接近阶段和返回阶段中的路线。
在另一个方面，所述接近阶段为所述路径从所述起始位置到所述车位的部分，所述返回阶段为所述路径从所述车位到所述接车位置的部分。
通过参考以下说明及所附附图，可以清楚地了解其它的方面、实例及优点，其中，相同的附图标记指的是同一组件、元件或特征。
附图说明
此处所述的附图仅用于图解目的，而非为了以任何方式限制本发明的范围。附图中的组件未必按比例绘制，而是把重点放在举例说明本发明的原理上。而且，图中相同的附图标记标明所有视图中相应的组件。
图1为根据本发明原理的一种具有自动辅助泊车系统的示例性的机动车辆的示意图；
图2A为展示了停泊功能的一种示例性的停泊区域的示意图；
图2B为展示了开出功能的一种示例性的停泊区域的示意图；
图3为描述根据本发明原理的一种自动停泊和开出机动车辆的方法的流程图；
图4为在所述自动停泊和开出机动车辆的方法中使用的节点树的实例。
具体实施方式
以下所述本质上仅是示例性的，并非为了限制本发明、应用或用途。
参考图1，附图标记10为一种根据本发明原理的自动辅助泊车系统。自动辅助泊车系统10与示例性的机动车辆12和示例性的移动装置14一起使用。例如，机动车辆12为客运车辆，然而，在不脱离本发明范围的前提下，机动车辆12也可以是卡车、SUV、面包车、房车或其它任何一种车辆。优选地，移动装置14为手机，然而，移动装置14也可以是移动电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手表或其他任何一种与机动车辆12无线通信的装置。自动辅助泊车系统10运行一种自动辅助泊车方法或应用程序，以下将对此进行更详细说明。
自动辅助泊车系统10可用于自动停泊和开出机动车辆12。在不脱离本发明范围的前提下，自动辅助泊车系统10可以有各种结构，但通常包括都与控制器20通信的传感器子系统16和通信子系统18。控制器20与车辆控制系统22通信。传感器子系统16包括沿着机动车辆12外围安装的多个传感器24A-D。在本实例中，传感器24A-D分别位于机动车辆12的前后左右，以形成360度重叠的覆盖范围。然而，应当认识到，在不脱离本发明范围的前提下，传感器子系统16可以有任何数量的传感器24。每个的传感器24A-D可用于在机动车辆12周围的预定区域内采集或感应信息。来自传感器24A-D的信息传输给控制器20。在一个优选实施例中，传感器24A-D为光线探测及测距(LiDAR)传感器。然而，传感器24A-D也可以是摄像头、雷达、声纳传感器或其他任何种类的接近传感器。通信子系统18包括可用于接收和/或发送无线数据给移动装置14的收发器。所述无线数据传输给控制器20。此外，通信子系统18可与其它车辆进行通信(车辆与车辆的通信)以及可与如停车场等基础设施进行通信(车辆与基础设施的通信)，还可以接收GPS数据。
控制器20为专用电子控制装置，其具有预编程数字计算机或处理器、用于存储如控制逻辑、指令、图像数据、查询表等数据的存储器或非暂时性计算机可读介质以及多个输入/输出外围设备或接口。所述处理器用于执行控制逻辑或指令。控制器20可具有其它与处理器通信的处理器或集成电路，例如，用于分析传感器数据的感知逻辑电路。
可选地，控制器20可与人机界面(HMI)26进行通信。人机界面26设置在机动车辆12的驾驶室内，优选地，其为机动车辆12的驾驶员可访问的触摸屏。然而，在不脱离本发明范围的前提下，人机界面26还可以是任何触摸、语音或手势控制系统。人机界面26可用于激活和控制自动辅助泊车系统10。此外，移动装置14可用于激活和控制自动辅助泊车系统10。
车辆控制系统22包括任何执行自动辅助功能(包括停泊和开出机动车辆12)的系统。例如，车辆控制系统22可以包括制动控制系统、节气门控制系统、转向控制系统、车身控制系统等。车辆控制系统22还可以包括任何使车辆系统自动化、相适应或强化以提高车辆安全性和/或驾驶员驾驶性能的先进的驾驶员辅助系统(ADAS)功能。例如，车辆控制系统22可以包括通过执行安全措施(例如，自动控制机动车辆12)提醒驾驶员注意潜在问题或避免碰撞的ADAS技术。车辆控制系统22还可以包括自动照明、自适应巡航控制、自动制动或采用摄像头技术的改进的盲区消除等增强某些系统的ADAS特性。最后，应当认识到，在不脱离本发明范围的前提下，车辆控制系统22可以为自动辅助泊车系统10的一部分。
参考图2A和2B，附图标记30为示例性的停泊区域。停泊区域30包括多个车位，在本实例中，包括：垂直车位32A、斜向车位32B以及平行车位32C。应当认识到，在不脱离本发明范围的前提下，停泊区域30可以具有任何结构，其可以是停泊结构，还可以具有任何数量和类型的车位32。停泊区域30包括与机动车辆12通信的停泊区域基础设施34。
