CN107776570B - 全自动泊车方法及全自动泊车系统 - Google Patents

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Abstract

一种全自动泊车方法及全自动泊车系统，其中该全自动泊车方法包括：接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统；控制车辆自动向前行进并且在行进过程中搜索车辆的两侧是否存在可用的停车位，当存在可用的停车位时，识别出目标车位的基本信息；根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，得到泊车起始点以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径；控制车辆自动行进至泊车起始点；控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车，将车辆泊入停车位内。本实施例提供的全自动泊车方法及全自动泊车系统，车辆向前自动行驶并寻找和识别空闲的停车位，车辆自动泊入停车位中，整个寻找车位及泊车过程不需人为参与，可实现全自动泊车。

Description

全自动泊车方法及全自动泊车系统
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种全自动泊车方法及全自动泊车系统。
背景技术
近年来，随着国内汽车数量的不断增加，停车拥挤问题成为困扰众多车主的一大难题，一些新手停车技术不成熟，往往造成车辆无法停入车位或者车辆虽停入停车位但造成与其他车辆发生剐蹭的事故或者一辆车占据两个停车位。为解决该困境，一种方法是加快建设新的停车位，另一种方法则是提高现有停车位的资源利用率，因此如果汽车能够自主识别停车位并进行自动泊车，将能有效的解决目前的问题。
目前自动泊车大部分为辅助泊车，驾驶员还需手动驾驶车辆前进进行车位的搜索，决定泊车位的类型，以及泊车过程中还需驾驶员在车内对油门/刹车进行控制，自动化程度低，驾驶体验性不好。而且由于泊车过程中驾驶员还需在车内进行部分操作，故在进行较窄垂直车位的泊车时，在自动泊车系统辅助下完成泊车的驾驶员面临着无法开门下车的处境。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种全自动泊车方法及全自动泊车系统，以解决还需驾驶员手动驾驶车辆前进进行车位的搜索和车位类型的判断，以及还需驾驶员在车内掌握部分操纵动作，自动化程度低的技术问题。
本发明实施例提供的全自动泊车方法，包括：
接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统；
控制车辆自动向前行进并且在行进过程中搜索车辆的两侧是否存在可用的停车位，当存在可用的停车位时，识别出目标车位的基本信息，目标车位的基本信息包括目标车位的方位、类型、尺寸、倾斜角、以及车辆与目标车位之间的侧向距离，目标车位的类型包括目标车位为平行车位、垂直车位还是斜列车位；
根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，计算得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径；
控制车辆自动行进至泊车起始点；
控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车，将车辆泊入停车位内；
根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，计算得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径包括：
根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，计算得到泊车路径一下所需的最小车位宽度；
若泊车路径一下所需的最小车位宽度小于或等于实际车位宽度，则以泊车路径一泊车，得到泊车路径一下泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径；
若泊车路径一下所需的最小车位宽度大于实际车位宽度，则以泊车路径二泊车，根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，得到泊车路径二下泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径。
本发明实施例提供的全自动泊车系统，包括自动泊车系统启动装置、驾驶员下车检测装置、传感装置、自动泊车控制装置、速度控制装置、档位控制装置、方向盘控制装置和车辆关闭装置，所述自动泊车系统启动装置、所述驾驶员下车检测装置、所述传感装置、所述速度控制装置、所述档位控制装置、所述方向盘控制装置、所述车辆关闭装置中的任一者均与所述自动泊车控制装置连接。
本发明实施例提供的全自动泊车方法及全自动泊车系统，当自动泊车激活后，车辆开始向前自动行驶并寻找和识别空闲的停车位，当寻找到空闲的停车位后，车辆自动泊入停车位中，整个寻找车位及泊车过程不需人为参与，可实现全自动泊车。这样，驾驶员可在车辆泊入停车位之前先下车，可以避免泊入较窄的垂直、斜列车位时出现驾驶员无法开门下车的情况，提升了用户使用体验。
附图说明
图1为本发明实施例的全自动泊车系统的结构框图；
图2为传感装置在车辆上的布置位置示意图；
图3为本发明实施例的全自动泊车方法的流程图；
