CN108569281B - 用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统及方法、电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统及方法、电动车辆。所述系统包括：环境信息获取单元，其被配置成获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息；场景重建单元，其被配置成基于所获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在所述车辆周围一定范围内的三维场景；以及控制单元，其被配置成根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角，根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线，控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，更具体地涉及用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统及方法、电动车辆。
背景技术
随着车辆的日益增多，车位紧张，从狭窄侧方位车位的泊出是车主日常使用车辆中的难题之一。
目前，市面上的量产车辆很少有搭载自动泊出系统的，少数高端车辆搭载的泊出系统也都是半自动泊车系统，车辆控制器帮助控制方向盘并提示驾驶员操作刹车和切换档位，这需要驾驶员集中注意力并全程参与，另一方面，这类泊车系统功能有限，无法处理从过于狭窄的车位泊出的情况。
为了弥补半自动泊车系统的不足，考虑驾驶员在车外通过按键启动车辆来使其全自动完成从车位泊出的技术。可是，该技术目前仅存在于功能验证阶段，并没有被搭载于量产车辆中，同时，该技术存在很大的潜在风险，因为驾驶员不在车上，无法随时接管对车辆的控制，一旦出现传感器故障或是其它原因的危险情况，有很大可能造成较严重的公共损害。
发明内容
本发明是为了克服上述缺点的一个或多个、或其它缺点而完成的，所采用的技术方案如下。
按照本发明的一个方面，提供一种用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统，包括：环境信息获取单元，其被配置成获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息；场景重建单元，其被配置成基于所获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在所述车辆周围一定范围内的三维场景；以及控制单元，其被配置成根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角，根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线，控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述控制单元进一步被配置成根据所重建的三维场景来计算泊出起始位置与泊出目标位置之间的弧形轨迹半径、以及基于所计算的弧形轨迹半径来计算所述方向盘转角。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述泊出目标位置是根据第一安全条件来确定的，所述第一安全条件是所述车辆在泊出过程中与前车的距离大于预先设定的第一安全阈值。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述泊出策略包括一次泊出策略和多次泊出策略。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述控制单元进一步被配置成在所述方向盘转角处于所允许的转角范围之外时选择多次泊出策略以及确定相应的多次泊出路线。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述控制单元进一步被配置成在确定所述多次泊出路线时，根据所重建的三维场景在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间确定第一中途位置和第二中途位置，其中，所述第一中途位置是在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间的弧形轨迹上在满足所述第一安全条件的情况下最接近所述前车的位置，所述第二中途位置是在泊出过程中在满足第二安全条件的情况下最接近所述后车的位置，其中，所述第二安全条件是所述车辆在泊出过程中与后车的距离大于预先设定的第二安全阈值。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的方法，包括以下步骤：获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息；基于所获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在所述车辆周围一定范围内的三维场景；根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角；根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线；以及控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作。