参考图3，同时参考图1、2A和2B，附图标记50为一种自动将机动车辆12停入和开出停泊区域30的方法。通过实例的方式，方法50说明了将机动车辆12停入停泊区域30的过程。然而，应当认识到，方法50同样可以应用于将机动车辆12从停泊区域30开出或取出。方法50始于步骤52，其中，机动车辆12的驾驶员使用人机界面26或移动装置14来启动或激活自动辅助停泊系统10。例如，停泊时，驾驶员可以使用人机界面26，而开出时，驾驶员可以使用移动装置14。
在步骤54中，使机动车辆12位于停泊区域30内或位于相对于停泊区域30的位置。还可以通过将机动车辆12驶入一预定起始位置或车位或根据GPS坐标使机动车辆12位于停泊区域30内。在步骤56中，机动车辆12与停泊区域基础设施通信来接收停泊区域30的地图。所述地图可以定义为具有x和y坐标的笛卡尔坐标系。在地图上使用坐标(x，y，Θ)定位机动车辆12，其中，Θ是机动车辆12的转向角或朝向。停泊区域30的地图包括多个永久障碍区57和多个临时或虚拟障碍区59。永久障碍区57覆盖具有如灯柱、路缘、建筑物和边界等固定物的区域。临时障碍区59覆盖可能需要(根据某些因素)防止机动车辆12行驶的区域。临时障碍区59可用于标明停泊的车辆或车位、沿路线的车道、停泊区域30中临时禁止进入的区域等。在本实例中，临时障碍区59包括覆盖路线中一条车道的第一临时障碍区59A、覆盖路线中另一条车道的第二临时障碍区59B以及一辆停泊的车辆59C。停泊区域基础设施34或自动辅助泊车系统10可将临时障碍区59标记为有效或无效，以下将对此进行说明。
在步骤58中，在停泊区域30中设置目的地。在本实例中，目的地为图2A中附图标记61所标注的车位。目的地可由机动车辆12的驾驶员来选择或者由停泊区域基础设施34基于空闲或可用的车位32来确定。或者，在开出模式中，如图2B所示，目的地的位置可以是移动装置14的位置。应当认识到，在不脱离本发明范围的前提下，步骤54至58可以按各种顺序或同时进行。
然后，在步骤60中，生成从机动车辆12的位置到目的地位置61的节点树路径规划器。从节点树路径规划器中选择一条最低成本路径，如图2中附图标记63所示。最低成本路径63作为机动车辆12从起始位置驶向目的地位置61的路径。最后，在步骤62中，通过利用车辆控制系统22，自动辅助泊车系统10沿着最低成本路径61驾驶机动车辆。在自动驾驶期间，可以利用传感器子系统16来避开位于预定停泊区域地图外的行人、其他车辆等障碍物。
现在参考图4，现在对生成节点树路径规划器的方法进行更详细地说明。首先，节点树路径规划器生成起始于机动车辆12的起始位置Ls的第一节点集合a1,a2,a3,a4,a5…an。按照相对起始位置Ls的距离‘d’及预定转向角φ生成每个节点。然而，应当认识到，可以生成任何数量的节点，在一优选实施例中，生成9个前进节点和9个后退节点。距离d可以为各种值，但是优选为约2米。转向角φ也可以为各种值，但是优选从直线向前的方向到完全右转的方向和完全左转的方向将节点平均划分。按照坐标(x，y，Θ)定义每个节点。
接着，去除或不生成任何被停泊区域地图阻挡的节点。例如，每个永久障碍区57和临时障碍区59定义为以一坐标(x，y)为中心的四边形。在每个新生成的节点，所述方法确定机动车辆12是否会与障碍区57、59重叠。可以利用包括点包容性(Point in Polygon,PIP)检查在内的各种方法来确定重叠性。重叠性测定中可能会用到安全系数。假如位于一个节点的机动车辆12会与一个永久障碍区57重叠，则不会生成所述节点。假如位于一个节点的机动车辆12会与一个有效的临时障碍区59重叠，则不会生成所述节点。然而，假如位于一个节点的机动车辆12会与一个无效的临时障碍区59重叠，则会生成所述节点。
第一节点集合一经生成，节点树路径规划器就为每个节点分配一个成本。第一集合中的每个节点的成本等于基准成本加上转向成本。基准成本由从节点到目的地位置Ld的距离决定。这样，节点离目的地位置Ld越近，基准成本就越低。转向成本随着转向角Θ的增大而增加。换句话说，到达节点所需的转向角越大，成本就越高。假如节点为要求机动车辆进行换挡的后退节点，则另外给节点加上一个后退成本。