图4为车辆前进搜索车位时调整车身姿态的控制流程图；
图5为车辆前进搜索获得斜列车位的示意图；
图6为车辆前进搜索获得垂直车位或平行车位的示意图；
图7为针对垂直车位的其中一种泊车路径的示意图；
图8为针对垂直车位的另一种泊车路径的示意图；
图9为针对平行车位的其中一种泊车路径的示意图；
图10为针对平行车位的另一种泊车路径的示意图；
图11为针对斜列车位的其中一种泊车路径的示意图；
图12为针对斜列车位的另一种泊车路径的示意图；
图13为每个泊车子路径阶段的控制流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
如图1所示，本发明实施例提供一种全自动泊车系统，包括自动泊车系统启动装置1、驾驶员下车检测装置2、传感装置3、自动泊车控制装置4、速度控制装置5、档位控制装置6、方向盘控制装置7和车辆关闭装置8。
自动泊车系统启动装置1、驾驶员下车检测装置2、传感装置3、速度控制装置5、档位控制装置6、方向盘控制装置7、车辆关闭装置8中的任一者均与自动泊车控制装置4连接，以向自动泊车控制装置4发送检测信号或者接受自动泊车控制装置4的控制。其中，自动泊车控制装置4为该全自动泊车系统的控制核心。
考虑到泊车的时间效率需求，本实施例的全自动泊车系统尤其适合于进行短距离的全自动泊车，即驾驶员先初步确认在车辆正前方短距离(例如50m)的范围内存在可以进行泊车的泊车位，然后再通过自动泊车系统启动装置1激活泊车系统。
泊车系统启动后，车辆开始向前进行车位的搜索，在行进过程中通过传感装置3探测获得当前车辆与周边环境的距离信息，修正方向盘角度以避免与障碍物碰撞，并在搜索过程中感知停车位的类型及停车位的位置、尺寸信息，在搜索到可用的停车位后，通过自动泊车控制装置4进行泊车路径的规划，按照规划好的泊车路径对速度控制装置5、档位控制装置6、方向盘控制装置7进行实时反馈控制，最终实现全自动泊车的动作。
通过驾驶员先初步确认在车辆正前方短距离(例如50m)的范围内存在可以进行泊车的泊车位，然后再通过自动泊车系统启动装置1激活泊车系统，可以避免在车辆正前方长距离没有停车位时，导致车辆向前进行车位搜索的时间过长，或者因为障碍物而无法找到车位，最终出现无法完成自动泊车的情况。
如图2所示，传感装置3包括安装在车身四周的12个超声波雷达传感器，用于探测障碍物，其中4个传感器(Rd1～Rd4)安装在车辆四个轮毂上方的车身位置，其余8个传感器(Rd5～Rd12)安装在车辆的前、后保险杠位置，12个传感器环绕车辆一周，实现垂直、平行、斜列三种不同车位形态下的车位探测及障碍物距离探测，避免出现探测盲区，最终获取准确完善的环境信息。
超声波雷达包含发送单元和接收单元，发送单元定时的往外发送超声波信号，当超声波信号遇到障碍物时则会被反射回来，反射回来的信号被超声波雷达接收单元接收，根据发送和接收的时间间隔差以及声波传输速度，则可以计算出障碍物距离超声波雷达的距离。通过此方法可实时探测车辆四周的障碍物，不论是侧边的还是后方的或前方的。车身两侧的四个雷达分别安装在四个轮毂的轮眉上，与地面平行，离地高度均约为700mm。车头的四个雷达以前保险杠中间位置为对称轴，对称布置，与地面平行，离地高度500mm，车尾的四个雷达以后保险杠中间位置为对称轴，对称布置，与地面平行，离地高度500mm。这样既能保证传感器能有效地测距，又能避免地面及地面较小障碍物的反射干扰。
如图3所示，本发明实施例还提供一种全自动泊车方法，包括：
S10：接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统；
S20：控制车辆自动向前行进并且在行进过程中搜索车辆的两侧是否存在可用的停车位，当存在可用的停车位时，识别出目标车位的基本信息；
S30：根据目标车位的基本信息进行泊车路径规划，得到泊车起始点以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径；
S40：控制车辆自动行进至泊车起始点；
S50：控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车，将车辆泊入停车位内。
在其中一实施例中，可以在车辆内设置自动泊车按键，当用户触发该自动泊车按键时，即激活自动泊车系统。此时，自动泊车系统启动装置1即是设置在车辆内的自动泊车按键，该自动泊车按键可以是实体开关，也可以是通过触控屏实现触摸输入的虚拟开关。
因此，在步骤S10中，接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统的步骤，可以包括：
S11：检测用户是否触发设置在车辆内的自动泊车按键；
S12：在检测到用户触发所述自动泊车按键时，则激活自动泊车系统。
在另一实施例中，可以在车辆内设置无线信号接收装置，当用户通过遥控钥匙或用户终端向该无线信号接收装置发出自动泊车启动指令时，即激活自动泊车系统。此时，自动泊车系统启动装置1即是设置在车辆内的无线信号接收装置，以及遥控钥匙或用户终端。当采用遥控钥匙时，用户可以按下设置在遥控钥匙上的自动泊车按键来启动自动泊车功能；当采用用户终端时，可以在用户终端上预先安装自动泊车应用程序(即APP)，用户只需打开该应用程序并发出自动泊车指令，即可启动自动泊车功能。
因此，在步骤S10中，接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统的步骤，可以包括：
S13：检测用户是否通过遥控钥匙或用户终端向设置在车辆内的无线信号接收装置发送自动泊车启动指令；
S14：在检测到用户向所述无线信号接收装置发出自动泊车启动指令时，则激活自动泊车系统。