进一步地，在根据本发明的另一个方面中，所述计算方向盘转角的步骤包括以下步骤：根据所重建的三维场景来计算泊出起始位置与泊出目标位置之间的弧形轨迹半径；以及基于所计算的弧形轨迹半径来计算所述方向盘转角。
进一步地，在根据本发明的另一个方面中，所述泊出目标位置是根据第一安全条件来确定的，所述第一安全条件是所述车辆在泊出过程中与前车的距离大于预先设定的第一安全阈值。
进一步地，在根据本发明的另一个方面中，所述泊出策略包括一次泊出策略和多次泊出策略。
进一步地，在根据本发明的另一个方面中，在所述确定泊出策略以及相应的泊出路线的步骤中，在所述方向盘转角处于所允许的转角范围之外时选择多次泊出策略以及确定相应的多次泊出路线。
进一步地，在根据本发明的另一个方面中，在确定所述多次泊出路线时，根据所重建的三维场景在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间确定第一中途位置和第二中途位置，其中，所述第一中途位置是在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间的弧形轨迹上在满足所述第一安全条件的情况下最接近所述前车的位置，所述第二中途位置是在泊出过程中在满足第二安全条件的情况下最接近所述后车的位置，其中，所述第二安全条件是所述车辆在泊出过程中与后车的距离大于预先设定的第二安全阈值。
按照本发明的再一方面，提供一种电动车辆，包括根据本发明的一个方面的上述系统。
相对于现有技术，本发明可以获得如下有益效果的一个或多个：
1)快速性
根据本发明，将利用诸如超声波传感器、环视摄像头等检测到的信息进行融合，可以精确地重建周围的环境情况，精度和检测速度比传统的只用超声波传感器的检测方式更高，因此，本车在规划路线的过程中可以前后运动到相对极限的位置，与前后车辆的安全界限可以被设置得更小，由此，车辆可以实现较快的泊出；
2)安全性
根据本发明，在泊出过程中，诸如超声波传感器、环视摄像头等实时地监控周围环境信息的变化，并在有潜在危险出现的时候对驾驶员进行提醒，在出现危险而驾驶员没有接管车辆的时候主动做出停车或者小范围躲避的反应；
3)良好体验
根据本发明，泊出过程可能因安全性考虑而出现暂停行驶的情况，在暂停的过程中，不停地检测环境信息，若判断周围障碍清除，则继续恢复先前的泊出过程，若障碍物存在超过一定的时间，则提醒驾驶员接管对车辆的控制。由此，不会出现传统泊出系统中的下述问题，即，过于容易中断，而且中断不能恢复，造成用户时间上的浪费，最后依然要用户自己来完成车辆的泊出。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统的示例框图。
图2是根据本发明的一个实施例的用于确定泊出策略以及相应的泊出路线的示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的方法的示例流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明涉及的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统及方法、电动车辆作进一步的详细描述。需要注意的是，以下的具体实施方式是示例性而非限制的，其旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
下文参考本发明实施例的方法和装置的框图说明、框图和/或流程图来描述本发明。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以构成机器，以便由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。
可以将这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，这些指令可以指示计算机或其它可编程处理器以特定方式实现功能，以便存储在计算机可读存储器中的这些指令构成包含实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/操作的指令部件的制作产品。
可以将这些计算机程序指令加载到计算机或其它可编程数据处理器上以使一系列的操作步骤在计算机或其它可编程处理器上执行，以便构成计算机实现的进程，以使计算机或其它可编程数据处理器上执行的这些指令提供用于实施此流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能或操作的步骤。还应该注意在一些备选实现中，框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于所涉及的功能/操作。
下面，将结合图1来说明根据本发明的一个实施方式的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统。