一旦为节点分配成本后，节点树路径规划器就选择一个最低成本节点，如本实例中的节点a5，并且生成另一个起始于所选择的最低成本节点的节点集合b1,b2,b3,b4…bn。按照相对于节点a5的距离d及转向角φ生成每个节点。如上所述，不生成任何位于指定为永久障碍区57或有效的临时障碍区59的区域内的节点。并且，不再生成任何先前生成的节点。接着，除了基准成本还包括节点a5的成本之外，如上所述为每个节点b1,b2,b3,b4…bn分配成本。这样，每个从父节点生成的子节点就继承了父节点的成本。在一个实施例中，基准成本还包括世代成本，其由节点相对于起始位置节点所处的世代决定。例如，20至30代之后，可以增加一个世代成本，以阻止后代的产生。在另一个实施例中，将子节点的成本与一个固定或可变阈值进行比较。假如子节点的成本超过了阈值，则不生成节点，或者不再从所述节点生成其它子节点。然后，树节点路径规划器从所有到目前为止生成的节点中选择一个最低成本节点，并重复执行该方法，直到新生成的节点位于目的地位置Ld。
一旦节点位于位置Ld，树节点路径规划器就沿着该路径回溯到起始位置Ls，并设定路径63。可以沿着所述路径以节点到节点的方式或者沿着所述路径根据平均曲线或加权曲线驾驶机动车辆12。
通过有选择性地标记哪些区域为有效或无效，临时障碍区59可用于影响由路径规划器生成的路径63。例如，图2A所示的是执行停泊功能期间的机动车辆12。在执行停泊功能期间，路径63包括由附图标记70标注的接近阶段和由附图标记72标注的停泊阶段。一个中间节点或位置Li将接近阶段70和停泊阶段72分开。在一个优选实施例中，将Li设定为相对于目的地位置Ld(即车位)的预定距离。接近阶段70由机动车辆12的位置Ls和中间节点Li之间生成的节点所限定。停泊阶段72由中间位置Li和目的地位置Ld之间生成的节点所限定。为了有利于将路径63保持在车道的右侧，在接近阶段，将第一临时障碍区59A标记为无效，而将第二临时障碍区59B标记为有效。这样，路径63会在右侧生成。在停泊阶段72，将区域59A和区域59B都标记为无效。
图2B所示的是执行开出或取出功能期间的机动车辆12。在执行开出功能期间，路径63包括由附图标记76标注的开出阶段和由附图标记78标注的返回阶段。一个中间节点或位置Li2将开出阶段76和返回阶段78分开。在一个优选实施例中，将Li2设定为相对于目的地位置Ld(即车位)的预定距离。开出阶段76由机动车辆12的位置Ls和中间节点Li2之间生成的节点所定义。返回阶段78由中间位置Li2和目的地位置Ld之间生成的节点所定义。为了有利于将路径63保持在车道的右侧，在返回阶段78，将第二临时障碍区59B标记为无效，而将第一临时障碍区59A标记为有效。这样，路径63会在右侧生成。在开出阶段76，将区域59A和区域59B都标记为无效。
可以构建临时障碍区59，以定义接近阶段72或返回阶段78的位于车道中央甚至横穿所有空闲车位的路径。在一个实施例中，假如在一个临时障碍区59内生成一个节点，则提高所生成的节点的成本，而不是不生成节点。预先定义路径或提高节点的成本本质上会减少由所述路径规划器生成的节点的数量，而且可以减少处理时间。
本发明的说明书实质上仅为示例性的，未脱离本发明要旨的变更都包括在本发明的范围内。这些变更不应视为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种自动驾驶机动车辆的方法，所述方法包括：
接收具有第一临时障碍区的地图；
确定机动车辆相对于所述地图的起始位置；
在所述地图内选择目的地位置；
将所述第一临时障碍区设定为有效或无效；
生成从所述起始位置到所述目的地位置的路径，其中，所述路径未进入处于有效时的第一临时障碍区；以及
沿着从所述机动车辆的起始位置到所述目的地位置的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一临时障碍区为所述地图中的车道。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地图包括一停泊区域，所述第一临时障碍区为所述停泊区域的一部分，其覆盖一个或多个位于所述停泊区域内的车位。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处于有效时的第一临时障碍区定义了从所述起始位置到所述目的地位置的路线，沿着所述路线，生成路径规划器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着从所述起始位置到所述目的地位置的路线，所述地图包括一右侧车道和一左侧车道，所述第一临时障碍区覆盖所述右侧车道，并且所述第一临时障碍区设定为无效。