上述的自动泊车按键或无线信号接收装置，与自动泊车控制装置4相连，用于向自动泊车控制装置4发出自动泊车激活指令，自动泊车控制装置4在接收到自动泊车激活指令后，从车辆的CAN总线或LIN总线上实时获取当前的车速信息，并比较当前车速与系统预设的车速阈值的大小，若当前车速小于车速阈值时，则激活自动泊车功能，否则不会激活自动泊车功能。
进一步地，车辆设有驾驶员下车检测装置2，用于检测驾驶员是否已下车。在其中一实施例中，只有驾驶员下车之后，才会控制车辆开始向前进行车位的搜索。由于本实施例的泊车系统可以实现全自动泊车，驾驶员可以不用在车内进行额外操作，这样驾驶员可以在车辆泊入停车位之前提前下车，以避免泊入较窄的垂直、斜列车位时出现驾驶员无法开门下车的情况，提升用户使用体验。具体地，驾驶员下车检测装置2可以但不限于为设于驾驶座上的重力传感器，用于采集驾驶员的体重信息。当重力传感器检测到驾驶员的体重信息时，则判定驾驶员还未下车；当重力传感器检测不到驾驶员的体重信息时，则判定驾驶员已经下车。驾驶员下车检测装置2还可以是摄像头等其他检测装置。
因此，在自动泊车系统激活之后，在控制车辆自动向前进行车位搜索之前，所述自动泊车方法还可以包括：
S61：检测驾驶员是否已经下车；
S62：若检测结果为驾驶员还未下车，则控制车辆处于静止状态并等待或提醒驾驶员下车；
S63：若检测结果为驾驶员已经下车，则控制车辆开始向前进行车位的搜索。
在另一实施例中，也可以在车辆最后按照规划好的泊车路径进行自动泊车，泊入停车位之前，驾驶员下车即可，这样驾驶员同样是在车辆泊入停车位之前提前下车，可以避免泊入较窄的垂直、斜列车位时出现驾驶员无法开门下车的情况。因此，在自动泊车系统激活之后，在控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车之前，所述自动泊车方法还可以包括：
S61：检测驾驶员是否已经下车；
S62：若检测结果为驾驶员还未下车，则控制车辆处于静止状态并等待或提醒驾驶员下车；
S63：若检测结果为驾驶员已经下车，则控制车辆开始按照规划好的泊车路径进行自动泊车。
在步骤S20中，控制车辆自动向前行进并且在行进过程中搜索车辆的两侧是否存在可用的停车位的步骤，可以包括：
S21：控制车辆以一定车速自动向前行进；
S22：在行进过程中，利用设置在车身上的传感装置3获取车辆与周围环境的超声波雷达测距信息，根据所述测距信息调整车辆的行进速度和方向盘转角，使车辆在行进方向上进行车位搜索并避开障碍物，直至根据所述测距信息判定车辆的左右两侧存在可用的停车位时，根据所述测距信息获取目标车位的基本信息。
具体地，如图4所示，车辆在行进方向上进行车位搜索时，由车身上的12个超声波雷达传感器Rd1～Rd12实时探测车辆周围的障碍物信息，根据车辆左右两侧的雷达Rd1～Rd4的测距信息，判定车辆是否偏离行进方向。例如，可以将左右两侧的雷达Rd1～Rd4的测距值输入给自动泊车控制装置4，由自动泊车控制装置4比较|Rd1-Rd2|或者|Rd3-Rd4|是否大于一设定的阈值，当比较结果为是，则判定车辆已经偏离行进方向，利用自动泊车控制装置4计算方向盘转角，并通过速度控制装置5和方向盘控制装置7调整车辆前进姿态，直至车辆回归正确的行进方向；当上述比较结果为否，则判定车辆尚未偏离行进方向，可以依当前行进方向继续向前。
车辆在行进方向上进行车位搜索时，根据车辆正前方的雷达Rd5～Rd8的测距信息，判定车辆正前方是否存在障碍物。若根据正前方的雷达Rd5～Rd8的测距信息判定车辆前方存在障碍物，则控制车辆刹车并在前方障碍物消失后再控制车辆继续向前进行车位搜索；若前方障碍物在超出预定时长仍然存在，则控制车辆退出自动泊车系统。
当车辆向前搜索到可用的停车位时，则根据所述测距信息获取目标车位的基本信息，所述目标车位的基本信息例如包括目标车位的方位(目标车位位于车辆左侧还是右侧)、类型(目标车位为平行车位、垂直车位还是斜列车位)、尺寸(目标车位的宽度)、倾斜角(目标车位与车辆的夹角)、以及车辆与目标车位之间的侧向距离。根据目标车位的这些基本信息，自动泊车控制装置4可以判定目标车位是否为可以泊车的停车位。
以下举例说明车辆如何判定是否搜索到可用的停车位，如图5所示，图中以利用右侧的雷达Rd1、Rd2搜索车辆右侧是否存在可用停车位为例，当车辆右侧停放有车辆或者存在其它障碍物时，车辆右侧雷达的测距值随时间变化应该是一系列大小在200cm以内且前后时刻测距值波动在50cm以内的数值，由此判断车辆当前经过一辆车/其它障碍物；当车辆即将离开这辆车/其它障碍物时，右侧雷达的测距值会出现一个大的跳变，此时记录车辆行驶距离S1，作为车位的第一个边界，记录车辆经过第一辆车/其它障碍物的这段时间内雷达测距值的最小值D1，作为车辆距离第一辆车的侧向间距，并记录与该最小测距值D1对应的车辆行驶距离S1’；当车辆再次经过一辆车/其它障碍物时，雷达的测距值再次出现大的跳变，此时记录车辆行驶距离S2，作为车位的第二个边界，记录车辆经过第二辆车/其它障碍物的这段时间段内雷达测距值的最小值D2，作为车辆距离第二辆车的侧向间距，并记录与该最小测距值D2对应的车辆行驶距离S3，以及记录雷达测距值在第一次跳变以及第二次跳变期间的最小值，记为车位深度D3。判断车辆经过第一辆车/障碍物和第二辆车/障碍物时的雷达测距值的变化趋势，将雷达的测距值拟合成一条随时间变化的直线，计算该直线的斜率，得到车辆经过第一辆车和第二辆车时的前进方向与停放车辆/障碍物之间的倾斜角度α，若该角度α大于15°，且D3≥车长L*sinα+D2+1m，
Figure GDA0002522135030000091