图1是根据本发明的一个实施方式的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统的示例框图。如图1所示，该系统100包括环境信息获取单元101，其被配置成获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息。在一个示例中，环境信息获取单元101可以被实现为超声波传感器、环视摄像头等，但不限于此，只要是能够检测车辆停泊位置处的前后车位以及周围环境的部件，都可以用于实现环境信息获取单元101。此外，在一个示例中，环境信息获取单元101可以周期性地获取所述前车车位、后车车位和周围环境的信息，也可以根据一些事件来突发地获取所述前车车位、后车车位和周围环境的信息。
在一个实施例中，如图1所示，该系统100还可以包括场景重建单元102，其被配置成基于由环境信息获取单元101获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在车辆周围一定范围内的三维场景。
在一个实施例中，如图1所示，该系统100还可以包括控制单元103，其被配置成根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角，根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线，控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作。
在一个示例中，场景重建单元102和控制单元103可以被实现为电子控制单元ECU的部分，但不限于此。
关于上述泊出策略，可以是一次泊出策略，也可以是多次泊出策略。在一个实施例中，根据所计算的用于泊出策略选择的方向盘转角来确定具体的泊出策略。
接下来，以图2为例来示意性地说明该系统100的操作。
如图2所示，本车的泊出起始位置为O点(横轴坐标Xo＝0，纵轴坐标Yo＝0，航向角βo＝0)。可选地，控制单元103根据第一安全条件来确定泊出目标位置T点(XT，YT，βT)，其中βT满足βmin≤βT≤βmax，βmin取20°～25°，βmax取45°～50°，所述第一安全条件是车辆在泊出过程中与前车的距离大于预先设定的第一安全阈值。在图2中，例如，根据本车右前端与前车的距离大于预先设定的安全限制值这样的条件来确定泊出目标位置T点的坐标。进而，可选地，控制单元103根据场景重建单元102重建的三维场景来计算泊出起始位置O点与泊出目标位置T点之间的弧形轨迹半径，该计算例如可以通过以下数式来实现：
XT-X0＝R*sin(βT-β0)即XT＝R*sin(βT)，
YT-Y0＝R*(1-cos(βT-β0))即YT＝R*(1-cos(βT))。
在根据上述数式求取出泊出起始位置O点与泊出目标位置T点之间的弧形轨迹半径R之后，可选地，控制单元103例如利用以下数式基于所计算的弧形轨迹半径R来计算方向盘转角φ：
其中，K为轨迹的曲率[1/m]；φbias为测量转角偏移量[rad]，对于每辆车为通过标定得出的固定值，不同的车取值不同；i为转向率[-]，即，方向盘转角与车轮转角的传动比，对于每辆车为通过标定得出的固定值，不同的车取值不同；L为车辆轴距[m]，即，前轮轴中心与后轮轴中心的直线距离，为通过测量得出的固定值。
当所计算出的方向盘转角φ处于所允许的转角范围之内时，控制单元103认为一次泊出轨迹有效，于是选择一次泊出策略并且确定O点→T点的一次泊出路线，进而控制车辆按照该一次泊出路线进行泊出操作。
另一方面，当所计算出的方向盘转角φ处于所允许的转角范围之外时，控制单元103认为车辆无法一次泊出，于是选择多次泊出策略以及确定相应的多次泊出路线。如图2所示，控制单元103在确定所述多次泊出路线时根据所重建的三维场景在泊出起始位置O点与泊出目标位置T点之间确定第一中途位置A点和第二中途位置B点，其中，所述第一中途位置A点是在O点与T点之间的弧形轨迹上在满足上述第一安全条件的情况下最接近前车的位置，而所述第二中途位置B点是在泊出过程中在满足第二安全条件的情况下车尾部最接近所述后车的位置，其中，所述第二安全条件是车辆在泊出过程中与后车的距离大于预先设定的第二安全阈值。进而，控制单元103控制车辆按照O点→A点→B点→T点这样的多次泊出路线(即，沿着O点到T点之间的圆弧运动到A点，进而后退至B点，进而前进至T点)进行泊出操作。
在泊出操作过程中，上述规划好的路线被分解为一个个的路径点，控制单元103通过例如如上所述那样计算每个路径点的对应的方向盘转角φ来控制本车陆续经过路径点以实现车辆的寻迹。
但是，在车辆寻迹运动的过程中，由于里程计误差或者突发的新的障碍物的引入，车辆实际的轨迹(Xt，Yt，βt)与规划的路线有偏差，为此，环境信息获取单元101将不断获取环境信息，控制器103根据该环境信息来检测是否存在上述偏差以及偏差的程度，据此来决定是否需要停车并重新规划路线，若重新规划路线，则重复进行上述这些操作。
当车辆寻迹运动到泊出目标位置T点附近的一定小的范围内时，泊出过程完成，将由驾驶员接管车辆。
接下来，将结合图3来说明图1所示的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统中的方法。
如图3所示，该方法S100包括以下步骤：获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息(步骤S1)。在一个示例中，可以周期性地获取所述前车车位、后车车位和周围环境的信息，也可以根据一些事件来突发地获取所述前车车位、后车车位和周围环境的信息。