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着从所述起始位置到所述目的地位置的路线，所述地图包括一右侧车道和一左侧车道，所述第一临时障碍区覆盖所述左侧车道，并且所述第一临时障碍区设定为有效。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一临时障碍区为有效的以防止在路线的左侧生成所述路径，或为无效的以允许在路线的右侧生成所述路径。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所生成的路径决定所述第一临时障碍区为有效或无效。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目的地位置为位于停泊区域内的空闲车位。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目的地位置为与所述机动车辆通信的移动装置所处的位置。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一临时障碍区覆盖一车位，所述方法包括：假如所述车位已被占用，则设定所述第一临时障碍区为有效；假如所述车位空闲，则设定所述第一临时障碍区为无效。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述地图上生成一直处于有效的永久障碍区，其中，所述路径未进入所述永久障碍区。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述永久障碍区覆盖位于所述地图内的固定物。
14.一种自动停泊和开出机动车辆的方法，所述方法包括：
启动停泊功能；
接收停泊区域的地图，所述地图具有多个车位、第一临时障碍区和第二临时障碍区，其中，所述第一临时障碍区和第二临时障碍区标记为有效或无效；
确定机动车辆相对于所述停泊区域的起始位置；
在所述停泊区域内选择一车位；
将所述第一临时障碍区标记为有效，将所述第二临时障碍区标记为无效；
生成从所述起始位置到所述车位的路径，其中，所述路径未进入处于有效时的第一临时障碍区或第二临时障碍区；以及
沿着从所述机动车辆的起始位置到所述车位的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
启动开出功能；
选择目的地位置；
将所述第一临时障碍区标记为无效，并将所述第二临时障碍区标记为有效；
生成条从所述车位到所述目的地位置的路径，其中，所述路径未进入处于有效时的第一临时障碍区或第二临时障碍区；以及
沿着从所述车位到所述目的地位置的所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
16.一种自动辅助方法，包括：
接收停泊区域的地图，所述停泊区域具有能够标记为有效或无效的多个障碍区；
确定机动车辆相对于所述停泊区域的起始位置；
确定位于所述停泊区域内的车位；
确定相对于所述停泊区域的接车位置；
生成从所述起始位置到所述车位再到所述接车位置的路径，其中，所述路径包括接近阶段、停泊阶段、开出阶段以及返回阶段，其中，所述路径不在处于有效的障碍区内生成，其中，根据所述路径是处于接近阶段、停泊阶段、开出阶段还是返回阶段来将障碍区标记为有效或者无效；以及
沿着所述路径，自动驾驶所述机动车辆。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个障碍区包括位于所述停泊区域内的左侧车道和右侧车道。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个障碍区包括所述停泊区域的多个部分，其覆盖位于所述停泊区域内的一个或多个车位。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，处于有效时的所述多个障碍区定义了在接近阶段和返回阶段中的路线。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述接近阶段为所述路径从所述起始位置到所述车位的部分，所述返回阶段为所述路径从所述车位到所述接车位置的部分。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
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