时，则判定目标车位是一个可以泊车的斜列车位，得到车位宽度
Figure GDA0002522135030000092
侧向间距D2，车位倾斜角α；若α≤15°，且D3≥车宽W+D2，S2-S1≥车长L+1.2m时，则判定这是一个可以泊车的平行车位，如图6所示，得到车位宽度PL＝S2-S1，侧向间距D2；若α≤15°，且D3≥车长L+D2，S2-S1≥车宽W+1m时，则判定这是一个可以泊车的垂直车位，得到车位宽度PL＝S2-S1，侧向间距D2。若上述条件均不满足，则判定当前搜索到的车位不是一个可以泊车的车位，继续向前搜索车位。
利用左侧的雷达Rd3、Rd4搜索车辆左侧是否存在可用停车位的过程与上述情况类似，唯一区别是使用左侧雷达Rd3、Rd4的测距值进行判断，在此不再赘述。
在步骤S30中，根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，得到泊车起始点以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径，具体是由自动泊车控制装置4基于阿克曼转向几何的简化模型进行运算，计算得到泊车起始点以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径。
以垂直泊车为例，出于泊车时间考虑，优先选择如图7所示的泊车路径，即泊车路径一：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶1/4圆弧Arc1+到达B点原地回正+从B点到C点倒车进入车位中间。
基于阿克曼转向几何的简化模型，由自动泊车控制装置4根据车辆距离目标车位的侧向间距D2，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经Arc1后位于车位中间(使车辆最后倒车时在车位宽度方向上位于车位中间)为约束条件，可以计算得到泊车起始点A点距离目标车位右侧的距离L1，倒车进入车位中间的轨迹长度(B点到C点的长度)LinB2C以及该泊车路径下所需的最小车位宽度PrkSpLen。若PrkSpLen≤车位宽度PL，则判定可以按照该泊车路径一进行泊车，从而得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝车辆的最小转弯半径RMin*π/2以及B点到C点的长度LinB2C，泊车停止条件为车辆行驶到了C点；若计算得到的所需最小车位宽度PrkSpLen>车位宽度PL，则选择如图8所示的泊车路径，即泊车路径二。
泊车路径二：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶一段圆弧Arc1(Arc1＜1/4圆弧)到达B点+原地左打满+左转前进一段圆弧Arc2+到达C点摆正车身+原地回正+从C点到D点倒车进入车位中间。
基于阿克曼转向几何的简化模型，由自动泊车控制装置4根据车辆距离目标车位的侧向间距D2和目标车位的实际宽度PL，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经Arc2后位于车位中间为约束条件，可以计算得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1，圆弧Arc1和Arc2对应的角度α1和α2，倒车进入车位中间的轨迹长度(C点到D点的长度)LinC2D。从而，得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝最小转弯半径RMin*α1、Arc2的长度Arc2Len＝最小转弯半径RMin*α2以及C点到D点长度LinC2D，泊车停止条件为车辆行驶到了D点。
以平行泊车为例，出于泊车时间考虑，优先选择如图9所示的泊车路径，即泊车路径一：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶AB圆弧+到达B点方向盘左打满+后退行驶BC圆弧+从C点到D点直行调整到车位中间。
基于阿克曼转向几何的简化模型，由自动泊车控制装置4根据车辆距离目标车位的侧向间距D2，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经AB弧Arc1和BC弧Arc2后车辆外边缘与车位外边缘对齐为约束条件，可以计算得到泊车起始点A点距离目标车位右侧的距离L1，AB弧对应的角度β1，BC弧对应的角度β2以及该泊车路径下所需的最小车位宽度PrkSpLen。若PrkSpLen≤车位宽度PL，则判定可以按照该泊车路径一进行泊车，从而得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：AB弧的长度Arc1Len＝车辆的最小转弯半径RMin*β1，BC弧的长度Arc2Len＝车辆的最小转弯半径RMin*β2，以及C点到D点的长度LinC2D，泊车停止条件为车辆行驶到了D点；若计算得到的所需最小车位宽度PrkSpLen>车位宽度PL，则选择如图10所示的泊车路径，即泊车路径二。
泊车路径二：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶AB圆弧+到达B点方向盘左打满+后退行驶BC圆弧+到达C点方向盘右打满+前进行驶CD圆弧+从D点到E点直行调整到车位中间。