在一个实施例中，如图3所示，该方法S100还可以包括以下步骤：基于所获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在所述车辆周围一定范围内的三维场景(步骤S2)。
在一个实施例中，如图3所示，该方法S100还可以包括以下步骤：根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角(步骤S3)。
在一个实施例中，如图3所示，该方法S100还可以包括以下步骤：根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线(步骤S4)。
在一个实施例中，如图3所示，该方法S100还可以包括以下步骤：控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作(步骤S5)。
关于上述泊出策略，可以是一次泊出策略，也可以是多次泊出策略。在一个实施例中，根据所计算的用于泊出策略选择的方向盘转角来确定具体的泊出策略。
接下来，以图2为例来示意性地说明该方法S100的步骤。
如图2所示，本车的泊出起始位置为O点(横轴坐标Xo＝0，纵轴坐标Yo＝0，航向角βo＝0)。可选地，根据第一安全条件来确定泊出目标位置T点(XT，YT，βT)，其中βT满足βmin≤βT≤βmax，βmin取20°～25°，βmax取45°～50°，所述第一安全条件是车辆在泊出过程中与前车的距离大于预先设定的第一安全阈值。在图2中，例如，根据本车右前端与前车的距离大于预先设定的安全限制值这样的条件来确定泊出目标位置T点的坐标。进而，可选地，根据所重建的三维场景来计算泊出起始位置O点与泊出目标位置T点之间的弧形轨迹半径，该计算例如可以通过以下数式来实现：
XT-X0＝R*sin(βT-β0)即XT＝R*sin(βT)，
YT-Y0＝R*(1-cos(βT-β0))即YT＝R*(1-cos(βT))。
在根据上述数式求取出泊出起始位置O点与泊出目标位置T点之间的弧形轨迹半径R之后，可选地，例如利用以下数式基于所计算的弧形轨迹半径R来计算方向盘转角φ：
其中，K为轨迹的曲率[1/m]；φbias为测量转角偏移量[rad]，对于每辆车为通过标定得出的固定值，不同的车取值不同；i为转向率[-]，即，方向盘转角与车轮转角的传动比，对于每辆车为通过标定得出的固定值，不同的车取值不同；L为车辆轴距[m]，即，前轮轴中心与后轮轴中心的直线距离，为通过测量得出的固定值。
当所计算出的方向盘转角φ处于所允许的转角范围之内时，认为一次泊出轨迹有效，于是选择一次泊出策略并且确定O点→T点的一次泊出路线，进而控制车辆按照该一次泊出路线进行泊出操作。
另一方面，当所计算出的方向盘转角φ处于所允许的转角范围之外时，认为车辆无法一次泊出，于是选择多次泊出策略以及确定相应的多次泊出路线。如图2所示，在确定所述多次泊出路线时根据所重建的三维场景在泊出起始位置O点与泊出目标位置T点之间确定第一中途位置A点和第二中途位置B点，其中，所述第一中途位置A点是在O点与T点之间的弧形轨迹上在满足上述第一安全条件的情况下最接近前车的位置，而所述第二中途位置B点是在泊出过程中在满足第二安全条件的情况下车尾部最接近所述后车的位置，其中，所述第二安全条件是车辆在泊出过程中与后车的距离大于预先设定的第二安全阈值。进而，控制车辆按照O点→A点→B点→T点这样的多次泊出路线(即，沿着O点到T点之间的圆弧运动到A点，进而后退至B点，进而前进至T点)进行泊出操作。
在泊出操作过程中，上述规划好的路线被分解为一个个的路径点，通过例如如上所述那样计算每个路径点的对应的方向盘转角φ来控制本车陆续经过路径点以实现车辆的寻迹。
但是，在车辆寻迹运动的过程中，由于里程计误差或者突发的新的障碍物的引入，车辆实际的轨迹(Xt，Yt，βt)与规划的路线有偏差，为此，将不断获取环境信息，根据该环境信息来检测是否存在上述偏差以及偏差的程度，据此来决定是否需要停车并重新规划路线，若重新规划路线，则重复进行上述这些操作。
当车辆寻迹运动到泊出目标位置T点附近的一定小的范围内时，泊出过程完成，将由驾驶员接管车辆。
通过如上所述的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统和方法，能够使车辆快速安全地泊出车位且同时能保证用户的良好体验。根据本发明的一个实施方式的用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统和方法可以被应用于纯电动车辆，也可以被应用于混合动力车辆等。
本领域普通技术人员应当了解，本发明不限定于上述的实施方式，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其它的形式实施。因此，所展示的示例与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (13)
1.一种用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的系统，其特征在于，包括：
环境信息获取单元，其被配置成获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息；
场景重建单元，其被配置成基于所获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在所述车辆周围一定范围内的三维场景；以及
控制单元，其被配置成根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角，根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线，控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作；
其中，所述控制单元配置成确定在泊出起始位置与泊出目标位置之间的第一中途位置和第二中途位置，其中，所述第一中途位置是在满足第一安全条件时接近于前车的车辆位置，所述第二中途位置是在泊出过程中在满足第二安全条件时接近于后车的车辆位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述控制单元进一步被配置成根据所重建的三维场景计算所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间的弧形轨迹的半径、以及基于所计算的弧形轨迹的半径来计算所述方向盘转角。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述泊出目标位置是根据第一安全条件来确定的，所述第一安全条件是所述车辆在泊出过程中与前车的距离大于预先设定的第一安全阈值。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述泊出策略包括一次泊出策略和多次泊出策略。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述控制单元进一步被配置成在所述方向盘转角处于所允许的转角范围之外时选择多次泊出策略以及确定相应的多次泊出路线。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述控制单元进一步被配置成在确定所述多次泊出路线时，根据所重建的三维场景在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间确定所述第一中途位置和所述第二中途位置，其中，所述第一中途位置是在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间的弧形轨迹上在满足所述第一安全条件的情况下最接近所述前车的位置，所述第二中途位置是在泊出过程中在满足第二安全条件的情况下最接近所述后车的位置，其中，所述第二安全条件是所述车辆在泊出过程中与后车的距离大于预先设定的第二安全阈值。
7.一种用于车辆从狭窄侧方位车位自动泊出的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆所停泊的所述狭窄侧方位车位处的前车车位、后车车位和周围环境的信息；
基于所获取的所述前车车位、后车车位和周围环境的信息来重建在所述车辆周围一定范围内的三维场景；
根据所重建的三维场景来计算用于泊出策略选择的方向盘转角；
根据所计算的方向盘转角来确定泊出策略以及相应的泊出路线；以及
控制所述车辆按照所述泊出路线进行泊出操作；以及
其中，确定所述泊出路线包括：确定在泊出起始位置与泊出目标位置之间的第一中途位置和第二中途位置，其中，所述第一中途位置是在满足第一安全条件时接近于前车的车辆位置，所述第二中途位置是在泊出过程中在满足第二安全条件时接近于后车的车辆位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算方向盘转角的步骤包括以下步骤：
根据所重建的三维场景来计算所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间的弧形轨迹的半径；以及
基于所计算的弧形轨迹的半径来计算所述方向盘转角。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述泊出目标位置是根据第一安全条件来确定的，所述第一安全条件是所述车辆在泊出过程中与前车的距离大于预先设定的第一安全阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述泊出策略包括一次泊出策略和多次泊出策略。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
在所述确定泊出策略以及相应的泊出路线的步骤中，在所述方向盘转角处于所允许的转角范围之外时选择多次泊出策略以及确定相应的多次泊出路线。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
在确定所述多次泊出路线时，根据所重建的三维场景在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间确定所述第一中途位置和所述第二中途位置，其中，所述第一中途位置是在所述泊出起始位置与所述泊出目标位置之间的弧形轨迹上在满足所述第一安全条件的情况下最接近所述前车的位置，所述第二中途位置是在泊出过程中在满足第二安全条件的情况下最接近所述后车的位置，其中，所述第二安全条件是所述车辆在泊出过程中与后车的距离大于预先设定的第二安全阈值。
13.一种电动车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至6中的任一项所述的系统。
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