基于阿克曼转向几何的简化模型，由自动泊车控制装置4根据车辆距离目标车位的侧向间距D2和目标车位的实际宽度PL，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且经AB弧Arc1、BC弧Arc2、CD弧Arc3后车辆外边缘与车位外边缘对齐为约束条件，可以计算得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1，圆弧AB、圆弧BC和圆弧CD对应的角度β1、β2、β3，直行进入车位中间的轨迹长度(D点到E点的长度)LinD2E。从而，得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：AB弧的长度Arc1Len＝最小转弯半径RMin*β1、BC弧的长度Arc2Len＝最小转弯半径RMin*β2、CD弧的长度Arc3Len＝最小转弯半径RMin*β3以及D点到E点长度LinD2E，泊车停止条件为车辆行驶到了E点。
以斜列泊车为例，出于泊车时间考虑，优先选择如图11所示的泊车路径，即泊车路径一：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶AB圆弧Arc1+到达B点原地回正+从B点到C点倒车进入车位中间。
基于阿克曼转向几何的简化模型，由自动泊车控制装置4根据车辆距离目标车位的侧向间距D2，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经Arc1后位于车位中间(使车辆最后倒车时在车位宽度方向上位于车位中间)为约束条件，可以计算得到泊车起始点A点距离目标车位右侧的距离L1，倒车进入车位中间的轨迹长度(即B点到C点的长度)LinB2C以及该泊车路径下所需的最小车位宽度PrkSpLen。若PrkSpLen≤车位宽度PL，则判定可以按照该泊车路径一进行泊车，从而得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝车辆的最小转弯半径RMin*α(α为车位倾斜角)以及B点到C点的长度LinB2C，泊车停止条件为车辆行驶到了C点；若计算得到的所需最小车位宽度PrkSpLen>车位宽度PL，则选择如图12所示的泊车路径，即泊车路径二。
泊车路径二：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶一段圆弧Arc1(Arc1＜1/4圆弧)到达B点+原地左打满+左转前进一段圆弧Arc2+到达C点摆正车身+原地回正+从C点到D点倒车进入车位中间；
基于阿克曼转向几何的简化模型，由自动泊车控制装置4根据车辆距离目标车位的侧向间距D2和目标车位的实际宽度PL，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经AB弧Arc1、BC弧Arc2后车辆后轴中心位于车位中心线，弧Arc1和弧Arc2对应的角度β1和β2相加为α(α为车位倾斜角)作为约束条件，可以计算得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1，弧Arc1和Arc2对应的角度β1和β2，倒车进入车位中间的轨迹长度(C点到D点的长度)LinC2D。从而，得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝最小转弯半径RMin*β1、Arc2的长度Arc2Len＝最小转弯半径RMin*β2以及C点到D点长度LinC2D，泊车停止条件为车辆行驶到了D点。
由上可见，本发明实施例提供的全自动泊车方法，可以涵盖垂直、平行、斜列三种停车位，而且针对每种不同的车位类型，可以根据目标车位的不同尺寸情况选择泊车路径一或者泊车路径二进行自动泊车。
在经过上述计算得到泊车起始点A以及泊车路径之后，在步骤40中，由自动泊车控制装置4对速度控制装置5、档位控制装置6、方向盘控制装置7进行控制，控制车辆自动行进(直行或倒车)至泊车起始点A。
在步骤50中，由自动泊车控制装置4对速度控制装置5、档位控制装置6、方向盘控制装置7进行控制，控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车，将车辆泊入停车位内。具体地，在控制车辆自动泊入停车位的过程中，还实时通过雷达Rd1～Rd12的测距信息计算当前车辆与周边障碍物的距离，根据所述测距信息对泊车路径进行实时调整，控制流程如图13所示。
由于在步骤S30计算得到的泊车路径包括多段泊车子路径(例如图7所示的泊车路径包括泊车子路径弧AB和直线BC，图8所示的泊车路径包括泊车子路径弧AB、弧BC和直线CD等)，整个泊车路径由各段泊车子路径组成。每段泊车子路径均对应有其需要执行的泊车路径长度和对应的方向盘角度，整个泊车路径控制包括时间上存在先后顺序的多段泊车子路径控制，图13所示为其中任一段泊车子路径的控制流程，通过传感装置3获取超声波雷达测距信息，计算得到当前车辆与周边障碍物信息，对泊车子路径进行实时调整。
如图13所示，针对每段泊车子路径的具体泊车控制过程包括：
S51：根据当前泊车子路径需执行的泊车路径长度和对应的方向盘角度控制车辆进行泊车，并将超声波雷达Rd1～Rd12采集到的测距值输入给自动泊车控制装置4；
S52：自动泊车控制装置4判断车辆的行驶路程是否大于或等于当前泊车子路径需执行的泊车路径长度，若否，则进入步骤S53，若是，则进入步骤S55；
S53：自动泊车控制装置4判断超声波雷达Rd1～Rd12采集到的测距值与预设的碰撞阈值之间的关系，若超声波雷达Rd1～Rd12的测距值均小于该碰撞阈值，则继续该段泊车子路径控制，若超声波雷达Rd1～Rd12其中一个的测距值大于或等于该碰撞阈值，则进入步骤S54；
S54：结束当前泊车子路径的控制，重新计算泊车子路径，得到更新后的泊车子路径长度和方向盘转角，并返回步骤S51；
S55：判断是否满足泊车结束条件，若是，则完成泊车，利用车辆关闭装置8关闭车窗、灯光、熄火并锁车，若否，则进入步骤S56；
S56：完成当前泊车子路径的泊车控制，进入下一段泊车子路径的泊车控制，直至满足泊车结束条件，将车辆泊入停车位内。
车辆关闭装置8可以是车窗电机、灯光开关、熄火控制开关等，给车辆关闭装置8的控制信号可以在完成泊车后由自动泊车控制装置4自动下发，或者由用户通过遥控钥匙或用户终端向车内的无线信号接收装置发出，再由无线信号接收装置传递给车辆关闭装置8。
综上所述，本发明实施例提供的全自动泊车方法及全自动泊车系统，当自动泊车激活后，车辆开始向前自动行驶并寻找和识别空闲的停车位，当寻找到空闲的停车位后，车辆自动泊入停车位中，整个寻找车位及泊车过程不需人为参与，可实现全自动泊车。这样，驾驶员可在车辆泊入停车位之前先下车，可以避免泊入较窄的垂直、斜列车位时出现驾驶员无法开门下车的情况，提升了用户使用体验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种全自动泊车方法，其特征在于，包括：
接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统；
控制车辆自动向前行进并且在行进过程中搜索车辆的两侧是否存在可用的停车位，当存在可用的停车位时，识别出目标车位的基本信息，目标车位的基本信息包括目标车位的方位、类型、尺寸、倾斜角、以及车辆与目标车位之间的侧向距离，目标车位的类型包括目标车位为平行车位、垂直车位还是斜列车位；
根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，计算得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径；
控制车辆自动行进至泊车起始点；
控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车，将车辆泊入停车位内；
根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，计算得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径包括：
根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，计算得到泊车路径一下所需的最小车位宽度；
若泊车路径一下所需的最小车位宽度小于或等于实际车位宽度，则以泊车路径一泊车，得到泊车路径一下泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径；
若泊车路径一下所需的最小车位宽度大于实际车位宽度，则以泊车路径二泊车，根据车辆距离目标车位的侧向间距以及约束条件，得到泊车路径二下泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径。
2.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统的步骤，包括：
检测用户是否触发设置在车辆内的自动泊车按键；
在检测到用户触发所述自动泊车按键时，则激活自动泊车系统。
3.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：接收用户发出的启动指令，根据所述启动指令激活自动泊车系统的步骤，包括：
检测用户是否通过遥控钥匙或用户终端向设置在车辆内的无线信号接收装置发送自动泊车启动指令；
在检测到用户向所述无线信号接收装置发出自动泊车启动指令时，则激活自动泊车系统。
4.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：在自动泊车系统激活之后，在控制车辆自动向前进行车位搜索之前，所述自动泊车方法还包括：
检测驾驶员是否已经下车；
若检测结果为驾驶员还未下车，则控制车辆处于静止状态并等待或提醒驾驶员下车；
若检测结果为驾驶员已经下车，则控制车辆开始向前进行车位的搜索。
5.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：在自动泊车系统激活之后，在控制车辆按照规划好的泊车路径进行自动泊车之前，所述自动泊车方法还包括：
检测驾驶员是否已经下车；
若检测结果为驾驶员还未下车，则控制车辆处于静止状态并等待或提醒驾驶员下车；
若检测结果为驾驶员已经下车，则控制车辆开始按照规划好的泊车路径进行自动泊车。
6.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：控制车辆自动向前行进并且在行进过程中搜索车辆的两侧是否存在可用的停车位的步骤，包括：
控制车辆以一定车速自动向前行进；
在行进过程中，利用设置在车身上的传感装置获取车辆与周围环境的超声波雷达测距信息，根据所述测距信息调整车辆的行进速度和方向盘转角，使车辆在行进方向上进行车位搜索并避开障碍物，直至根据所述测距信息判定车辆的左右两侧存在可用的停车位时，根据所述测距信息获取目标车位的基本信息。
7.根据权利要求6所述的全自动泊车方法，其特征在于：车辆在行进方向上进行车位搜索时，根据车辆左右两侧的雷达测距信息判定车辆是否偏离行进方向，若判定车辆已经偏离行进方向时，则调整车辆前进姿态直至车辆回归正确的行进方向。
8.根据权利要求6所述的全自动泊车方法，其特征在于：车辆在行进方向上进行车位搜索时，若根据所述测距信息判定车辆前方存在障碍物，则控制车辆刹车并在前方障碍物消失后再控制车辆继续向前进行车位搜索；若前方障碍物在超出预定时长仍然存在，则控制车辆退出自动泊车系统。
9.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：车辆在行进方向上进行车位搜索时，按照以下方式判定车辆的左右两侧是否存在可用的停车位：
根据车辆与停放车辆或其它障碍物之间的测距值范围和前后时刻的测距值波动判断车辆当前是否经过一辆车/其它障碍物，当车辆即将离开这辆车/其它障碍物时，在车辆的测距值出现大的跳变时记录车辆行驶距离S1，作为车位的第一个边界，记录车辆经过这辆车/其它障碍物的这段时间内测距值的最小值D1，作为车辆距离第一辆车的侧向间距，该最小测距值D1对应车辆行驶距离记为S1’；
当车辆再次经过一辆车/其它障碍物，在车辆的测距值再次出现大的跳变时，记录车辆行驶距离S2，作为车位的第二个边界，记录车辆经过第二辆车/其它障碍物的这段时间段内测距值的最小值D2，作为车辆距离第二辆车的侧向间距，并记录测距值在第一次跳变以及第二次跳变期间的最小值，记为车位深度D3；
判断车辆经过第一辆车/障碍物和第二辆车/障碍物时测距值的变化趋势，将该测距值拟合成一条随时间变化的直线，计算该直线的斜率，得到车辆的前进方向与停放车辆/障碍物之间的倾斜角度α；
若α大于15°，且D3≥车长L*sinα+D2+1m，
Figure FDA0002522135020000041
Figure FDA0002522135020000042
时，则判定目标车位是一个可以泊车的斜列车位，得到车位宽度
Figure FDA0002522135020000043
侧向间距D2，车位倾斜角α；
若α≤15°，且D3≥车宽W+D2，S2-S1≥车长L+1.2m时，则判定目标车位是一个可以泊车的平行车位，得到车位宽度PL＝S2-S1，侧向间距D2；
若α≤15°，且D3≥车长L+D2，S2-S1≥车宽W+1m时，则判定目标车位是一个可以泊车的垂直车位，得到车位宽度PL＝S2-S1，侧向间距D2；
若上述条件均不满足，则判定目标车位不是一个可泊车的车位，继续向前搜索车位。
10.根据权利要求9所述的全自动泊车方法，其特征在于：若识别出的目标车位为垂直车位，则根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径的步骤，包括：
初步规划泊车路径一：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶1/4圆弧Arc1+到达B点原地回正+从B点到C点倒车进入车位中间；根据车辆距离目标车位的侧向间距D2，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经Arc1后位于车位中间为约束条件，计算得到泊车起始点A点距离目标车位右侧的距离L1，倒车进入车位中间时B点到C点的轨迹长度LinB2C以及该泊车路径下所需的最小车位宽度PrkSpLen，若PrkSpLen≤车位宽度PL，则判定可以按照该泊车路径一进行泊车，从而得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝车辆的最小转弯半径RMin*π/2以及B点到C点的长度LinB2C，泊车停止条件为车辆行驶到了C点；
若上述计算得到的所需最小车位宽度PrkSpLen>车位宽度PL，则选择泊车路径二：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶一段圆弧Arc1到达B点+原地左打满+左转前进一段圆弧Arc2+到达C点摆正车身+原地回正+从C点到D点倒车进入车位中间；根据车辆距离目标车位的侧向间距D2和目标车位的实际宽度PL，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经Arc2后位于车位中间为约束条件，计算得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1，圆弧Arc1和Arc2对应的角度α1和α2，倒车进入车位中间时C点到D点的轨迹长度LinC2D，得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝最小转弯半径RMin*α1、Arc2的长度Arc2Len＝最小转弯半径RMin*α2以及C点到D点长度LinC2D，泊车停止条件为车辆行驶到了D点。
11.根据权利要求9所述的全自动泊车方法，其特征在于：若识别出的目标车位为平行车位，则根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径的步骤，包括：
初步规划泊车路径一：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶AB圆弧+到达B点方向盘左打满+后退行驶BC圆弧+从C点到D点直行调整到车位中间；根据车辆距离目标车位的侧向间距D2，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经AB弧Arc1和BC弧Arc2后车辆外边缘与车位外边缘对齐为约束条件，计算得到泊车起始点A点距离目标车位右侧的距离L1，AB弧对应的角度β1，BC弧对应的角度β2以及该泊车路径下所需的最小车位宽度PrkSpLen，若PrkSpLen≤车位宽度PL，则判定可以按照该泊车路径一进行泊车，从而得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：AB弧的长度Arc1Len＝车辆的最小转弯半径RMin*β1，BC弧的长度Arc2Len＝车辆的最小转弯半径RMin*β2，以及C点到D点的长度LinC2D，泊车停止条件为车辆行驶到了D点；
若上述计算得到的所需最小车位宽度PrkSpLen>车位宽度PL，则选择泊车路径二：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶AB圆弧+到达B点方向盘左打满+后退行驶BC圆弧+到达C点方向盘右打满+前进行驶CD圆弧+从D点到E点直行调整到车位中间；根据车辆距离目标车位的侧向间距D2和目标车位的实际宽度PL，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且经AB弧Arc1、BC弧Arc2、CD弧Arc3后车辆外边缘与车位外边缘对齐为约束条件，计算得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1，圆弧AB、圆弧BC和圆弧CD对应的角度β1、β2、β3，直行进入车位中间时D点到E点的轨迹长度LinD2E，得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：AB弧的长度Arc1Len＝最小转弯半径RMin*β1、BC弧的长度Arc2Len＝最小转弯半径RMin*β2、CD弧的长度Arc3Len＝最小转弯半径RMin*β3以及D点到E点长度LinD2E，泊车停止条件为车辆行驶到了E点。
12.根据权利要求9所述的全自动泊车方法，其特征在于：若识别出的目标车位为斜列车位，则根据识别出的目标车位的基本信息进行泊车路径规划，得到泊车起始点距离目标车位对应侧的距离以及从泊车起始点到泊车终点的泊车路径的步骤，包括：
初步规划泊车路径一：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶AB圆弧Arc1+到达B点原地回正+从B点到C点倒车进入车位中间；根据车辆距离目标车位的侧向间距D2，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经Arc1后位于车位中间为约束条件，计算得到泊车起始点A点距离目标车位右侧的距离L1，倒车进入车位中间时B点到C点的轨迹长度LinB2C以及该泊车路径下所需的最小车位宽度PrkSpLen，若PrkSpLen≤车位宽度PL，则判定可以按照该泊车路径一进行泊车，从而得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝车辆的最小转弯半径RMin*α以及B点到C点的长度LinB2C，泊车停止条件为车辆行驶到了C点；
若上述计算得到的所需最小车位宽度PrkSpLen>车位宽度PL，则选择泊车路径二：直行或倒车到达A点+方向盘右打满+后退行驶一段圆弧Arc1到达B点+原地左打满+左转前进一段圆弧Arc2+到达C点摆正车身+原地回正+从C点到D点倒车进入车位中间；根据车辆距离目标车位的侧向间距D2和目标车位的实际宽度PL，以车辆进入目标车位时不与车位两侧障碍物发生碰撞且车辆经AB弧Arc1、BC弧Arc2后车辆后轴中心位于车位中心线，弧Arc1和弧Arc2对应的角度β1和β2相加为α作为约束条件，计算得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1，弧Arc1和Arc2对应的角度β1和β2，倒车进入车位中间时C点到D点的轨迹长度LinC2D，得到泊车起始点A距离目标车位右侧的距离L1以及泊车路径：Arc1的长度Arc1Len＝最小转弯半径RMin*β1、Arc2的长度Arc2Len＝最小转弯半径RMin*β2以及C点到D点长度LinC2D，泊车停止条件为车辆行驶到了D点。
13.根据权利要求1所述的全自动泊车方法，其特征在于：规划好的泊车路径包括多段泊车子路径，其中执行任一段泊车子路径包括：
S51：根据当前泊车子路径需执行的泊车路径长度和对应的方向盘角度控制车辆进行泊车，并将传感装置采集到的测距值输入给自动泊车控制装置；
S52：判断车辆的行驶路程是否大于或等于当前泊车子路径需执行的泊车路径长度，若否，则进入下面步骤S53，若是，则进入步骤S55；
S53：判断传感装置采集到的测距值与预设的碰撞阈值之间的关系，若传感装置的测距值均小于该碰撞阈值，则继续该段泊车子路径控制，若传感装置其中一个的测距值大于或等于该碰撞阈值，则进入步骤S54；
S54：结束当前泊车子路径的控制，重新计算泊车子路径，得到更新后的泊车子路径长度和方向盘转角，并返回步骤S51；
S55：判断是否满足泊车结束条件，若是，则完成泊车，若否，则进入步骤S56；
S56：完成当前泊车子路径的泊车控制，进入下一段泊车子路径的泊车控制，直至满足泊车结束条件，将车辆泊入停车位内。
14.一种全自动泊车系统，其特征在于，所述全自动泊车系统用于执行如权利要求 1至13任一项所述的全自动泊车方法，所述全自动泊车系统包括自动泊车系统启动装置、驾驶员下车检测装置、传感装置、自动泊车控制装置、速度控制装置、档位控制装置、方向盘控制装置和车辆关闭装置，所述自动泊车系统启动装置、所述驾驶员下车检测装置、所述传感装置、所述速度控制装置、所述档位控制装置、所述方向盘控制装置、所述车辆关闭装置中的任一者均与所述自动泊车控制装置连接。
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